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Einrichtung zur Begrenzung des Druckes im Auspuffraum von lnötoren,
insbesondere Dampfmaschinen. Größere mit niedrigem Druck, z. B. zu Heizzwecken verwendete
Dampfmengen erzeugt man meistens unter hohem Druck und läßt sie zunächst in einem
Dampfmotor (Kurbelmaschine oder Turbine) gewöhnlich zur Stromerzeugung arbeiten,
bis sie den gewünschten niedrigen Druck erreicht haben. Die Menge der von dem Dampfmotor
entwickelten Energie ist unmittelbar abhängig von dem Verbrauch an niedrig gespanntem
Dampf. Wegen der Veränderlichkeit des Verbrauches dieses Dampfes treten in dem Abdampfrohr
oder -behälter, aus dem er entnommen wird, Druckschwankungen auf, und diese läßt
man, ehe sie eine erhebliche Größe erreichen, auf den Regler des Dampfmotors so
einwirken, daß er bei vergrößerter Niederdruckdampfentnahme den Frischdampfeintritt
vergrößert und umgekehrt.
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Es kann vorkommen, daß der Bedarf an Niederdruckdampf die Wirkungsgrenzen
des Reglers überschreitet. 'Der Dampfdruck in dem Abdampfbehälter sinkt dann so
tief, daß der Motor, wenn er eine Dampfturbine ist, infolge zu starker Dampfdehnung
in dieser oder, wenn er eine Kolbenmaschine ist, infolge zu geringen Gegendruckes
eine für die angetriebene Maschine, z. B. eine Dynamomaschine, zu hohe Leistung
entwickelt, so daß diese gefährdet wird.
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Es gibt noch eine andere Möglichkeit der Regelung, und zwar wird bei
dieser die Frischdampfzufuhr zur Dampfmaschine durch ein fliehkraftgesteuertes Ventil
geregelt. Auch bei dieser Anordnung kann es. vorkommen, daß die angetriebene Maschine
unzulässig belastet wird. Wenn nämlich die Dampfentnahme aus dem Abdampfrohr, z.
B. zu Heizzwecken, steigt, so sucht die Maschine eine höhere Drehzahl anzunehmen.
Dies verhindert aber der Drehzahlregler. Treten aber jetzt bei der angetriebenen
1v%aschine größere Belastungen auf, so öffnet der Fliehkraftregler immer weiter,
um die verlangte Leistung herzugeben, und dies kann so weit gehen, daß die angetriebene
Maschine unzulässig überlastet wird. Der Grund dafür liegt darin, daß der Gegendruck
hinter der Dampfmaschine zu gering ist.
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Dies läßt sich zwar bei den beiden angeführten Beispielen dadurch
beseitigen, daß bei Unterschreitung des für den Dampfmotor zulässigen Gegendruckes
ein Organ selbsttätig oder von Hand geöffnet wird, das hoch gespannten Frischdampf
unmittelbar in die Niederdruckleitung eintreten läßt; solche Organe sind aber nicht
unbedingt "uveriässig.
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Man hat auch schon vorgeschlagen, bei Mehrfach-Expansionsmaschinen
in die Abdampfleitung ein gleichzeitig und gleichsinnig mit dem Frischdampfeinlaßventil
gesteuertes Absperrventile einzubauen. Dies drosselt aber nicht, wenn die angetriebene
Maschine überlastet und der Abdampf gleichzeitig in erhöhtem Maße zur weiteren Verwendung
herangezogen wird. Die angetriebene Maschine wird also in diesem Falle stark gefährdet.
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Nach der Erfindung wird das unzulässige Sinken des Druckes hinter
der Maschine dadurch verhütet, daß in die Entnahmeleitung eine nach dem Stauprinzip
ohne Bewegung irgendwelcher Teile selbsttätig arbeitende Vorrichtung eingesetzt
wird. Solche Vorrichtungen haben bekanntlich die Eigenschaft, in Abhängigkeit vom
Druck vor der Düse und von ihrem OOuerschnitt nur eine bestimmte Dampfenge hindurchzulassen.
Eine große Dampfmenge kann also nur bei hohem Druck am Entnahmestutzen durch die
Düse gehen, und eine unwillkommene hohe Leistung ist ausgeschlossen.
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Eine nach dem Stauprinzip selbsttätig arbeitende Vorrichtung ohne
bewegte Teile ist z. B. eine Lavaldüse; ähnlich wirkt auch ein Venturirohr, das
ja eine mit Bohrungen zum Anschluß eines Meßgerätes versehene Lavaldüse ist. Beide
haben den Vorteil, daß der Druckverlust in ihnen sehr gering ist.
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Eine Stauwirkung läßt sich aber huch schon durch den Einbau der Einmündungsteile
oder Ausflußkonusse von Lavaldüsen oder Venturirohren
allein erzielen.
Auch Vorrichtungen, die sich ähnlich wie diese Düsen oder Düsenteile verhalten,
sind verwendbar, z. B. mäßig lange zylindrische Rohrstücke, vor denen oder vor und
hinter denen sich der Dampfweg plötzlich erweitert. Auch sind Stauvorrichtungen
mit ringförmigem Durchlaßquerschnitt verwendbar; unter Umständen genügt auch schon
eine in den Weg des Niederdruckdampfes eingebaute gelochte Scheibe, deren Durchlaßquerschnitt
wesentlich kleiner ist als der OOuerschnitt des sie enthaltenden Dampfweges. Diese
Vorrichtungen wird man aber nur da einbauen, wo man einen Druckverlust, der durch
sie bedingt ist, mit in Kauf nehmen kann.
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Es kann in allen Fällen zweckmäßig sein, eine Stauvorrichtung zu verwenden,
deren maßgebender Durchflußquerschnitt einstellbar ist; hierdurch kann die Höchstleistung
der Maschine in. weiten Grenzen geregelt werden.
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1n der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung dargestellt.
Aus der Frischdampfleitung i strömt hochgespannter Dampf durch die Turbine 2, die
den Generator 3 treibt, in die Abdampf leitung 4, aus der niedrig gespannter Dampf,
z. B. zu Heizzwecken, entnommen wird. Die Zufuhr an Frischdampf zur Turbine 2 wird
durch das Ventil 5 geregelt, das z. B. in Abhängigkeit vom Druck der Abdampfleitung
4 so gesteuert wird, daß es bei sinkendem Abdampfdruck weiter öffnet, das aber auch,
wie angedeutet, als von der Drehzahl abhängiges Ventil ausgebildet sein kann. Zwischen
dem Auspuffraum der Turbine 2 und der Abdampfleitung 4 ist eine Stauvorrichtung
6 eingebaut. Solche Stauvorrichtungen sind an sich bekannt; ihre Wirkung beruht
auf der Tatsache, daß bei sinkendem Gegendruck die durch die Stauvorrichtung fließende
Dampfmenge nur bis zu einer Höchstgrenze steigt und nach weiter absinkendem Gegendruck
von einem bestimmten Verhältnis der beiden Drucke ab praktisch unveränderlich bleibt.
Steigt die Entnahme von Niederdruckdampf innerhalb der gewöhnlichen Grenzen, so
wird durch das Sinken des Druckes in der Abdampfleitung .1 der Regler 5 weiter geöffnet,
ohne daß der Dampfdurchgang durch die Stauvorrichtung 6 wesentlich gehemmt wird.
Es strömt also die ganze benötigte Dampfmenge durch die Turbine. Wenn das Regelventil
5 vollständig geöffnet ist und der Abdampfleitung 4 noch mehr Dampf entnominen wird,
so sinkt der Druck weiter, und diese Druckverminderung würde sich bis in den Auspuffraum
der Turbine fortpflanzen, wodurch diese eine zu große Leistung hergeben und somit
der angetriebene Generator überlastet würde. Ein Fortpflanzen einer unzulässigen
Drucksenkung bis in den Auspuffraum der Turbine wird aber durch die Stauvorrichtung
6 verhindert, so daß, wenn der Druck in der Abdampfleitung 4 beliebig weiter absinkt,
der Gegendruck der Turbine im Auspuffraum praktisch unverändert bleibt. Die Stauvorrichtung
6 ist so bemessen, daß die Höchstmenge des Dampfdurchflusses der höchstzulässigen
Belastung der angetriebenen Maschine entspricht; eine Überlastung dieser Maschine
ist also durch eine solche einfache Vorrichtungvollständigausgeschlossen. Wenn der
Abdampfleitung 4 zuviel Dampf entnommen wird, so kann es zweckmäßig sein, ihr aus
der Frischdampfleitung i durch das Rohr 7 und das Ventil 8 unmittelbar Frischdampf
zuzuführen, wobei das Ventil 8 entweder von Hand oder in Abhängigkeit vom Druck
in der Abdampfleitung 4 gesteuert wird.
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Die Stauvorrichtung eignet sich ebensogut für Zwischendampfentnahme,
auch kann sie zwischen zwei Dampfmotoren eingeschaltet werden, die von einer gewissen
Dampfmenge nacheinander durchströmt werden und von denen die zweite mit sehr veränderlichem
Dampfverbrauch und unter Umständen auch mit unmittelbarer Dampfentnahme aus der
Frischdampfleitung arbeitet. Auch kann die Vorrichtung in Verbindung mit Verbrennungsmotoren
Anwendung finden.