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Regelungsvorrichtung für die Frischdampfzufuhr zu einer Kraftmaschine
bei Höchstdruckkraftanlagen Im Patent 458 700 ist eine Regelungsvorrichtung
für die Frischdampfzufuhr zu einer Kraftmaschine bei einer Höchstdruckdampfkraftanlage
beschrieben, bei der auf ein Organ in dem Sinne eingewirkt wird, daß das Arbeitsmittel
nur dann der Kraftmaschine zuströmt, wenn es vor der Kraftmaschine einen bestimmten
Zustand (Druck, Temperatur o. dgl.) erreicht hat, dagegen nach dem Kondensator abströmt,
wenn dieser Zustand nicht erreicht ist.
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Gegenstand der Erfindung ist nun eine Vorrichtung zur Steuerung eines
Zweiwegeventils für die genannte Einrichtung, und zwar besteht die Erfindung darin,
daß das Zweiwegeventil unmittelbar oder über ein Hilfssteuer organ elektromagnetisch
oder elektromotorisch durch ein ;VIeßinstrument gesteuert wird.
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Ausführungsformen des Zweiwegeventils nach der Erfindung sind in den
Zeichnungen wiedergegeben, und zwar zeigt die Abb. i teilweise im Schnitt und teilweise
in der Ansicht eine Bauart des Zweiwegeventils, das elektromagnetisch gesteuert
und durch ein Hilfsventil beeinflußt wird.
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Die Abb. a zeigt eine Ausführung eines Doppelventils, dessen beide
Ventilspindeln durch einen doppelarmigen Hebel miteinander verbunden sind und die
ebenfalls über ein Hilfsventil elektromagnetisch gesteuert werden.
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Die Abb. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Ventil unmittelbar
durch einen kleinen Steuerelektromotor unter Zwischenschaltung einer ü'bersetzung
bewegt wird.
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Die Vorrichtung nach Abb. i wirkt folgendermaßen Die Arbeitsflüssigkeit
tritt durch die Öffnung a ein und durchströmt die Durchlässe b oder c, je
nachdem das Ventil d die obere oder die untere Stellung einnimmt. Das obere
Ende der Ventilspindel dl ist an einem Kolben g befestigt, der sich in der Bohrung
des Blockes g1 bewegt. Der Kolben ist sorgfältig in dem Zylinder abgedichtet, so
daß er durch eine unter Druck stehende Flüssigkeit, je nachdem diese durch die Kanäle
j1 oder j2 in den Zylindereintritt, gehoben oder gesenkt wird und so den Ventilkegel
d auf seinen oberen Sitz d2 oder seinen unteren Sitz d3 drückt. Infolge des in der
Leitung d herrschenden Druckes wirkt eine zusätzliche Kraft auf das Ventil d, die
den Anpressungsdruck auf die Sitze d2 oder d3 unterstützt. Das auf den Kolben g
wirkende Druckmittel
kann Wasser, Öl, Dampf o. dgl. sein und wird
der Ober- oder Unterseite des Kolbens g durch das Steuerorgan j zugeführt, das mit
der Kraftquelle durch ein enges Rohr h verbunden ist und je nach seiner Stellung
das Druckmittel der oberen oder unteren Seite des Kolbens g zuführt. Beim Wechseln
der Druckseite tritt das Arbeitsmittel durch die auf der entlasteten Seite frei
werdenden Anlaßkanäle j3 aus.
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Die Spindel in des Steuerventils geht durch eine Führung L hindurch
und ist an einem einarmigen Steuerhebel ra befestigt, dessen übersetzungsverhältnis
so gewählt ist, daß eine an seinem äußeren Ende zzl angreifende Kraft genügend vergrößert
wird, um die Reibungswiderstände der sich bewegenden Teile zu überwinden und das
Steuerorgan j, das in üblicher Weise entlastet ist, zu bewegen. Das freie Ende des
Steuerhebels za trägt einen Weicheisenkern o, der sich in einer elektrischen Stromspule
p bewegt. An Stelle des Elektromagneten kann auch ein kleiner Elektromotor unter
Zwischenschaltung eines Zahn-oder Schneckengetriebes den Steuerhebel bewegen.
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Die Stromzuführungen der Magnetspule p sind über einen Wärmemesser
q geführt, derart, daß dieser den Erregerstrom beeinflußt. An Stelle des Temperaturmessers
kann auch ein Druckmesser treten, wie überhaupt jede beliebige Meßvorrichtung. Der
Strom wird der 'Spule p unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines elektrischen
Relais, das aus einer besonderen Steuerstromquelle gespeist wird, zugeführt. Der
Magnetkraft wirkt eine Feder s entgegen. Wird an Stelle der Magnetspule ein kleiner
Elektromotor zum Antrieb des Steuerorgans verwendet, wie es bei der Ausführungsform
nach der Abb.3 vorgesehen ist, so kann ein Umschalter vorgesehen werden, der bei
einem bestimmten Druck oder einer bestimmten Temperatur den Strom in den Feldwicklungen
des Motors und damit die Drehrichtung des Motors umkehrt.
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Bei der Ausführungsform nach der Abb. 2 wird die Arbeitsflüssigkeit
durch zwei Ventile gesteuert. In dem Ventilgehäuse ei sind die Ventilspindeln d3
und d4 durch Stopfbüchsen f i und f= geführt. Die beiden Spindeln sind durch einen
doppelarmigen Hebel t, der in t' gelagert ist, miteinander verbunden, so daß beim
Öffnen des einen Ventils sich das andere schließt und umgekehrt. Der Druck auf das
sich öffnendeVentil trägt dann dazu bei, das sich schließende Ventil fest auf seinen
Sitz zu drücken. Die beiden Ventile unterstützen sich also gegenseitig. Die Ventilsitze
sind Doppelsitze, die in einem gemeinsamen Einsatz u gelagert sind. Die Ventile
werden auch hier wieder durch eine Elektrömagnetspule beeinflußt, die ein Steuerorgan
j bewegt. Auch hier kann an Stelle des Elektromagneten ein kleiner Elektromotor
als Alltrieb für das Steuerorgan dienen.
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Zum Anlassen von Höchstdruckdampferzeugern arbeiten die Ventile in
der Weise in Abhängigkeit von einem Temperaturmesser, daß, wenn das Speisewasser
zuerst noch mit niedriger Temperatur umläuft, das Ventil, das das Arbeitsmittel
der Kraftmaschine zuführt, geschlossen gehalten wird, während das andere Ventil
offen ist und das Wasser der Speisewasserpumpe wieder zufließen läßt. Hat dagegen
das Arbeitsmittel die erforderliche Temperatur erreicht, so wird der Erregerstrom
der Magnetspule unterbrochen oder der Erregerstrom des Steuermotors umgekehrt und
dadurch -das Ventil so umgesteuert, - daß das Kraftmittel- nunmehr seinem Verbraucher,
z. B. einer Kraftmaschine, zufließen kann.
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Sinkt die Temperatur, so wird unter dem Einfluß des Meßinstrumentes
der Stromkreis wieder geschlossen und das Arbeitsmittel gegen die Kraftmaschine
hin abgesperrt und unmittelbar in den Dampferzeuger oder einen Sammelbehälter zurückgeleitet.
Die Vorrichtung arbeitet also vollständig selbsttätig und sorgt dafür, daß nur Dampf
von vorgeschriebenem Druck und vorgeschriebener Temperatur der Kraftmaschine zuströmen
kann.
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Das Ventil kann auch unter Ausschaltung eines besonderen Steuerorgans
unmittelbar durch die Antriebsvorrichtung bewegt werden. Diese Ausführungsform ist
in der Abb. 3 dargestellt, und zwar wird die Ventilspindel hier durch einen kleinen
Steuerelektromotor unter Zwischenschaltung eines Zahn-und Schneckengetriebes bewegt.
An Stelle des Elektromotors kann natürlich auch hier ein elektromagnetischer Antrieb
angeordnet werden. -Die Ventilspindel dl ist wieder durch eine Stopfbüchse
f hindurch in ein Ventilgehäuse e geführt. Die Doppelventilsitze d' und de
besitzen lippenartige Vorsprünge zu dem Zweck, die Arbeitsflüssigkeit beim Durchtritt
durch den engen Zwischenraum zwischen Ventilteller und Sitz zu drosseln und so Anfressungen
des eigentlichen Sitzes zu vermeiden und ein dicht schließendes Ventil zu erhalten.
Ferner wird hierdurch eine gewisse Elastizität in dem Ventilschluß erreicht. Diese
lippenartigen Vorsprünge können mit Vorteil auch bei den Ausführungsformen nach
den Abb. i und 2 verwendet werden. Die Steuerung des Ventils unter dem Einfluß eines
Druck- oder Temperaturmeßinstrumentes erfolgt in gleicher Weise, wie bereits beschrieben.
Das Ventil d. wird durch den Elektromotor v bewegt, auf dessen Welle eine Schnecke
v' sitzt. Diese
greift in das Schneckenrad w ein, auf dessen Welle
wiederum ein Ritzel w1 sitzt, das in die mit der Ventilspindel dl verbundene Zahnstange
w= eingreift. Eine seitlich vorspringende Stangews steuert einen Hilfsschalter w4,
der je nach seiner Stellung den Strom an den Klemmen y1 oder y`-' unterbricht, so
daß der Motor zum Stillstand kommt, wenn sich das Ventil d auf einen seiner Sitze
d' oder & legt. Die Ventilspindel ist an ihrem oberen Ende noch in einer Bohrung
x geführt. Die Arbeitsweise des Ventils nach der Abb. 3 ist die folgende: Die Flüssigkeit
tritt durch die öffnung a in das Ventil ein. Wenn die Temperatur der Flüssigkeit
unterhalb der gewünschten Grenze liegt, so öffnet sich das Ventil nach der Zweileitung
hin, die zu dem Dampferzeuger oder seinem Sammelbehälter zurückführt, und zwar unter
der Wirkung des Relais r. Hat die durch das Ventil strömende Flüssigkeit die vorgeschriebene
Temperatur erreicht, was durch den Zeiger der Meßvorrichtung q angezeigt wird, so
wird der Steuerstromkreis unterbrochen, der Magnet r wird stromlos und die Feder
r1 legt den Schalter r4 um. Der Stromkreis z ist jetzt geschlossen, das Feld des
Motors wird erregt, und der Motor hebt das Ventil an und öffnet den Durchlaß zu
der Kraftmaschine. Während der Aufwärtsbewegung der Spindel dl schließt die Feder
u,' den Schalter-Y2. Am Ende des Aufwärtshubes der Ventilspindeldl schaltet der
Arma,3 den Schalter y1 aus, und der Steuerstromkreis --, z ist unterbrochen. Der
Elektromotor bleibt daher stehen, und das Ventil d ist nach dem Sammelbehälter hin
geschlossen. Sinkt die Temperatur der Flüssigkeit unter das vorgeschriebene Maß,
so wird der Steuerstromkreis durch die Meßvorrichtung q geschlossen, die Magnetspule
r wird erregt und bewegt den Stromwender r4, der den Stromkreis z1, z1 schließt.
Das Feld des Motors kehrt sich um und der Motor drückt das Ventil d auf seinen unteren
Sitz, indem er so den Rücklauf zu der Pumpe oder einem Sammelbehälter hin öffnet.
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Die Steuervorrichtung nach der Erfindung trägt wesentlich zur Erhöhung
der Betriebssicherheit von Dampferzeugeranlagen für sehr hohe Drücke bei, indem
sie unabhängig von der Aufmerksamkeit der Bedienung selbsttätig die Zustandsgrößen
des Arbeitsmittels überwacht und in Abhängigkeit von diesen Größen dem Verbraucher
zuführt oder verschließt.