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Pumpenanlage zur Lieferung des Drucköles für selbsttätige Turbinenregelungseinrichtungen
Bei Ü ldruckkraftkolben für selbsttätige Turbinenregler, die mit gleichbleibendem
Öldruck zu arbeiten haben, muß die meist für unveränderliche Förderung eingerichtete
Pumpe für die selten benötigte höchste oder schnellste Verstelleistung bemessen
werden. Die jeweils nicht benötigte Ölmenge fließt dabei durch ein auf einen bestimmten
Druck eingestelltes Überströmventil ab.. Da die größte Ölmenge, für die die Pumpe
gebaut ist, nur ausnahmsweise gebraucht wird, ergibt sich im Dauerbetrieb ein großer
Überschuß an geliefertem Drucköl und dementsprechend ein großer Verlust durch das
Überst römv entil.
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Es ist nun bekannt, mit besonderen t`berströmventilen eine derartige
Pumpe mit Unterbrechungen arbeiten zu lassen, wodurch an Verlustleistung gespart
werden kann. Diese Lösung ist umständlich, außerdem treten leicht Versager des zu
ständiger Umschaltung heranzuziehenden Überströmventils ein. Umständlich und kostspielig
sind auch bekannte Lösungen, bei welchen für den Dauerbetrieb eine kleine, für die
vorübergehende Höchstlast eine oder mehrere größere Pumpen vorzusehen sind.
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Bekannt ist ferner, bei Luftverdichtern und <ähnlichen, mit wenigen
nicht umlaufenden "Zylindern arbeitenden Pumpwerken bekannter Art den wirksamen
Kolbenhub durch Kulissenantriebe und ähnliche Einrichtungen so zu verändern, daß
dieser Druck sich selbsttätig dem Druck des Fördermittels anpaßt, wodurch die Notwendigkeit
der Anordnung von Sicherheits- oder Überströmventilen oder mehrerer verschieden
großer Pumpwerke entfällt.
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Die Anwendung dieser bekannten Einrichtungen für die Pumpwerke von
Turbinenreglern scheitert jedoch an dein Umstand, daß die Ölförderung solcher Pumpwerke
ungleichmäßig ist, wodurch in Leitungsanordnungen, die nicht über die im Turbinenreglerbau
wegen der ständigen Wartung höchst unerwünschten Windkessel oderDruckspeicher verfügen,
störende Schlagerscheinungen, Geräusche und Zerstörungen der Rohrleitungen durch
Druckstöße entstehen können. Außerdem ist die Stellarbeit, wie sie bei solchen Einrichtungen
benötigt wird, so groß, daß die gesamte Regelungseinrichtung so umfangreich sein
muß, daß eine genaue und schnelle Verstellung entweder nicht möglich ist oder ebenso
wie die Gesamtheit dieser bekannten Anlagen zu übermäßigen Aufwendungen führt.
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Die Erfindung besteht nun darin, daß eine mit veränderlichem Hub ausgerüstete
Mehrzylinderkolbenpumpe eine mit dem Öldruck veränderliche Hubeinstellung erhält.
Die Anwendung dieser gleichmäßig fördernden, an sich bekannten Getriebepumpwerke
gestattet eine sofortige Beeinflussung der Öllieferung der Pumpe, was bei den mit
Unterbrechungen arbeitenden bekannten Pumpwerken in der Umgebung der Totlage nicht
möglich ist.
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Die Abbildung zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. W ist die
Welle der
Pumpe, welche etwa durch Elektromotor- oder Transmissionsantrieb
in der Regel mit ungefähr gleichmäßiger Drehzahl betrieben wird. Auf die Welle der
Pumpe, die in Radial- und A.xialkugellagern gelagert ist, ist ein verstärkter Triebflansch
T aufgesetzt, der über die mit Kugelgelenken ausgerüsteten Pleuelstangen p die Kolben
lz antreibt. Der eigentliche Pumpenzylinderkörper P enthält dementsprechend eine
größere Zahl von Zylindern Z_, in der Regel fünf, sieben oder neun Zylinder, die
mit Steueröffnungen s über Schlitze S hinübergleiten, die halbkreisförmig in dein
Schwenkkörper SK ausgespart sind. Der eine dieser Schlitze hängt z. B. durch dichtende
Gleitflächen mit der Saugrohrleitung SR zusammen, während der andere Schlitz in
ähnlicher Weise mit dein Druckrohr D verbunden ist.
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Solange die Achse des Zylinderkörpers P parallel der Wellenachse ist,
wie dies in der Abbildung gezeichnet ist, wird beim Umlauf der Welle TV keiner der
Kalben k in seinem Zylinder eine Bewegung ausführen, so daß die hier beschriebene
Pumpe an sich bekannter Bauart kein 01 fördert. Wird jedoch der Schieber
SK nach unten bewegt, was beim Ausbreiten oder Absinken des Öldruckes durch die
Feder F geschieht, so wird durch die Kolben, welche nunmehr eine mit der Bewegung
des Schiebers wachsende Pumpenbewegung ausführen, Öl aus dein Saugrohr SR
angesogen und in das Druckrohr D gefördert. Sobald in diesem Druckrohr ein genügender
Druck entsteht, wird dieser Druck den Manometerkolben MK belasten und entgegen der
Wirkung der Feder F nach oben drücken, wodurch der wirksame Hub der Kolben k in
ihren Zylindern beschränkt wird. Es wird sich sodann entsprechend der mehr oder
weniger großen Ölentnahme aus dem Druckrohr D ein Gleichgewichtszustand einstellen,
bei welchem sich ein bestimmter, von der Vorspannung und Betriebslage der Feder
F abhängiger Öldruck in dein Druckrohr I_) einstellt. Wenn gar kein Öl aus dein
Druckrohr D entnommen wird, so wird der Hub der Kolben k klein werden, etwa nur
so groß, als dies nötig ist, um die geringe Verdichtung des Oles zu bewirken und
die bei guter Ausführung derartiger Pumpen ebenfalls geringe Leckölmenge einer derartigen
Pumpe zu liefern. Es ist bekannt, daß diese Pumpen bei guter Ausführung, wenn die
Kolben nur kleine Hübe zurücklegen, auch bei Anwendung hoher Drücke nur geringe
Leerlaufarbeit erfordern. Daher hat die beschriebene Anordnung den Vorteil, daß
im Dauerbetriebszustand von Regleranlage usw. selbst bei Anwendung hoher Drücke
nur geringe Energiemengen verbraucht werden, unbeschadet der Tatsache, daß bei Abfall
des Druckes oder Entnahme von Öl aus der Ölleitung sofort große Drücke zur Verfügung
stehen. Wesentlich ist dabei für die Erfindung nicht die Anwendung einer besonderen
Getriebepumpe, z. B. der hier gezeichneten Bauart mit schwenkbaren und umlaufenden
Zylindern, sondern vielmehr die Anwendung vielzylindriger Pumpen, die mit zahlreichen
Kolben oder Zellen ausgerüstet sind, deren Hub oder wirksame Förderung durch Einwirkung
eines manometrischen Organs sofort und stetig wirkend verändert werden kann. Um
nämlich ein ruhiges und druckstoßfreies Arbeiten der beschriebenen Einrichtung,
die im ganzen als eine Art selbsttätiger Druckregler aufgefaßt werden kann, zu erzielen,
genügt es nicht, in der bei Luftverdichtern bekannten Weise etwa nur einen Zylinder
mit veränderlichen Hubgrößen anzuordnen. Eine solche Einrichtung würde, für eine
Öldruckerzeugungsanlage angewendet, nur eine stoßende Druckentwicklung gestatten,
und außerdem würde die Einwirkung des regelnden Manometers überhaupt nur periodisch,
nämlich dann, wenn der Kolben sich zufällig seinem Totpunkt am Hubende nähert, von
Einfluß auf die Förderung sein. Selbst wenn man daher bei einem solchen Apparat
einen Windkessel unmittelbar neben dem Zylinder aufbauen würde, so wäre doch eine
rasche Einwirkung der Druckregelungseinrichtung auf die Förderung eines einzelnen
Zylinders nicht erzielbar, ganz abgesehen davon, daß für die Förderung wenig verdichtbarer
Flüssigkeiten, wie Öl, Kolbenpumpen mit wenigen Zylindern überhaupt unanwendbar
sind. Endlich zeigt gegenüber der bekannten Anordnung die Einrichtung nach der Erfindung
noch den Vorteil, daß die zur Bewegung der Stelleinrichtung erforderlichen Regelungskräfte
außerordentlich gering ausfallen. Die Beanspruchung der Regelungsvorrichtung, wie
sie durch einen einzelnen Kolben mit veränderlichem Hub sich ergeben, werden nämlich
außerordentlich gemildert, wenn man eine größere Anzahl von Kolben anwendet, da
sich die für die Hubveränderung der einzelnen Kolben benötigten Kräfte bei Anwendung
mehrerer Kolben bis auf geringe Restdrücke und Reibungskräfte, die durch andere
Mittel beherrscht werden können, aufheben. Bei einer einzylindrigen Anordnung muß
jedoch das steuernde Manometer in der Lage sein, eine Arbeit herzugeben, die von
der Größe der Kolbenkraft mal Kolbenhub ist, was die Ausführung einer derartigen
Drucksteuerung oder Druckregelung in selbsttätiger, schnell wirkender Form unmöglich
macht. An Stelle der dargestellten Getriebepumpe mit umlaufenden runden
Kolbe
n können auch die bekannten flügelpumpenartigen Getriebepumpen mit rechteckigen
Förderkolben treten.
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Wesentlich für die Erfindung ist daher die Anwendung einer selbsttätigen,
durch Hubverstellung beeinflußbaren, yielzvlindr igen oder vielzelligen Pumpe. Die
Anwendung dieser Pumpe gestattet es, einen gleichmäßig fließenden Olstrom, wie er
bei den meisten Anwendungszwecken, z. B. im Turbinenreglerbau, verlangt wird, sofort
und ohne Verzögerung und dabei mit geringen Steuerl:r:iften so zu beeinflussen,
daß in den Druckleitungen usw. ein annähernd gleichbleibender Druck auch bei ungleichmäßiger
Entnahme herrscht.
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Hiermit soll nicht. ausgeschlossen sein, daß der von einer Einrichtung,
wie sie hier beschrieben ist, gelieferte Druckölstrom etwa in einem Windkessel oder
Federdruckspeicher aufgespeichert wird. 1n diesem Falle hat die Einrichtung auch
den Vorteil, daß bei der Förderung wenig zusamniendrückbarer Flüssigkeiten kleine,
schnellaufende Pumpen angewendet werden können, welche mit ihren großen Zylinderzahlen
aus den oben angegebenen Gründen mit verhältnismäßig leichtgängigen, manometrisch
gesteuerten Vorrichtungen verstellt werden können. Wenn auch in dieseln Falle die
erzielbare, fast völlige Gleichmäßigkeit der Oldrucklieferung bei der bEscliriebenen
Einrichtung weniger wichtig ist, so hat sie doch den Vorteil, daß sie gegenüber
den bekannten Anordnungen durch Wegfall schwergängiger Regelungseinrichtungen oder
umständlicher Leerlauf- oder Überdruckventile eine Ersparnis an einmaligem Aufwand
und dauerndem Energieverlust bedeutet. Sie gestattet es daher vorteilhafterweise,
die üblichen Anordnungen, bestehend aus einer oder mehreren dauernd fördernden Pumpen,
die zusammen oder der Reihe nach durch Ventile auf Leerlauf gestellt werden, zu
ersetzen, und abgesehen von der Vereinfachung, die sich hieraus ergibt, ist die
Energieersparnis vor allen Dingen dadurch bedingt, daß im Dauerbetrieb der Anlage
nicht unnötigerweise dauernd große Ülniengen in Umlauf gehalten werden müssen.