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Hydraulische Regelungsvorrichtung für Kraftmaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf eine hydraulische Regelungsvorrichtung für Kraftmaschinen, bei
welcher eine von der zu regelnden Maschine angetriebene Flüssigkeitspumpe als Geschwindigkeitsregler
dient. Bei derartigen Regelungen wird mit einer Laständerung und der damit verbundenen
Drehzahländerung auch der Förderdruck der Pumpe geändert, wodurch gegebenenfalls
unter Zuhilfenahme eines Hilfskolbens der Steuerschieber verstellt wird. Die Verstellung
des Steuerschiebers wirkt sich wiederum über einen Kraftkolben auf das Einlaßorgan
des Kraftmittels aus, so daß mit zu- oder abnehmendem Förderdruck die Kraftmittelzufuhr
vermindert bzw. erhöht wird.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Regelungen dieser Art besonders
elastisch und empfindlich zu gestalten, so daß auf eine Laständerung sogleich die
entsprechende Einwirkung auf die Kraftmittelzufuhr folgt. Bei den bisher bekannten
hydraulischen Regelungen hat sich nämlich der Nachteil herausgestellt, daß auf die
Änderung des Förderdruckes die Änderung der Kraftmittelzufuhr erst mit einer gewissen
Verzögerung eintritt. Der Grund hierfür wird in dem mangelhaften Ausgleich zwischen
der Stederflüssigkeitszu-und -ableitung zu suchen sein. Dieser mangelhafte Ausgleich
entsteht in der Hauptsache dadurch, daß die Pumpe bei einer Drehzahlerhöhung nicht-
sogleich eine genügend große Menge von Steuerflüssigkeit für die an 'sich notwendige
Füllung des Kraftzylinders hergibt, während bei einer Drehzahlminderung eine zu
große Menge Steuerflüssigkeit vorhanden ist, so daß der Kraftkolben der Wirkung
seiner, Belastungsfeder nicht unmittelbar zu folgen vermag.
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Die Erfindung schafft hier Abhilfe, indem in die Druckleitung der
Pumpe ein; besonderer Ausgleichbehälter eingeschaltet ist, welcher j e nach dem
Eingreifen der Steuerung fehlende Flüssigkeitsmengen ergänzt oder überschüssige
Flüssigkeitsmengen aufnimmt. Zu diesem Zweck ist der Ausgleichbehälter mit dein
Servomotorkolben gekuppelt und so bemessen, daß in ihm bei jedem Steuerungsvorgang
dieselbe Volumenänderung, aber im umgekehrten Sinne wie bei der Verstellvorrichtung
des Steuerschiebers eintritt.
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Die Erfindung ist beispielsweise an einer Üldrucksteuerung für eine
Dampfturbine im folgenden näher beschrieben und in der Zeichnung in einer schematischen
Anordnung dargestellt.
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Mit r ist die zu regelnde Turbine bezeichnet, deren Welle 2 über die
Schneckengetriebe
3 und 4 mit den Wellen j und 7 der Ölpumpen 6
und 8 gekuppelt ist. Die Ölpumpen befinden sich in einem Behälter 9, welcher das
Ölbad io enthält. Von der Pumpe 6 führt eine Leitung i i zu einer zweiten Leitung
12, welche über die Leitung 13 an das Gehäuse 14 einer Verstelleinrichtung angeschlossen
ist. Die Verstelleinrichtung besteht aus einer Balbgnernbran 15, welche durch die
Feder i6 belastet ist. An Stelle der Balgmembran kann natürlich auch ein Kolben
oder ein ähnlich wirkendes Element treten. Eine Stange 17 erstreckt sich durch die
obere Abdeckplatte i 8 des Gehäuses 14 in das Innere der Membran und ist mit deren
unteren Abstützplatte i9' verbunden. Die Belastungsfeder 16 umgibt diese Stange
und ist in ihrer Vorspannung einstellbar.
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Das freie Ende der Stange 17 i°st an das eine Ende eines Waagebalkens
i8a angelenkt, welcher an dem Hebel ig seinen Drehpunkt hat. An das andere Ende
des Waagebalkens ist die Stange 2o des Steuerschiebers 21 angelenkt. Der den Steuerschieber
aufnehmende Zylinder 22 ist an der einen Seite durch die Öffnungen 23 an die Druckleitung
26 der Ölpumpe 8 und durch die Öffnung 24 an die Abflußleitung 27 angeschlossen.
Auf der anderen Seite besitzt der Zylinder eine Auslaßöffnung 25, durch welche das
Öl über die Leitung 28 in den Zylinder 29 des Verstellkolbens 30 geführt
wird. Der Kraftkolben ist durch eine Spiralfeder 31 belastet, durch welche die Kolbenstange
32 hindurchgeht, die an ihrem oberen freien Ende eine Verzahnung 33 trägt. Diese
Verzahnung greift in das auf der Nokkenwelle 35 gelagerte Zahnrädchen 34 ein, dessen
Bewegung über den Nocken 36, die Rolle 39 des im Punkte 37 schwenkbar gelagerten
Hebels 38 auf die Spindel 4o des Einlaßventils 41 übertragen wird. Am Ende der Druckleitung
12 befindet sich noch ein Regelventil42,welches durch Einstellung der Entlastungsöffnung
43 den Druck innerhalb des Steuerungssystems regelt.
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Der Arbeitsvorgang der bis hierhin geschilderten Regelungsvorrichtung
spielt sich in bekannter Weise ab. Tritt beispielsweise eine Belastungsminderung
ein, welche eine Erhöhung der Turbinendrehzahl und damit eine Erhöhung der Pumpendrehzahl
zur Folge hat, so wird der Öldruck in der Leitung 12 und damit in der Leitung 13
und in dem Gehäuse 14 erhöht, so daß die Balb,-rnembran 15 entgegen ihrer Feder
16 zusammengedrückt wird. Hierdurch findet eine Bewegung des Waagebalkens 1811 im
umgekehrten Uhrzeigersinne statt, wodurch wiederum. der Steuerschieber 21 nach unten
bewegt wird. Die Auslaßöffnung 24 des Steuerzylinders 22 wird freigegeben, so daS
das unter darr Kraftkolben 30 befindliche Öl über die Leitung 28 in die Abflußleitung
27 entweichen kann. Der Kraftkolben 30 folgt nunmehr der Spannung seiner
Belastungsfeder 31, durch welche Bewegung iiber das Nockengetriebe die Ventilspindel
4o und damit das Ventil 41 nach unten bewegt wird. Tritt eine Laststeigerung ein,
so spielt sich der Vorgang in der umgekehrten Weise ab, indem der Kraftzylinder
29 nunmehr mit der Druckleitung 26 verbunden wird.
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Um bei diesen Laständerungen in der Verstelleintichtung 14 stets eine
genügende Menge 01 zu haben bzw. eine genügende Menge Öl aus dieser abzuleiten,
so daß der Steuerschieber und damit das Einlaßventil den Laständerungen sofort zu
folgen vermögen, ist nach der Erfindung ein zusätzlicher Ausgleichbehälter 51 vorgesehen,
welcher über eine Leitung So an die Druckleitung 12, der Ölpumpe 6 angeschlossen
ist. In dem Behälter befindet sich in ähnlicher Weise wie bei der Verstelleinrichtung
eine balgartigeMernbran 52, deren untere bewegliche Abstützpdatte 53 mit einer an
dem Hebel i9 angelenkten Stange 54 verbunden ist.
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Dia Anordnung dieses Ausgleichbehälters wirkt sich bei einer Laständerung
in folgender Weise aus: Tritt beispielsweise eine Belastungsminderung ein, sowird,
wie unten ausgeführt, der Öldruck unter dem Kraftkolben 30 vermindert, so
daß sich dieser nach unten bewegt. Bei dieser Bewegung wird nun gleichzeitig auch
die Stange 54 mitgenommen und damit die Balg membran 52 auseinandergezogen. Durch
diese Volumenverminderung des Ausgleichbehälters wird das in ihm befindliche Öl
über die Leitung So und 13 in die Verstellvorrichtung 14 gedrückt, wodurch die Wirkung
des von der Pumpe 6 erzeugten Förderdruckes unterstützt wird. Da die Abwärtsbewegung
der Abstützplatte 53 der Balgmembran 52 gleich der Aufwärtsbewegung der Abstützp.latte
i9' der Balgmembran 15 ist und die beiden Gefäße 51 und 14 gleichen Rauminhalt haben,
so bleibt auch das Volumen des in dem System befindlichen Öles bei einer Verstellung
des Steuergestänges stets das gleiche. Infolgedessen braucht die Pumpe 6 keine zusätzlichen
Ölmengen zu liefern. Die durch die erhä'hte Drehzahl hervorgerufene Leistungssteigerung
kann sich also voll und ganz auf dietErhähung des Förderdruckes auswirken, welcher
entgegen der Feder 16 den Steuerschieber 2i verstellt: Bei einer Belastungssteigerung
spielt sich der Arbeitsvorgang in umgekehrter Weise ab, indem durch die Aufwärtsbewegung
des Kraftkolbens 30 und die damit verbundene Zusammendrückung der Balgmembran
52 ein Teil der in der Verstelleinrichtung 14 befindlichen Ölmenge in den Behälter
51 aufgenommen wird.