DE575489C - Einrichtung zur Drehzahlregelung von Kraftmaschinen, insbesondere Turbinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AlB
28. APRIL 1933

. REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 575489 KLASSE 14e GRUPPE Sog

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Februar 1931 ab

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Drehzahlregelung von Kraftmaschinen, insbesondere Turbinen, die mit einer Hilfsmaschine zum Verstellen des Regelventils 5 oder der Regelventile ausgestattet ist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, bei einer plötzlichen Entlastung der Kraftmaschine die Hilfsmaschine vom Ventil selbsttätig abzukuppeln und dieses durch einen Kraftspeicher so weit zu schließen, daß der der Entlastung folgende Drehzahlanstieg noch unterhalb der Schnellschlußgrenze bleibt. Hierbei kann zwischen Hilfsmaschine und Ventil eine ausrückbare Kupplung eingeschaltet sein, die

¹S bei plötzlicher Entlastung ausgerückt wird. Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht weiterhin darin, daß zusätzlich zu der abschaltbaren Hilfsmaschine für die Ventilverstellung eine zweite Hilfsmaschine vorgesehen ist, die bei eingerückter Kupplung und plötzlicher Belastung der Maschine die Öffnungsbewegung des Ventils beschleunigt.

Bisher hat man bei plötzlicher Verminderung der Belastung entweder die Dampfzufuhr zur Turbine durch ein Schnellschlußventil abgesperrt, oder man hat die Hilfsmaschine, die normalerweise zum Verstellen des Regelorganes dient, mit besonderen Einrichtungen ausgestattet, die im Falle einer Gefahr ein etwas schnelleres Schließen des Regelorgans besorgten. Weiterhin hat man vorgeschlagen, durch Anordnung von Dreiweghähnen bei unzulässigem Drehzahlanstieg die Dampfzufuhr zur Turbine schnell zu drosseln, aber nur so weit, daß die Turbine mit normaler Drehzahl weiterläuft. Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung kommen derartige Zusatzeinrichtungen in Fortfall; vielmehr dient das Regelorgan selbst zur Verminderung der Dampfzufuhr im Falle der plötzlichen Entlastung.

Die Erfindung ist beispielsweie in der Zeichnung dargestellt.

Die Spindel 1 des in der Zuleitung zur Turbine liegenden Dampfventils 2 wird im normalen Betrieb über die Zahnräder 3, die Welle 4, eine ausrückbare Kupplung 5, ein Differentialgetriebe 6 und das der Motorschnecke 7 zugeordnete Schneckenrad 8 vom Steuermotor 9 aus verstellt. Gleichzeitig ist ein zweiter Steuermotor 10 vorgesehen, der über die Schnecke 11, das Schneckenrad 12 und das Differentialgetriebe 6 ebenfalls auf die Ventilspindel 1 einwirken kann. Um das Ventil 2 in dem Falle, in dem die Kupplung 5 ausgerückt wird, davor zu bewahren, daß es infolge des Druckes der Feder 13 mit großer Geschwindigkeit auf dem Sitz aufschlägt und beschädigt wird, ist ein Bremskolben 14 vorgesehen, der die Bewegung der Ventilspindel dämpft.

Die Kupplung 5 wird durch einen Elektro-

*) Von dem Patentsweher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Werner Pontow in Berlin-Wilmersdorf.

magneten 15 gesteuert. Der Stromkreis, in dem der Elektromagnet 15 liegt, kann durch den Zeiger 16 eines Kontakttachometers 17 geschlossen werden. In dem Stromkreis liegt zugleich ein Schalter 21, der durch einen an der Ventilspindel 1 sitzenden Anschlag 22 geöffnet werden kann. Das als Kontakttachometer mit unterdrücktem Nullpunkt ausgebildete Instrument 17 wird, um bei Drehzahl-Schwankungen möglichst große Zeigerausschläge zu erhalten, unmittelbar von der Turbinenwelle oder unter Zwischenschaltung eines Getriebes mit ganz geringer Übersetzung angetrieben. Durch das Kontakttachometer 17 wird normal der Steuermotor 9 gesteuert. Wie dies geschieht, ist hier im einzelnen nicht näher dargestellt. Es sind eine ganze Reihe von Einrichtungen bekannt, die die Steuerung eines Regelorgans durch einen als Zeigerinstrument ausgebildeten isodrom wirkenden Taktgeber zum Gegenstand haben. Hier interessieren vielmehr zwei an dem Tachometer angebrachte Kontakte 18 und 19. Gelangt der Zeiger 16 auf den Kontakt 18, so wird der Steuermotor 10 in Betrieb gesetzt; gelangt dagegen der Zeiger auf den Kontakt 19, so wird bei geschlossenem Schalter 18 der Elektromagnet 15 wirksam.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende:

Solange Dampfzufuhr und Belastung der Turbine gegeneinander abgeglichen sind, läuft die Turbine mit ihrer normalen Drehzahl um. Der Zeiger 16 stellt sich dabei so ein, daß er etwa eine Mittellage zwischen den beiden Kontakten 18 und 19 einnimmt. Kommt die Belastung der Turbine nun plötzlich zum Verschwinden, so wird die Drehzahl der Turbine rasch zunehmen, da die Feinregelung durch den Motor 9 nicht schnell genug wirksam ist, um einen solchen Drehzahlanstieg aufzuhalten. Der Zeiger 16 wird im Uhrzeigersinn wandern und dabei den Kontakt 19 erreichen. In diesem Augenblick wird der Φ5 Elektromagnet 15 wirksam und rückt die Kupplung 5 aus. Die Feder 13 wird im selben Augenblick die Ventilspindel 1 herunterdrücken. Bevor das Ventil 2 jedoch seinen Sitz berührt, öffnet der Anschlag 22 den Schalter 21, so daß der Elektromagnet 15 wieder stromlos wird. Die Feder 20 rückt die Kupplung 5 wieder ein, so daß nun der Motor 9 wieder die weitere normale Steuerung des Ventils 2 übernimmt. Wird im nächsten Augenblick, wie es mitunter vorkommt, die Turbine wieder voll belastet, so würde die Drehzahl zunächst absinken, und der Zeiger 16 würde eine Drehung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn ausführen. Der von dem Kontakttachometer gesteuerte Motor 9 wird sogleich bestrebt sein, das Ventil 2 wieder zu öffnen, da er aber im normalen Betriebe eine Feinregelung ausführt, würde verhältnismäßig viel Zeit vergehen, bis das Ventil 2 wieder so weit geöffnet ist, daß die Turbine die zurückgekehrte Belastung wieder aufbringen kann. Um diesem übelstand aus dem Wege zu gehen, wird in dem Augenblick, in dem der Zeiger 16 bei sinkender Drehzahl den Kontakt 18 erreicht hat, der Motor 10 in Betrieb gesetzt. Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Schnecke 11 und dem Zahnrad 12 ist beträchtlich kleiner gewählt als das Übersetzungsverhältnis zwischen der Schnecke 7 und dem Schneckenrad 8. Der Motor 10, der unabhängig von dem Motor 9 über das Getriebe 5 in diesem Falle ebenfalls auf die Ventilspindel ι einwirkt, übernimmt infolgedessen eine schnelle Verstellung der Spindel 1. Der Motor 10 tritt erst wieder außer Tätigkeit, sobald infolge der Drehzahlerhöhung der Zeiger 16 den Kontakt 18 wieder verlassen hat. In diesem Fall steuert wieder der Motor 9 allein das Ventil 2.

Damit sich die Regelvorgänge in der beschriebenen Art abspielen können, ist es natürlich erforderlich, daß die Drehzahl, bei der eine zur Sicherheit vorgesehene Schnellschlußeinrichtung zur Wirkung kommt, zum mindesten etwas höher liegt als die Drehzahl, go die der Lage des Kontaktes 19 entspricht.

Die vorstehend beschriebene Einrichtung ermöglicht es alo einmal, bei plötzlich verschwindender Last die Turbine mit normaler Drehzahl in Betrieb zu behalten, andererseits bei schneller Wiederkehr der Last sofort die Dampfzufuhr so zu regeln, daß die Drehzahl keine nennenswerte Änderung erfährt.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Drehzahlregelung von Kraftmaschinen, insbesondere Turbinen, mit einer Hilfsmaschine zum Verstellen des Regelventils oder der Regelventile, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer plötzlichen Entlastung der Kraftmaschine die Hilfsmaschine vom Ventil selbsttätig abgekuppelt und dieses durch einen Kraftspeicher schnell so weit geschlossen wird, daß der der Entlastung folgende Drehzahlanstieg noch unterhalb der Schnellschlußgrenze bleibt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Hilfsmaschine und Ventil eine ausrückbare Kupplung zwischengeschaltet ist, die bei plötzlicher Entlastung ausgerückt wird.
3. 3. .Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ausrückbare Kupplung unter der Einwirkung eines Elektromagneten steht, der durch eine die Drehzahl der Maschine messende Vorrich-

   tung bei übernormalem Drehzahlanstieg erregt wird und dabei die Kupplung löst.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerimpulse für den Elektromagneten der ausrückbaren Kupplung von einem Kontakttachometer abgenommen werden.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Ausrücken der Kupplung für die Wirkung des Kraftspeicher freigegebene Ventil z. B. durch einen Anschlag nach Zurücklegen eines bestimmten Weges die Kupplung, z. B. durch Öffnen des Erregerstromkreises des Magneten, wieder einrückt und dadurch sich selbst wieder der Einwirkung der Hilfsmaschine und des Reglers unterstellt.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der abschaltbaren Hilfsmaschine für die Ventilverstellung eine zweite Hilfsmaschine vorgesehen ist, die bei eingerückder Kupplung und plötzlicher Belastung der Maschine die Öffnungsbewegung des &$ Ventils beschleunigt.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hilfsmaschinen über ein Ausgleichsgetriebe mit dem zu regelnden Ventil gekuppelt sind.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 6=oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hilfsmaschinen und die Kupplung von dem gleichen Taktgeber gesteuert werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen