DE586072C - Schnellregler fuer Turbinen - Google Patents
Schnellregler fuer TurbinenInfo
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
- F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
- F01D17/145—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path by means of valves, e.g. for steam turbines
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Description
DEUTSCHES REICH
AUSGEGEBEN AM
18. OKTOBER 1933
18. OKTOBER 1933
REICHSPATENTAMT
PATENTSCHRIFT
KLASSE 14c GRUPPE Sos
Schnellregler für Turbinen
Zusatz zum Patent 582
Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. November 1931 ab
Das Hauptpatent hat angefangen am 8. März 1931.
Im Hauptpatent ist ein Schnellregler für Turbinen beschrieben, der in der Weise ausgebildet
ist, daß mit Hilfe eines Sollwertschiebers und eines Istweartschiebers ohne
Zwischenschaltung eines Reglergetriebes die Dampfzufuhr zur Maschine bestimmt wird,
und zwar durch die Lage der beiden Schieber zueinander.
Die Erfindung betrifft die Weiterbildung eines derartigen Schnellreglers, und zwar besteht
sie zunächst darin, daß der Istwertschieber unmittelbar auf der Turbinenwelle angeordnet ist. Weiter besteht ein wesentliches
Merkmal der Erfindung darin, daß der Istwertschieber selbst einen an der Leistungserzeugung der Maschine teilnehmenden Ma-■
schinenteil bildet.
Die Erfindung und ihre besondere Ausgestaltung seien an Hand der Abbildungen erläutert.
Abb. 1 zeigt dabei einen Längsschnitt durch den Regler, Abb. 2 einen Schnitt längs
der Linie a-a, Abb. 3 einen Schnitt längs der Linie b-b. Die eigentliche Turbine ist nicht
dargestellt, sondern nur ihre Welle 1, auf welcher gemäß der Erfindung unmittelbar der
Istwertschieber 2 angeordnet ist. Der Sollwertschieber wird durch den Teil 3 gebildet.
Er ist frei fliegend auf der Welle 4 einer nicht weiter dargestellten Maschine angeordnet.
Die Drehzahl der Welle 4 ist durch das durchzuführende Regelgesetz bestimmt.
Wenn man den Istwertschieber unmittelbar auf der Turbinenwelle anordnet, so hat man
zunächst die Wahl, ob man ihn innen und den Sollwertschieber außen anordnen will oder
umgekehrt. Die äußere Anordnung des 'Sollwertschiebers 3 würde dazu zwingen, Dichtungen, und zwar für Hochdruckdarnpf,
auf verhältnismäßig großem Durchmesser vorzusehen, wodurch nicht unerhebliche Dampfverluste und außerdem Schwierigkeiten
bei der Beherrschung des Leerlaufes entstehen würden. Es ist deshalb zweckmäßiger,
den Sollwertschieber innerhalb des Istwertschiebers anzuordnen, wie es die Abbildung
zeigt. Der Frischdampf wird zunächst in den Ringraum 5 eingeführt, gelangt in den
Sollwertschieber 3, tritt in den Istwertschieber 2 über und gelangt von diesem in
einen Druckausgleich- und Sammelraum, der unmittelbar mit der eigentlichen Turbine in
Verbindung stehen kann. Im Ausführungsbeispiel ist jedoch eine andere Anordnung
gewählt, die weiter unten erläutert werden soll.
Der Sollwertschieber 3 besitzt einen verhältnismäßig geringen Durchmesser, so daß
es nicht möglich wäre, den" Dampf unter An-
*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:
Dipl.-Ing. Gustav Köhler in Berlin-Halensee.
wendung der üblichen Geschwindigkeiten durch ihn hindurchzuführen. Er ist deshalb
düsenförmig ausgebildet, um in ihm die Dampfgeschwindigkeit auf ein Mehrfaches
der sonst üblichen Geschwindigkeit zu steigern. Dann würde aber hinter dem Sollwertschieber
eine große, nicht ausnutzbare Dampfgeschwindigkeit vorhanden sein, also ein Verlust auftreten. Um diesen weitgehend
ίο zu vermeiden, wird der Sollwertschieber als umlaufende Düse und der Istwertschieber als
Rückstoßstufe ausgebildet. Der Istwertschieber gibt also Leistung ab und bildet daher einen an der Leistungserzeugung teilnehmenden
Maschinenteil.
Der Aufbau des Istwertschiebers sei an Hand der Abb. 2 erläutert. Er besteht aus
der Tragscheibe 7 (Abb. 1) und aus der Deckscheibe 8 (Abb. 1). Zwischen diesen beiden
Scheiben ist eine Reihe von Kanälen'gebildet,
und zwar in symmetrischer Anordnung. Die Kanäle sind mit 9 und ga, 10 und ioß, 11 und
iia und 12 und 12° bezeichnet. Sie sind zur
Erzielung einer Stoßwirkung nicht als gerade radiale, sondern als gekrümmte Kanäle verhältnismäßig
großer Länge ausgebildet. Der Ringraum 13 (Abb.i) des Sollwertschiebers 3,
der nach außen hin durch den Kranz 14 (Abb. i) abgeschlossen ist, geht in die Kanäle
15, 15s und 16, i6fl über.
Diese Ausbildung von Sollwertschieber und
Istwertschieber ermöglicht die Einführung einer Füllungsreglung, wie sie im Turbinenbau
üblich ist. Die Regelkurven einer Dampfturbine sind im allgemeinen keine geraden Linien, sondern Kurven, deren
Krümmung man durch die Ausbildung der Ventilkragen festlegen kann. An sich wäre eine Übertragung der Drosselkragen auf die
vorliegende Drehschiebersteuerung möglich. Hierzu müßte man aber entweder eine Abrundung
der Steuerkanten oder eine ungleiche Breite der Steuerschlitze vorsehen. Beides wäre aber wegen des geringen zur Verfügung
stehenden Raumes schwer durchführbar und die Herstellung teuer. Es läßt sich jedoch
eine Knickung der Regelkurve erreichen, wenn man die Steuerkanäle so staffelt, daß
die Öffnungsbewegung eines nachfolgenden Kanals bereits beginnt, ehe die Öffnungsbewegung eines vorangehenden Kanals vollkommen
durchgeführt ist. Hierdurch erhält man von einem bestimmten Punkt an eine veränderte Steigung der Regelgeraden, also
eine geknickte Linie.
In der in Abb. 2 dargestellten Lage der Kanäle im Sollwertschieber und im Istwertschieber
ist kein· Steuerkanal des Istwertschiebers offen. Bei einer geringen Verdrehung
der beiden Schieber zueinander wird zunächst eine Verbindung zwischen dem Kanal 15 des Sollwertschiebers und dem
Kanal 9 des Istwertschiebers hergestellt. Mit fortschreitender Verdrehung der beiden
Schieber gegeneinander wird auch der Kanal 10 an den Kanal 15 angeschlossen, die Füllung
der Turbine also gesteigert. Bei einer Weiterverdrehung kommt der Kanal 16 in
Verbindung mit dem Kanal 11, und zwar bereits dann, ehe die Öffnungsbewegung des
Kanals 10 vollendet ist. Wird die Verdrehung der beiden Schieber gegeneinander noch
weiter getrieben, so schließt der Kanal 16 auch noch den Kanal 12 an die Frischdampfleitung
an. Die Bedeutung dieses Anschlusses wird weiter unten erläutert werden.
Durch die eben beschriebene Ausbildung
von Istwertschieber und Sollwertschieber ist es also möglich, ohne Zwischenschaltung
eines Reglergetriebes oder eines sonstigen mechanischen Getriebes eine Füllungsregelung
einer Turbine zu schaffen, die ohne jede Verzögejung arbeitet.
Die Tragscheibe 7 des Istwertschiebers (Abb. 1) ist nun gemäß der Erfindung weiter
gleichzeitig als Träger einer radial beaufschlagten Beschaufelung 17 ausgebildet, die
von dem aus dem Istwertschieber 2 austretenden Dampf beaufschlagt wird. Die Dampfströmung
ist dabei von außen nach innen gerichtet. Nach dem Durchströmen dieser Beschaufelung
gelangt der Dampf in einen Abdampfstutzen 16, der über ein Überströmrohr
mit der eigentlichen Turbine in Verbindung steht. In der Abb. 1 ist eine Bohrung 19 eingezeichnet,
die der Öffnung 19 der Abb. 2 entspricht. Diese öffnung mündet in einen
Raum 20 innerhalb der radial beaufschlagten Beschaufelung. Die Öffnung 19 wird an die
Frischdampfzufuhr angeschlossen, wenn eine Verbindung zwischen den Kanälen 16 und 12
hergestellt wird. Diese Verbindung dient zur Zuführung von Überlastdampf.
Jede Überdruckturbine besitzt einen Achsschub, der durch den Druck des Arbeitsdampfes
erzeugt wird. Da man ihn mit Hilfe von Kammlagern nur bis zu einer
Größe aufnehmen kann, die weit unterhalb der tatsächlichen Schubgröße liegt, so muß
man dampfmäßigen Schubausgleich anstreben. Zu diesem Zweck verwendet man, sobald keine
dampfmäßige Gegenschaltung von Schaufelteilen möglich ist, die bekannten Ausgleichskolben.
Der Regleraufbau gemäß der Erfindung bietet nun die Möglichkeit, den Regler selbst
als Vorrichtung zum Ausgleich des Achsschubes auszubilden. Zu diesem Zweck ist die Deckscheibe 8 durch eine Dichtung 20
gegenüber dem Reglergehäuse abgedichtet, und der zwischen dieser Dichtung 20 und der
Dichtung 21 des Sollwertschiebers gegenüber
dem Gehäuse abgeschlossene Raum 22 - steht in bekannter Weise mit einem Zwischendruck
der Turbine in Verbindung. Die Deckscheibe 8 wird dann auf der einen Seite vom Druck des Frischdampfes in den Kanälen des
Istwertschiebers, auf der anderen Seite vom Zwischendruck beaufschlagt, und man kann
dann die Druckverhältnisse so wählen, daß der von dieser Scheibe ausgeübte Schub dem
Achsschub der eigentlichen Turbine das Gleichgewicht hält, wobei selbstverständlich
auch der Schub auf die Tragscheibe 7 berücksichtigt werden muß. .
Zu dem neuen Aufbau eines Schnellreglers für Turbinen ist noch folgendes zu sagen:
Es sollte ein Regelorgan geschaffen werden, das eine hohe Regelgeschwindigkeit ermöglicht.
Dies wird einmal dadurch erzielt, daß der. Istwertschieber unmittelbar mit der Maschine gekuppelt ist und somit die hohe
Drehzahl der Maschine selbst annimmt. Weiter wird eine stark erhöhte Regelgeschwindigkeit
durch Wahl einer außergewöhnlich hohen Durchflußgeschwindigkeit des Dampfes durch die Regelorgane erzielt,
die dementsprechend kleine Querschnitte erhalten. Hierdurch ergeben sich geringe Leckdampfmengen,
und diese wieder schaffen die Möglichkeit der Beherrschung der Maschine
>3o auch im Leerlauf. Baulich führt der neue
Aufbau zu einer Vereinfachung und Verbilligung. Es gibt keine verzweigten Rohrleitungen,
keine unsymmetrische Ausbildung des Gehäuses und damit auch keine Gehäusever-Ziehungen.
Infolgedessen lassen sich die Spiele in den Schaufeln und in den Stopfbüchsen
klein halten, was wiederum zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades führt. Der Platzbedarf der neuen Anordnung ist, trotzdem
die Maschine gewissermaßen als Zweigehäusemaschine ausgebildet ist, nicht größer
als der einer normalen Eingehäusemaschine. Trotzdem werden die Vorteile der Zweigehäusemaschine,
nämlich verbesserter Wirkungsgrad, Unterteilung des Temperaturgefälles und verringerte Läuferlängen, erhalten.
Claims (12)
1. Schnellregler für Turbinen nach Patent 582 436 mit einem Istwertschieber
und einem Sollwertschieber, deren Lage zueinander die Dampfzufuhr zur Maschine bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß
der Istwertschieber unmittelbar auf der Turbinenwelle angeordnet ist.
2. Schnellregler nach Anspruch 1, da-
durch gekennzeichnet, daß der Sollwertschieber innerhalb des Istwertschiebers
liegt.
3. Schnellregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertschieber
düsenartig ausgebildet ist, um die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes in ihm auf ein Mehrfaches der üblichen
Dampfgeschwindigkeit zu steigern.
4. Schnellregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwertschieber
als an der Leistungserzeugung teilnehmenden Maschinenteil ausgebildet ist.
5. Schnellregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Istwertschieber
mit Sollwertschieber eine Stoßstufe mit veränderlichemZwischenquerschnitt bildet.
6. Schnellregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwertschieber
gekrümmte Kanäle mit Stoßwirkung besitzt.
7. Schnellregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwertschieber
Träger einer radial beaufschlagten Beschaufelung ist, die von dem aus dem
Istwertschieber austretenden Dampf beaufschlagt wird.
8. Schnellregler nach einem der Ansprüche i, 2 und 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Regler in einem vom eigentlichen Turbinengehäuse getrennten Gehäuse
untergebracht ist.
9. Sehnellregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwertschieber
den Ausgleichskolben der Turbine ersetzt.
10. Schnellregler nach Anspruch ι und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß Sollwertschieber und Istwertschieber in einzelne
■ voneinander getrennte Steuerkanäle unterteilt sind, die je nach dem Verdrehungswinkel
der beiden Schieber gegeneinander in Verbindung miteinander gebracht werden.
11. Schnellregler nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kanalüberdeckungen in der Weise gestaffelt sind, daß die Öffnungsbewegung eines nachfolgenden
Kanals bereits beginnt, ehe die ÖfEnungsbewegung des vorangehenden Kanals vollendet ist.
12. Schnellregler nach Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
einer der Steuerkanäle des Istwertschiebers in oder hinter der radial beaufschlagten Beschaufelung mündet und
zur Zuführung des Überlastdampfes dient.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES101729D DE586072C (de) | 1931-11-05 | 1931-11-05 | Schnellregler fuer Turbinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES101729D DE586072C (de) | 1931-11-05 | 1931-11-05 | Schnellregler fuer Turbinen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE586072C true DE586072C (de) | 1933-10-18 |
Family
ID=7523960
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES101729D Expired DE586072C (de) | 1931-11-05 | 1931-11-05 | Schnellregler fuer Turbinen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE586072C (de) |
-
1931
- 1931-11-05 DE DES101729D patent/DE586072C/de not_active Expired
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