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Einrichtung zur selbsttätigen Veränderung der Speisepumpenleistung
in Abhängigkeit vom Speiseleitungsdruck Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung
zur selbsttätigen Veränderung der Speisepumpenleistung in Abhängigkeit vom Speiseleitungsdruck
durch Veränderung der Kurbelwinkelstellungen gegeneinanderarbeitender Pumpenkolben.
Die Erfindung besteht darin, daß zur Überwachung der Winkelstellungen der Antriebskurbeln
ein zweiteiliger Regler vorgesehen ist, dessen einer Teil durch den Speiseleitungsdruck
gesteuert wird und einen Regler zur Erzeugung verschiedener Drehzahlen der Rotoren
der Antriebsmotoren zwecks Änderung der Kurbelwinkelstellungen beeinflußt, während
der andere Teil des Reglers auf Änderungen der gegenseitigen Kurbelwinkelstellungen
der Antriebskurbeln anspricht und den Regler im Sinne einer Wiederherstellung der
Übereinstimmung der Motordrehzahlen beeinflußt.
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Von den bekannten Einrichtungen zur Leistungsänderung durch Veränderung
der Kurbelwinkelstellungen, bei denen beispielsweise die Drehzahl eines der Antriebsmotore
geändert wird, unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand in vorteilhafter Weise
da= durch, daß bei ihm die Drehzahl beider Motoren geändert wird, so daß man ungeachtet
der erheblichen zu steuernden Leistung die Regelung der Speisewasserförderung mit
großer Beschleunigung in Abhängigkeit beispielsweise vom selbsttätigen Speisewasserregler
vornehmen kann. Man kann mit Hilfe der Erfindung eine ganz bestimmte Drucktrennlinie
der Pumpe erzielen, die genauestens eingehalten wird und sich der jeweiligen Widerstandstrennlinie
der Speiseanlage eng anpassen läßt.
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In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Abb. i zeigt eine Anordnung mit zwei Induktionsmotoren, die mit Gleichstrommaschinen
gekuppelt sind. Die Pumpenkolben befinden sich hier in gleicher Stellung und ergeben
höchste Pumpenleistung.
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Abb. z' zeigt die gleiche Anordnung, aber mit den Pumpenkolben in
entgegengesetzter Stellung, also mit kleinster Pumpenleistung.
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Abb. g und 4 zeigen weitere Ausführungsformen des Kontrollers.
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Abb.5 zeigt eine Ausführungsform mit Schleifringmotor und veränderbarem
Rotorwiderstand. Die Pumpenkolben befinden sich hier in gleicher Stellung.
Abb.
C zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie- Abb.5, jedoch mit den Pumpenkolben
in entgegengesetzter Stellung.
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Die Pumpenkolben i und ra (Abb. i und a) erhalten ihren Antrieb durch
getrennte Kurbelwellen 5 und 5a und arbeiten in einer gemeinsamen Kammer 2, die
mit einem Ansaugv entil 3 und einem Auslaßventil 4 ausgestattet ist. In Abb. i befinden
sich die Kurbelwellen in gleicher Stellung, so daß die Pumpenleistung am höchsten
ist. Die Kurbelwellen werden für gewöhnlich von Induktionsmotoren 6 und 6a, zweckmäßig
Käfigankermotoren, über Getriebe 7, 7a mit gleichen Drehzahlen angetrieben. Mit
den Motoren 6 und 6a sind zwei Gleichstrommaschinen 8 und 8a unmittelbar gekuppelt,
deren Ankerkreise gegeneinandergeschaltet sind, so daß bei gleichen Feldern in beiden
Maschinen dieselben Spannungen induziert werden und kein Strom fließt. Der Speiseleitungsdruck
in der Pumpenspeiseleitung 9 wirkt auf das eine Ende eines Kolbens io in Gegenwirkung
zu einer das andere Kolbenende beeinflussenden Feder i i. Die am Kolben io befestigte
Kolbenstange 12 ist mit dem Gleitkontakt 13 eines Potentiometers 14 verbunden.
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Die Kurbelwellen 5 und 5a treiben über Keg-elradgetriebie 15, i 5a
die Kegelräder 16, i6a eines Umlaufrädergetriebes an. Mit den Kegelrädern 16 und
16a stehen zwei Umlaufkegelräder 17 und 18 in Eingriff, die ihrerseits in dem Gehäuse
i9 in Zapfen gelagert sind. Das Gehäuse i9 kann sich um die gemeinsame Achse der
Kegelräder 16 und 16a drehen und trägt einen Daumen 2o, der in eine Öse an der Stange
21 angreift, die mit dem Potentiometer 14 verbunden ist. Der Potentiometerwiderstand
liegt in Reihe zu den Feldwicklungen 22 und 22a der Gleichstrommaschinen 8 und 8a,
deren Bürsten derart verbunden sind, daß sie einen Stromkreis 23 bilden, der mit
dem Gleitkontakt 13 des Potentiometers 14 elektrisch verbunden ist.
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Befindet sich der Gleitkontakt 13 in der Mittelstellung, so ist die
in der Maschine 8 induzierte Spannung gleich der in der Maschine 8,1 induzierten
Spannung, und in dem Stromkreis 23 fließt kein Strom. Wenn aber der Gleitkontakt
13 aus der Gleichgewichtslage herausbewegt wird und beispielsweise zusätzlichen
Widerstand vor die Feldwicklung 22 schaltet und gleichzeitig Widerstand aus dem
Stromkreis der Feldwicklung 22a ausschältet, so arbeitet die Gleichstromrnaschine8a
als Generator und die Gleichstrommaschine 8 als Motor, und es wird Energie von der
Welle des Induktionsmotors 6a auf die Welle des Induktionsmotors 6 übertragen. Infolgedessen
wächst die Drehzahl des Ankers des Induktionsmotors 6 .und sinkt die Drehzahl des
Ankers des Induktions= motors 6a, so daß die Kurbelwellen 5 und 5a mit verschiedenen
Drehzahlen laufen und eine Veränderung der gegenseitigen Kurbelwinkelstellungen
und dadurch eine Änderung der Pumpenleistung eintritt. -Wenn die Kurbelwellen 5
und 5a mit verschiedenen Drehzahlen laufen, so veranlassen die Kegelrädergetriebe
15 und i5a das Gehäuse i9, den Daumen 2o etwas zu drehen, und hierdurch verschiebt
sich das Potentiometer 14, bis der Gleitkontakt 13 wieder in der Mitte des Potentiometerwiderstandes
steht. Alsdann sind die Widerstände in den Stromkreisen der Feldwicklungen 22 und
22a wieder gleich; es fließt kein. Strom mehr im Stromkreis 23, und in den Gleichstrommaschinen
8, 811 werden wieder übereinstimmende Spannungen induziert. Infolgedessen laufen
auch die Anker der Motoren 6 und 6a wieder mit gleichen Drehzahlen; die Kurbelwellen
5 und 5a sind aber nunmehr nicht mehr in gleicher Stellung.
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Abb.2 zeigt die Pumpenkolben in entgegengesetzter Stellung bei kleinster
Pumpenleistung. Durch Änderung der Kurbelwinkelstellungen zwischen den in Abb. i
und Abb. 2 dargestellten Stellungen kann man jede Pumpenleistung zwischen der Höchst-
und der Mindestleistung erzielen. Der Druck in der Speiseleitung 9 beeinflußt die
Stellung des Kolbens io, der den ersten Teil des Kontrollers bildet. Die Bewegung
des Kolbens io überträgt sich auf den Potentiometerkontakt 13 und verursacht den
erforderlichen Drehza;hlenunterschied bei denAnkern der Motoren 6 und 6a, derart,
daß man die erforderliche Änderung in den Winkelstellungen der Kurbelwellen 5 und
5a erhält. Die Änderung der Kurbelwinkelstellungen verursacht andererseits eine
Verstellung des zweiten Teils des Kontrollers, nämlich der Teile 15 bis 2i, die
eine Verschiebung des Potentiometers 14 in der Richtung nach-sich zieht, daß der
Potentiometerwiderstand wieder in Gleichgewichtslage gegenüber seinem Kontakt gelangt,
so daß schließlich der Speiseleitungsdruck und die Pumpenleistung in übereinstimmung
sich befinden. Jeder bestimmten Spannung der Feder i i entspricht eine ganz bestimmte
gegenseitige Kurbelwinkelstellung und daher eine bestimmte Pumpenleistung. Bei der
in den Abb. i und 2 dargestellten Federanordnung fällt der Speiseleitungsdruck stetig
von der kleinsten Pumpenleistung entsprechend der entgegengesetzten Stellung der
Kolben nach Abb. a zur höchsten Pumpenleistung nach Abb. z, bei der die Kolben in
gleicher Stellung sind, so daß die Druckkennlinie der Pumpe stetig von Nullast bis
Vollast fällt.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 ist
der Kontroller
so ausgebildet, daß die Spannung der Feder mit wachsender Annäherung der Kurbelwellen
5 an übereinstimmende Stellungen wächst. Der Speisedruck der Pumpe steigt alsdann
stetig von Nullast bis Vollast, und die Druckkennlinie der Pumpe nähert sich eng
der Widerstandskennlinie der Speiseanlage, und die zum Antrieb der Pumpe benötigte
Leistung wird hierbei bei allen Förderleistungen auf ihre Mindestgröße gebracht.
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Bei dieser Anordnung greift der zweite Teil des Kontrollers an dem
einen Ende eines den Kontakt 13 tragenden Hebels 13' an, an dessen anderem Ende
die Stange 12 des Kolbens io angreift. Der Hebel 13' ist waagerecht, und der Kontakt
13 befindet sich in der Mittelstellung, wenn die jeweilige Pumpenleistung dem vorbestimmten
Speisedruck für diese Leistung entspricht. Wenn der Kontakt 13 infolge eines Druckabfalls
steigt, so wächst die Leistung der Pumpe, bis die Stange 21 den Kontakt wieder in
die Mittelstellung zurückführt. Umgekehrt sinkt bei einem Ansteigen des Drucks die
Pumpenleistung.
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Abb. q. zeigt eine Ausführungsform des Kontrollers zur Erzielung einer
ansteigenden Druckkennlinie. Der zweite Teil des Kontrollers bestimmt die Stellung
des Federtellers Zia entsprechend der gegenseitigen Kurbelwinkel§tellungen. Für
jede bestimmte Pumpenleistung bestimmt der Speisedruck eine bestimmte Spannung der
Feder i i. Der Kontakt 13 befindet sich für gewöhnlich in der Mittelstellung am
Potentiometer 1q.. Ein Druckabfall, der beim Absinken der Leistung unter den Verbrauch
eintritt, verursacht ein Ansteigen des Kontaktes 13. Wenn nun die Pumpenleistung
wächst, so verschiebt sich der Teller Zia, derart, daß der Kontakt 13 wieder in
die Mittelstellung gelangt, woraufhin die Pumpe mit der vergrößerten Leistung weiterläuft.
Entgegengesetzt gerichtete Bewegungen des Kontaktes und des Federtellers entstehen
durch ein Anwachsen des Speisedrucks, wenn nämlich die Pumpenleistung den Verbrauch
übersteigt.
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Das in den vorstehenden Ausführungsbeispielen dargestellte Umlaufrädergetriebe,
das durch die Kurbelwellen angetrieben wird und das Betätigungsglied des zweiten
Kontrollerteils bildet, kann auch durch irgendeinen Teil der elektrischen oder antreibenden
Vorrichtung ersetzt werden, der für eine bestimmte gegenseitige Kurbelwinkelstellung
eine bestimmte Lage hat, d. h. in Gleichlauf mit den Änderungen der- Kurbelwinkelstellungen
arbeitet.
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Der zweite Teil des Kontrollers kann elektrische Einrichtungen enthalten.
Beispielsweise sind die Ankerdrehzahlen der Antriebsmotoren gleich, wenn in dem
Stromkreis 23 kein Strom fließt, während bei verschiedenen Drehzahlen in diesem
Kreis ein Strom auftritt. Man kann daher diesen Strom zur Betätigung eines Motors,
eines Solenoids oder einer anderen Einrichtung benutzen, um das Potentiometer in
die Gleichgewichtslage zurückzuführen, wenn durch den ersten Teil des Kontrollers
eine Verstellung stattgefunden hat.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 5 und 6 ist die Kurbelwelle
5a durch einen Käfigankermotor26 angetrieben, dessen Rotor einen hohen Widerstand
hat und mit praktisch gleichbleibender Drehzahl läuft. Zum Antrieb der Kurbelwelle
5 dient ein Schleifringmotor 25, in dessen Rotorkreis ein veränderlicher Widerstand
27 eingeschaltet ist, so daß bei einer durch Verstellung der Kontakte--8 infolge
einer Änderung des auf den Kolben io wirkenden Speisedrucks in der Leitung g zu
bewirkenden Änderung des Widerstandes die Drehzahl des Ankers des Motors 25 im Vergleich
zur Drehzahl des Ankers des Motors 26 für diejenige Zeit wächst oder sinkt, die
erforderlich ist, um die gegenseitigen Kurbelwinkelstellungen zu ändern und die
gewünschte Änderung der Motorleistung hervorzubringen. Jede Bewegung des den ersten
Teil des Kontrollers bildenden Kolbens io ändert den Widerstand und ruft eine Änderung
der gegenseitigen Kurbelwinkelstellungen dadurch hervor, daß die Anker der Motoren
25 und 26 mit verschiedenen Drehzahlen laufen, während eine Änderung der relativen
Kurbelwinkelstellungen den die Teile 15 bis 21 umfassenden zweiten Teil des Kontrollers
veranlaßt, den Widerstand in diejenige Stellung zurückzubringen, in der -die Anker
der Motoren mit gleichen Drehzahlen laufen, wobei dann die Pumpenleistung dem Speiseleitungsdruck
wieder entspricht.
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Der Motor kann auch als Schleifringmotor mit veränderlichem Rotorwiderstand
ausgebildet sein, wobei man die Drehzahl des Ankers des Motors 26 erhöht, wenn die
Drehzahl des Ankers des Motors 25 sinkt, und umgekehrt.