Sicherung für Entspannungsmaschinen Druckgase können unter Energiegewinnung
und gleichzeitiger Abkühlung entspannt werden, indem man sie durch eine Entspannungsmaschine,
z. B. eine Turbine, leitet, deren Welle mit einem elektrischen Stromerzeuger, einer
Zentrifugalpumpe oder anderen Belastungen gekuppelt ist. Wenn die zu entspannenden
Druckgase in ziemlich gleichmäßiger Menge anfallen, kann man bei derartigen Turbinen
den sonst üblichen Drehzahlregler fortlassen, sofern man zur Energieaufnahme eine
Maschine, beispielsweise einen elektrischen Stromerzeuger, verwendet, dessen Drehmoment
bei steigender Drehzahl stark ansteigt.Fuse for expansion machines Compressed gases can be used to generate energy
and at the same time cooling down can be relaxed by putting them through a relaxation machine,
z. B. a turbine, whose shaft with an electric generator, a
Centrifugal pump or other loads is coupled. When the too relaxing
Compressed gases can be produced in fairly even quantities with such turbines
omit the otherwise usual speed controller, provided that a
Machine, for example an electric generator, used, its torque
increases sharply with increasing speed.
Handelt es sich um Gase von sehr niedriger Temperatur, wie z. B. im
Kreislauf einer Kälteanlage, so liegt in dem Fortfall einer besonderen Drehzahlregelung
an der Turbine selbst ein besonderer technischer Vorteil, da die üblichen Regeleinrichtungen
infolge von Eisbildung im Betriebe leicht versagen können. Andererseits besteht
jedoch die Gefahr, daß bei einer unvorhergesehenen plötzlichen Störung in der Energieabnahme
eine den Maschinensatz gefährdende Drehzahlsteigerung eintritt.Is it a very low temperature gas such as B. in
Circuit of a refrigeration system, so there is no need for a special speed control
a particular technical advantage on the turbine itself, as the usual control devices
can easily fail as a result of ice formation in the company. On the other hand, there is
however, there is a risk of an unexpected sudden disturbance in the decrease in energy
an increase in speed that endangers the machine set occurs.
Es wurde nun gefunden, daß man eine zuverlässig arbeitende Sicherung
für Entspannungsmaschinen erhält, wenn man an der Druckgasleitung vor der Entspannungsmaschine
eine Abzweigleitung anbringt, die an ihrem Ende ein, z"veckmäßig in Abhängigkeit
von der Maschinendrehzahl selbsttätig gesteuertes,Ventil besitzt. Im Falle einer
unerwünschten Drehzahlsteigerung wird das Ventil geöffnet, so daß das nicht in die
Entspannungsmaschine gelangende Druckgas durch die Abzweigleitung entspannt und
die Turbine entsprechend weniger beaufschlagt wird. Dabei ist es zweckmäßig, in
zwangsläufiger Kupplung mit der Öffnung des Ventils eine entsprechende Drosselvorrichtung
in der Druckgasleitung zu betätigen. Das aus der Abzweigleitung entspannte Gas führt
man zweckmäßig der Hauptleitung für das entspannte Gas an einer geeigneten Stelle
hinter der Maschine wieder zu. Die Abzweigleitung wird vorteilhaft so bemessen,
gegebenenfalls unter Benutzung einer Drosselscheibe oder eines Überströmventils,
daß durch sie keine größere Menge Gas entspannt werden kann, als normal durch die
Turbine zur Entspannung kommt. Dadurch wird an dem Druckgefälle, das im regelmäßigen
Betriebe vor und nach der Entspannungsturbine besteht, auch nach der selbsttätigen
Drosse-
lung der Turbine praktisch nichts geändert
und somit der Betrieb der Gesam#ge nicht
gestört.
Um auch beim Arbeiten mit sehr kalten Gasen Eisbildung an dem Ventil zu verhindern,
macht man zweckmäßig die Rohrleitung von der Abzweigstelle bis zum Ventil, das nach
dem Außenraum zu nicht wärmeisoliert ist, so lang, daß zwischen der Druckgasleitung
und der Zweigleitung kein wesentlicher Wärmeaustausch erfolgen kann. Hierdurch
wird
erreicht, daß das Gas vor dem Ventil eine höhere Temperatur annehmen kann als die
des Gases in der Druckgasaleitung zur Maschine. Gleichzeitig wird die* Leitung von
der Abzweigstelle aus bis zum Ventil steigend verlegt und dadurch -ein-Wärmeaustausch
durch Konvektionsströme ausgeschaltet. Auch kann der Einbau wärmeisolierender Zwischenstücke
in die Zweigleitung zweckmäßig sein.It has now been found that a reliably working fuse for expansion machines is obtained if a branch line is attached to the compressed gas line in front of the expansion machine, which has a valve at its end that is automatically controlled depending on the machine speed undesired increase in speed, the valve is opened so that the compressed gas that does not get into the expansion machine is depressurized through the branch line and the turbine is accordingly less pressurized. The gas released from the branch line is expediently fed back to the main line for the released gas at a suitable point behind the machine no greater amount of gas can be expanded than is normally released by the turbine. As a result, the pressure gradient that exists in regular operation before and after the expansion turbine, even after the automatic throttle the turbine has changed practically nothing
and thus the operation of the whole is not
disturbed.
In order to prevent ice formation on the valve even when working with very cold gases, the pipeline from the branch point to the valve, which is not thermally insulated from the outside, is expediently made so long that no significant heat exchange takes place between the compressed gas line and the branch line can. This ensures that the gas in front of the valve can assume a higher temperature than that of the gas in the pressurized gas line to the machine. At the same time, the * line is laid rising from the branch point to the valve and thus -in-heat exchange by convection currents is switched off. The installation of heat-insulating spacers in the branch line can also be expedient.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung beispielsweise
eine Kaltgasentspannungsturbine mit Asynchronstromerzeuger und Sicherheitsvorrichtung
schematisch dargestellt.To explain the invention is in the accompanying drawing, for example
a cold gas expansion turbine with asynchronous generator and safety device
shown schematically.
Das unter Druck in der wärmeisolierten Leitung a ankommende Kaltgas
tritt in die Expansionsturbine b ein und wird in ihr auf nahezu Atmosphärendruck
entspannt, wobei es sich unter Verrichtung äußerer Arbeit weiter abkühlt und mit
erniedrigter Temperatur die Turbine durch die ebenfalls isolierte Leitung c verläßt,
um seine Kälte beispielsweise an Kältespeicher zur Abkühlung ankommender Frischgase
abzugeben. Die Entspannungsturbine ist mit dem elektrischen Stromerzeuger
d gekuppelt. Von der Druckleitung a ist kurz vor der Turbine eine nach oben
führende und nur in der Nähe der Druckleitung a isolierte Leitung e und ein nach
unten abgehender, abgeblindeter Stutzen f abgezweigt. Die Abzweigleitung e ist durch
eine Umgangsleitung g mit der Leitung a verbunden. Auf der Leitung e sitzt außerhalb
der Kälteisolierung ein Ventil lt, das durch eine elektromagnetisch gesicherte Klinke
i geschlossen gehalten wird. Am Ventilkegel befindet sich eine mit Gelenk befestigte
Stange, die an ihrem anderen Ende eine Leichtmetallkugel k trägt, die bei geschlossenem
Ventil im spannungsturbine nahezu absperrt. Dadurch wird die Entspannungsturbine
so stark abgedrosselt, daß keine unzulässigen Drehzahlen erreicht werden. Das Druckgas
wird dkrch die Abzweigleitungen e und g durch Glas Ventil lt in die Turbinenausgangsleitung
c geführt. Zur Verhinderung der Möglichkeit des Entweichens größerer Mengen Druckgases,
als gewöhnlich durch die Turbine zur Entspannung kommen, ist hinter Ventil h in
die Abzweigleitung na die Drosselscheibe 7a eingebaut. Dadurch wird das Druckgefälle,
das im regelmäßigen Betriebe vor und nach der Entspannungsturbine besteht, auch
bei einer Störung nach der selbsttätigen Abschaltung der Turbine praktisch beibehalten
und damit der Betrieb der Gesamtanlage nicht gestört.The cold gas arriving under pressure in the thermally insulated line a enters the expansion turbine b and is expanded in it to almost atmospheric pressure, whereby it continues to cool while performing external work and leaves the turbine at a reduced temperature through the likewise insulated line c to its To deliver cold, for example, to cold storage for cooling incoming fresh gases. The expansion turbine is coupled to the electric power generator d. From the pressure line a, shortly before the turbine, an upwardly leading line e, which is only insulated in the vicinity of the pressure line a, and a downwardly branching, blinded connector f are branched off. The branch line e is connected to the line a by a bypass line g. A valve lt sits on line e outside of the cold insulation and is kept closed by an electromagnetically secured latch i. On the valve cone there is a rod fastened with a joint, which carries a light metal ball k at its other end, which almost shuts off in the voltage turbine when the valve is closed. As a result, the expansion turbine is throttled so much that no impermissible speeds are reached. The compressed gas is fed through the branch lines e and g through the glass valve lt into the turbine outlet line c. To prevent the possibility of the escape of larger amounts of compressed gas than are usually released by the turbine, the throttle plate 7a is installed downstream of valve h in the branch line na. As a result, the pressure gradient that exists in regular operation before and after the expansion turbine is practically maintained even in the event of a malfunction after the turbine has been shut down automatically, so that the operation of the entire system is not disrupted.