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Regeleinrichtung für eine zum direkten Antrieb von mit stark veränderlicher
Drehzahl arbeitenden Arbeitsmaschinen, z. B. Papiermaschinen, dienende Kraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine zum. direkten Antrieb, von.
mit stark veränderlicher Drehzahl arb.eitendenArbeitsmaschinen, z. B. Papiermaschinen,
- dienende Kraftmaschine, bei. der mit der Welle der zu regelnden Maschine direkt
oder über ein. Getriebe ein Stromerzeuger gekuppelt ist, der den Strom für einen
während des Betriebes regelbaren Elektroantrieb eines Fliehkraftreglers liefert,
der seinerseits über eine Hilfssteuerung und eine dieser nachgeschaltete Hilfsmaschine
das Treibmittelzufuhrorgan der Kraftmaschine verstellt. Bei bekannten Regeleinrichtungen
dieser Art wird deren Regelbereich dadurch vergrößert, daß .als Antriebsmotor für
den Regler ein Wechsel.strommotor mit einem im Rotorstromkreis liegenden veränderbaren
Widerstand verwendet wird, so daß sich das Drehzahlverhältnis zwischen dem Motor
und dem von der Kraftmaschine angetriebenen, den Reglermotor speisenden Wechselstromgenerator
durch Än-,derung der Größe des Widerstandes verändern läßt. Um den Regelbereich
eines solchen Reglers wesentlich über die Grenzen hinaus auszudehnen, die .durch
das bekannte Mittel erzielbar sind, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zur Stromerzeugung
eine Gruppe von gegebenenfalls verschiedenpolig ausgebildeten Drehstromgeneratoren
und als Fliehkraftreglerantrieb .einä Gruppe von gegebenenfalls gleichfalls verschi.edenpolig
ausgebildeten Drehstrommotoren zu verwenden und zwischen. den beiden Gruppen Schalter
vorzusehen, mit deren Hilfe beliebige Maschinen der einen Gruppe mit beliebigen
Ma,schinein der anderen Gruppe kombiniert werden können, .derart, daß sich über
den ganzen
Drehzahlbereich der Kraftmaschine jeweils eine für den
Fliehkraftregler günstige Antriebsdrehzahl ergibt.
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Auf der Zeichnung ist eine Regeleinricl" tung mit den Merkmalen gemäß
der Er dung in einem Ausführungsbeispiel sch s tischdargestellt.
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Die als Antriebsmaschine verwendete Dampfturbine io ist mit einem
Einlaßventil i i versehen, das die der Turbine zugeführte Dampfmenge regelt. Das
Ventil i i ist mit dem Arbeitskolben 12 .eines Druckflüssigkeitshilfsmotors 13 verbünden.
Eine in dem Arheitszylinder des Hilfsmotors 13 angeordnete Feder 14 hat das Bestreben,
den Kolben 12 ständig nach unten zu drücken. Die Druckflüssigkeit wird dem Hilfsmotor
13 durch eine Leitung 15 zugeführt, die gleichzeitig als Abflüßleitung .dient.
Die dem Hilfsmotor zufließende bzw. aus diesem abfließende Druckölmenge wird mittels
einer Hilfssteuereinrichtung geregelt. An das Gehäuse 16 der Hilfssteuereinrichtung
ist eine Leitung 17 für den Druckölzufluß und eine Leitung 18 für den Druckölabfluß
angeschlossen. In dem Gehäuse 16 ist eine Steuerhülse 2 i verschiebbar gelagert,
in der die miteinander verbundenen Hilfssteuerkolben i9, 2o spielen. Die Steuerhülse
2 i ist mit Eintrittsöffnungen 22 und 23 versehen, die in der Mittelstellung der
Steuerhülse deal AnschlußsteuerIeitungen 17 bzw. 18 gegenüberliegen. Außerdem weist
die Hülse 2 i noch eine Bohrung 24 im Bereich der Anschlußstelle der Leitung 15
auf. Die Hülse 21 ist finit ihrem oberen Ende an einen doppelarnigen Hebe125 angeschlossen,
der mit ,seinem linken Ende um einen festen Drehpunkt 26 .schwenkbar gelagert und
mit seinem rechten Ende an den Kolben 12 des. Hilfsmotors 13 ängelenkt äst. Beim
normalen Betrieb.der Kraftmaschine decken die Kolben 19, 20 .die Öffnungen 22, 23
ab. Wenn dagegen beispielsweise die Drehzahl der Antriebsmaschäne io infolge abnehmender
Belastung steigt, wird der Steuerschleber unter dem Einfluß des Drehzahlreglers
27 nach unten bewegt, so daß der Kolben 20 den Auslaß 23 in der Steuerhülse 21 freigibt
und das unter dem Arbeitskolben. 12 des Hilfsmotors befindliche Öl über die Leitung
15 und die Hülse 21 in die Abflüßleitung 18 gelangen kann. Infolgedessen
drückt die Feder 14 den Hilfsmotorkolben 12 nach unten, so daß sich das Ventil i
i schließt. Der -nach unten gehende Kolben 12 ,nimmt den Hebel 25 ran seinem im
Sinne der Zeichnung rechten Ende mit, der sich daher um seinen Festpunkt ä6 dreht
und die Hülse 21 nach abwärts bewegt. Es wird also die ursprüngliche gegenseitige
Stellung der Hülse 21 und des Steuerkolbens 19, 20 wiederhergestellt. Nimmt .die
Drehzahl der Dampfturbine io bei wachsender Belastung dagegen ab, so bewegt sich
der Steuerkolben i9, 2o *ch oben, so daß der Kolben i9 die Einläßg 22 freigibt und
das. Drucköl aus der 1.lng 17 über den Steuerschieber unter den `-xA.rbeitskolben
12 des Hilfsmotors gelangen kann. Der Arbeitskolben bewegt sich infolgedessen nach
oben, so daß sich das Ventil i i öffnet. Insoweit ist die dä.rgestellte Regeleinrichtung
bekannt. Es ist weiter bekannt, daß sich der mit Rücksicht auf die Genauigkeit der
Reglung noch zulässige Regelbereich eines Fliehkraftreglers nur auf Drehzahländerungen
ungefähr im Verhältnis 1:3 erstreckt und dieser Regelbereich dadurch ausgeweitet
werdem kann, daß zwischen den Fliehkr.aftregler und die Kraftmaschine ein Elektroantrieb
veränderlicher Drehzahl eingeschaltet wird. Die Erfindung besteht in der besonderen
Ausbildung dieses Elektroantriebes und wird an Hand des Ausführungsbeispiels nachstehend
beschrieben. Dieser Antrieb besteht nämlich aus zwei stehend angeordneten Synchronmotoren
28, 29, deren. Wellen durch eine Kupplung 3o miteinander verbunden sind. Eine zweite
Kupplung 31 ist zwischen der Spindel des Fliehkraftreglers 27 und *der Motorwelle
angeordnet. Die Synchronmotoren 28, 29 sind an zwei Wechselstromgeneratoren 32,
33 angeschlossen. Beide Generatoren werden gemeinsam von der Kraftmaschinenwelle
34 in an sich bekannter Weise über ein Untersetzungsgetriehe 3 5 angetrieben. In
den Verbindungsleitungen der Elektromotoren und Generatoren liegen zwei Umschalter
36, 37, die in Reihe geschaltet sind. Mittels des Schalters 36 kann entweder der
Generator 32 oder der Generator 33 angeschlossen werden, während der Schalter 37
entweder auf den Motor 28 oder auf den Motor 29 umgelegt werden kann. Es ist also
möglich, jeden. Generator mit - dem Motor -zu verbinden. Wenn beispielsweise beide
Schalter nach unten umgelegt sind, ist der Generator 33 auf den Synchronmotor 29
geschaltet. Bei. den daxgestelIten elektrischen Maschinen handelt es sich um Drehstrommaschinen,
wobei die Generatoren 32, 33 sechzehnpolig bzw. vierpolig ausgebildet sind, während
die Motoren :28, 29 sechs Pole bzw. zwölf Pole haben. Die Generatoren und die. Motoren
haben also versdüedene Polzahlen. Es kann auch mindestens einer der beiden Generatoren
und Motoren eine veränderliche Polzahl haben.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende. Es sei
angenommen, daß die Höchstdrehzahl der Turbine 540o Unidr./Min. beträgt und daß
die beiden Generatoren bei dieser Drehzahl mit 2250 Umdr:/Min. umlaufen.
Unter diesen Verhältnissen
hat der vierpolige Generator eine Frequenz
von 75 Perioden und eine Spannung von 275 Volt. Beträgt die Drehzahl der Turbine
1/5 der Höchstdrehzahl, also io8oUmdr./ Min., so hat der vierpolige Generator 33
eine Frequenz von 15 Perioden -und eine Spannung von 55 Volt. Wenn. die Turbine
mit der Höchstdrehzahl, also mit 5q.00 Umdr./Min., läuft, wird der vierpolige, Generator
33 den zwölfpoligen Motor i 9 angeschlossen. Dies ergibt für den Fliebkraftre:gler
eine Drehzahl von 75o Umdr./Min. Läuft dagegen die Turbine mit der halben Höchstdrehzahl,
also .mit 270o Umdr./Min., so wird der dann mit einer Frequenz von 37,5 Perioden
arbeitende Generator 33 mit dem sechspoligen Motor 28 verbunden, .so daß der Fliehkraftregler
wiederum. mit einer Drehzahl von 75oUmdr./ Min. umläuft. Der Regelbereich des Fliehkraftreglers
liegt dann innerhalb des DrehzahlverhältnisSes 2,5: 1, das völlig ausreicht, um
die Drehzahl der Turbine zwischen 5400 und 216o Umdr./Min. mittels des an den zwölfpoligen
Motor 29 angeschlossenen vierpoligen Generators 33 zu regeln. Wend nun der vierpolige
Generator 33 an den sechspoligen Motor 28 angeschlossen wird, ergibt sich ein weiterer
Regelbereich zwischen 2700 und io8o Umdr./Min. Nimmt die Drehzahl noch weiter
ab, so wird der sechzehnpolige Generator 32 an den -zwölfpoligen Motor 29 angeschlossen,
so daß sich für die Turbine ein Regelbereich zwischen 1350 und 540 Umdr./
Min. ergibt. Nimmt die Drehzahl noch weiter ab, so wird der sechzehnpolige Generator
32 an den sechspoligen Motor 28 angeschlossen. Dies ergibt einen Regelhereich zwischen
675 und 270 Umdr./Min. Die verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten zwischen
den Synchrongeneratoren und den Elektromotoren ermöglichen also eine genaue Drehzahlreglung
der Turbine innerhalb eines. Regelhereichs von 27o bis 5q.00 Umdr./Min., d. h. also
mit einem Drehzahlverhältnis von i : 2o.