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Einrichtung zur Auswahl des jeweils kleinsten der in mehreren Räumen
herrschenden Drücke, insbesondere zur Steuerung des Speisedruckes Bisweilen liegt
die Forderung vor, aus einer Anzahl von Gas- oder Flüssigkeitsdrücken, die unabhängig
voneinander in ihrer Größe Schwankungen unterworfen sind, den jeweils kleinsten
bzw. den größten auszuwählen und größenmäßig zu bestimmen. Eine solche Aufgabe wird
beispielsweise gestellt durch ein Verfahren zum Speisen mehrerer auf eine gemeinsame
Verbrauchsleitung arbeitender Kessel, die aus einer Sammelleitung über vornehmlich
belastungsabhängig gesteuerte Ventile gespeist werden. Nach diesem Verfahren soll
der Druck in der Sammelspeiseleitung so gesteuert werden,, daß der kleinste der
Drücke vor den einzelnen Speiseventilen um einen vorgegebenen Betrag größer als
der größte der Gegendrücke hinter den Ventilen ist. Dadurch wird vermieden; däß
der Druckunterschied an den Ventilen größer als notwendig ist und Energieverluste
auftreten. Außerdem wird dadurch erreicht, daß das Druckgefälle über den einzelnen
Ventilen annähernd gleichbleibt.
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Eine besonders einfache und zweckmäßige Lösung der genannten Aufgabe,
den kleinsten der Drücke auszuwählen und zu bestimmen, bringt der Gegenstand der
Erfindung. Dies geschieht erfindungsgemäß mittels einer Druchausgleichskammer, die
mit mindestens einer Drosselöffnung für einen Zufluß unter einem Druck, der größer
ist als der jeweils kleinste der auszuwählenden, versehen ist und an die mit je
einem der einzelnen Drücke beaufschlagte Steüerdruckleitungen angeschlossen sind,
welche je ein in Richtung zur Kammer schließendes Rückschlagventil aufweisen. Die
Rückschlagventile sperren die Steuerdruckleitungen zur Kammer ab, solange der Druck
in
dieser kleiner als die Drücke in diesen 1 1-1, 15 für jedes der Rohre
i, -', 3. Im Gegen-Steuerleitungen ist. Ein Abfluß aus der Kam- ! ratz zu der Schaltung
nach Abb. i besitzt mer ist also nur möglich über dasjenige Rück- jetzt die Druckausgleichskammer
nicht eine, schlagventil, vor dem der Kammerdruck sondern drei Zuflußdrosseln 16,
17, 18 in den gleich oder größer als hinter ihm ist. Ist der Steuerleitungen
5, 6, 7, während in die als Kammerdruck größer, so sinkt er nach Öf-
Abflußleitungen dienenden Steuerleitungen 13, nen des Rückschlagventils, hinter
dein der i-, i5 Rückschlagventile wie in der Anordniedrigste Druck herrscht, auf
diesen ab. nung nach Abb. i eingesetzt sind. Iin Ver-Beim Ansteigen dieses niedrigsten
Drucke: deich zu der Schaltung nach Abb. i hat die füllt der Zufluß durch die Zuflußdrossel
die nach Abb. 2 den Vorzug, daß das durch die Kammer so lange, bis der Kammerinnendruck
Zuflußdrosseln 16, 17, iS in die Druckkanittm das gleiche Maß gestiegen ist. Sobald
dies i rner zuzuführende Druckmittel unmittelbar erreicht ist, öffnet sich das Rückschlagventil
aus den Leitungen 1. 2, 3 entnommen werden zum kleinsten der Drücke wieder, und
der kann und somit auch das über (las jeweils Abfluß erfolgt wieder über das Rückschlag-
r offene @ückschlagventil abfließende Druckventil wie anfangs. j mittel auch ohne
weiteres in die Leitungen i, In den Abbildungen sind Schaltungen die- 1 2, 3 zurückgeführt
werden kann. Darüber ser Meßeinrichtung und ein Anwendungsbei- hinaus hat eine solche
Schaltung den Vorteil, spiel vereinfacht dargestellt. daß eine besondere Druckrnittelquelle
und ein Tach Abb. i sind drei Rohrleitungen 1, 2, 3 , besonderer Druckmittelaufwand
erspart wird. mit verschiedenen, unabhängig voneinander Die Abb. 3 zeigt gegenüber
der Abb.2 eine schwankenden Drücken an eine Druckaus- i vereinfachte Ausführung,
wobei grundsätzgleichskammer d. durch je eine Steuerdruck- ; ]ich die gleichen,
die Strömung bestimmenden leiteng 5, 6, j angeschlossen. Zur Druckaus- I Mittel
verwendet worden sind, wobei nur je gleichskammer führt außerdem noch eine ein Paar
der Steuerdruckleitungen 5, 13; 6, 1.1.; Zuflußleitunb 8 mit einer Strömungsdrossel
g. 7, 15 zu einer einzigen Leitung zusammen-In. die Steuerdruckleitungen sind Rückschlag-
gefallt sind. Dazu ist es notwendig, daß ebenventile i o, i 1. 12 eingesetzt, die
nur den Ab- falls das Steuerungselement 16 und das zufluß aus der Druckausgleichskainmer.I
frei- i gehörige iö zusamrnenbefaßt «-erden. Demgeben. ' nemäf ist in die Stetierdruckleitungen
5, 6, 7 Nimmt man an, (laß in allen drei Leitungen ! je ein den Abfluß aus der Kammer
freigebenein Druck von ?o atü herrscht, dann sind alle i des Rückschlagventil
10, 20, 21 eingesetzt, (las drei Rückschlagventile io, 11. 12 geöffnet. eine
Drosselbohrung enthält. Abb. 3 a stellt In der Kammer herrscht ein Druck von 2o
atü. vereinfacht ein solches Absperrventil mit Steigt nun der Druck in der Leitung
2 und 3 Durchfiußdrossel dar.
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auf 30 atü, so schließen sich die Rückschlag- Die ebb. .l und
5 stellen Schaltungen dar, ventile io und i i. Daran ändert sich auch die sinngemäß
rnit denen nach Abb. 2 und 3 nichts, wein der Druck in der Leitung 2 auf aufgestellt
sind, die sich aber gegenüber den d.o atü steigt. Geöffnet bleibt also immer das
schon erläuterten Schaltungen dadurch unter-Rücksch lagventil, das die Verbindung
zur scheiden, daß sie im umgekehrten Sinn ar-Leitung i offenhält. d. h. zum kleinsten
der geiten, d. 1i. daß die Rückschlagventile, also Drücke, im vorliegenden Fall
(las Rückschlag- ' die Ventile 22, 23, 2d, in den Leitungen 5, 6, 7 ventil 12. 67w.
die Rückschlagventile mit Drosselboli-Anschließend mögen z. B. die Drücke wie rung
28, 29, 30 umgekehrt eingesetzt sind und folgt absinken: In Leitung i auf
5 atü, in Lei- die Drosselöffnungen, z. 1i. die Drosselöfnuntun- -2 auf io atü,
in L eitun- 3 auf i 5 atü ! gen 25 26, 27, als Abflußdrosseln dienen. dann öffnen
sich die Rückschlagventile io und Die Einrichtungen nach (fiesen Abbildungen i i,
solange der Druck in der Kammer .I höher können verwendet werden zur Auswahl und
als der in den Leitungen 2 und 3 herrschende Bestimmung des jeweils größten (leg
in den ist. Danach schließt zuerst das Rückschlag- Leitungen i bis 3 herrschenden
Flüssigkeitsventil io bei dein Druck von 15 atü in (leg - drücke.
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Leitung 3, darauf das Rückschlagventil i i In diesem Zusammenhang
rnuß erwähnt beim weiteren Absinken des Druckes in der werden, (1a1.1 es zwar bekannt
ist, parallel ge-Leitung -2 auf io atii. Dagegen bleibt das schaltete Kessel über
je eine rnit je einem Rückschlagventil 12 immer offen, da in Lei- Rückschlagventil
versehene Impulsleitung zti tun- i der vergleichsweise niedrigste Druck dem Meßglied
eines Reglers zu führen, der sich eingestellt hat. ' demgemäß nach Maßgabe des jeweils
größten In Kammer q. kann somit stets nur (leg der Kesseldrücke arbeiten soll. Diese
bekannte kleinste der drei Drücke herrschen. Anordnung befriedigt aber deshalb nicht,
weil In Abb. -2 ist das System ergänzt worden nur die statischen Drücke Beachtung
gefundurch je eine weitere Steuerdruckleitung 13, ! den haben, dagegen die Einrichtung
nicht vom
strömungstechnischen Standpunkt aus betrachtet worden
ist. Aus dieseln Grunde müßten die Impulsleitungen dauernd entwässert werden oder
Vorsorge getroffen werden dafür, daß die Impulsleitungen nur finit Dampf gefüllt
sind. Anderenfalls kann nämlich das Meßglied den Schwankungen des jeweils größten
Druckes nicht folgen.
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Geht man von der Schaltung nach Abb. 5 aus und nimmt man an, daß der
bis dahin in allen drei Leitungen 1, a, 3 herrschende Druck auf 2o atü, in den Leitungen
2 und 3 auf 3o atü ansteigen würde, so würde zuerst das Rückschlagventil
30 schließen, aber dabei einen :gedrosselten Abfluß durch seine Bohrung in
die Leitung i zulassen. Steigt daraufhin der Druck in der Leitung 2 auf 4o atü,
dann schließt sich auch das Ventil 28 bei gleichfalls bleibendem geringen Abfluß
nach der Leitung 3. In der Kammer wird nunmehr ein Druck von 4o atü herrschen. Beim
Abfall der Drücke in den Leitungen 1, 2, 3 auf beispielsweise 15 atü, darauf folgend
auf io atü in- Leitung 2, auf 5 atü in Leitung i, bleiben anfangs alle drei Rückschlagv
entile geschlossen, und durch alle drei Drosselbohrungen kann der Druck in der Druckausgleichskammer
auf 15 atü abfallen. Beim weiteren Absinken auf io atü in Leitung 2, auf 5 atü in
Leitung i bleiben die zugehörigen Rückschlagventile 29 und 30 geschlossen und nur
das Rückschlagventil 28, das dem höchsten Druck 15 atü zugeordnet ist, bleibt geöffnet.
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Auf diese Weise stellt sich ständig der größte Druck in der Kammer
4 ein. Dieser größte Druck kann infolge des durch die Drosselbohrungen ermöglichten
Abflusses ohne sonstige zusätzliche Einrichtungen den Schwankungen des jeweils ausgewählten
Druckes genauestens folgen.
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In der Dampfkraftanlage nach Abb. 6 sind drei Kessel I, II, III an
eine Sammelentnahmeleitung 31 angeschlossen und an- eine gemeinsameSpeiseleitung
32 überbelastngsabhängig gesteuerte Speiseventile 33, 34, 35. Die Leitung 32 wird
gespeist durch eine Pumpe 36, die von einer Turbine 37 angetrieben wird, deren Einlaßventil
38 in der Dampfleitung 39 gesteuert wird nach Maßgabe des zu erzeugenden Pumpendruckes..
Hinter den Ventilen 33, 34, 35 zweigt je eine Steuerdruckleitung 40, 41, 42 ab,
die zu einer Druckausgleichskammer 43 führen, in die den: Abfluß aus der Kammer
absperrende Rückschiagventile 44, 45, 46 eingesetzt sind. Jedes dieser Rückschlagventile
hat eine Drosselbohrung (vgl. Abb. 3 a). Ebenso zweigen ab vor den Ventilen drei
Steuerdruckleitungen 47, 48, 49 und führen ebenfalls zu einer Druckausgleichskammer
50 und sind mit wiederum durchbohrten Rückschlagvcntilen 51, 52, 53 versehen.
Die Druckausgleichskaminern sind verbunden mit- je einer der beiden Seiten 54, 55
eines Druckunterschiedinessers. Dieser greift an einem bei 56 schwenkbar gelagerten
-Hebel 57 an, der seinerseits an einem Strahlrohr 58 eines an sich bekannten Strahlrohrkraftschalters
angelenkt ist. Dem Steuerdruck des Hebels entgegen drückt eine Feder 59, deren Spannung
den Sollwert darstellt und durch eine Stellschraube 6o eingestellt werden kann.
hem Strahlrohr ;8 wird in bekannter Weise ein Servomotor 61 nachgesteuert, dessen
Kolben 62 das Ventil 38 der Dampfturbine 37 verstellt.
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Die Wirkungsweise der Regelung ist folgende: Herrscht beispiels-tveise
vor dem Ventil 34. der augenblicklich niedrigste der Drücke vor den einzelnen Ventilen,
so wird sich der Druck in der Kammer 5o durch das geöffnete Rückschlagventil 52
diesem Druck angleichen (vgl. Abb.3). Dieser Kammerdruck folgt natürlich den Schwankungen,
denen der jeweils niedrigste Druck unterworfen ist. Es dürfte »meist zutreffen,
daß vor und hinter dem Speiseventil des am höchsten belasteten Kessels der jeweils
kleinste und größte der verschiedenen Drücke sich einstellt. Es soll demgegenüber
der Fall angenommen werden (z. B: durch besonders hohen Kesselwiderstand), daß von
den Drücken hinter den Ventilen als der größte der hinter dem Ventil 33 gegeben
wäre. Es würden dann die Rückschlagventile 45, 46 durch den Kammerdruck, der gleich
dem Druck hinter dem Ventil 33
ist, geschlossen gehalten werden (vgl. Abb.
5).
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Der Druckunterschied zwischen dem Druck in der Kammer 5o und in der
Kammer 43 wird nun :durch den Speisedruckregler gleichgehalten, d. h. auf einem
Wert, der durch die Spannung der Feder -59 einstellbar ist. Dieser Druckunterschied
steuert in bekannter Weise das Strahlrohr. Übersteigt z. B. der Druckunterschied
den gleichzuhaltenden Wert, so wird der Hebel 57 im L hrzeigersinne und ebenfalls
das Strahlrohr gegen den Druck der Feder 59 v erschwenkt. Dadurch wird der Kolben
62 des Servomotors nach links bewegt und, das Ventil 38 in schließendem Sinne verstellt.
Dadurch erhält die Antriebsturbine 37 weniger Dampf, und der Förderdruck der Pumpe
36 bzw. der Druck in der Speiseleitung 32 sinkt, dementsprechend die Drücke vor
den Ventilen 33, 34, 35# bis der vorgegebene Druckunterschied wieder erreicht ist.
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Wechselt nun die höchste Belastung der einzelnen Kessel, z. B. von
Kessel 1I zum Kessel I, so wird vom Speisepumpendruckregler dann der Druckabfall
über dem Speiseventil 33 gleichgehalten. Der gleichzuhaltende Wert könnte übrigens
in Abhängigkeit von der einzuspeisenden Mene gesteuert wer-t,
den,
wenn dies für die Ausführungsart der belastungsabhängigen Speiseventilsteuerung
erwünscht wäre.
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In gleicher Weise wird ein Regelvorgang ausgelöst durch Schwankungen
des jeweils größten Druckes hinter den Ventilen, da nicht die wirkliche Höhe, sondern
nur der Unterschied durch den dargestellten Regler gleichgehalten wird.
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Es wird somit vermieden, daß zum sicheren Einspeisen die Speisepumpe,
wie bisher üblich, immer auf dem betriebsmäßig gegebenen größten Speisevordruck
gehalten werden muß. Es wird ferner durch die angegebene Regelung erreicht, daß
ein annähernd gleiches Druckgefälle über den Speiseventilen 33, 34, 35 herrscht
und dadurch die belastungsabhängige Regelung der Speiseventile nicht erschwert wird
durch störende Schwankungen des Druckabfalles über den Ventilen.