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Pumpenantrieb mit Dampfmaschine und Abdampfturbine Der wirtschaftlichste
Dampfantrieb für leistungsregelbare Pumpenanlagen, z. B. für Wasserwerke, besteht
aus einer Kolbendampfmaschine als Mehrfachexpansionsmaschine mit Zwischenüberhitzung
und :@liclamltfttirliiiie, die auf di,e Pumpenwell@° wirkt. 1);r 1)anil>fdruck liegt
dabei in der heute üblich;n Größenordnung zwischen 12 und etwa 4o at, die Regelung
der Mengenleistung geht durch I )relizahlreglung je nach vorliegenden ErfordernisSen
1>is zu 30"/o der Normaldrehzahl.
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1)ie Erfindung erreicht zumindest die gleiche \\'irtschaftlichkeit
mit einem ungleich geringeren Aufwand an i\1 itteln und 1>i2tet dadurch den Vorteil
11er Verminderung der Herstellungsarbeit, der Gewichtsersparnis, des geringeren
Raumbedarfs und <his sichereren Betriebes.
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\\'esentlicli für die neue Gestaltung des Antriebs ist die Anwendung
:Jner im Gleichstrom arbeitenden Einfachexpansionsmaschine mit Schl,itz@auslafl,
die \vorteilhaft mit Hochdruckdampf arbeitet und in gleichem Zuge mit der Entwicklung
der Kolbenals Sclinelliitift,i- gebaut wird. Zunächst steht der Anwendung des Hochdruckdampfes
und der einfachen Expansion der Umstand entgegen, daß mit minimalen Füllungen (etwa
70/0 und darunter) gearbeitet werden muB, die namentlich 'bei Schnelläufern
kaum beherrschhar kurze Öffnungszeiten ergeben. Dazu kommt noch die Schwierigkeit
der Regelung bei diesen kleinen Füllungen. Während ein Pendeln der Füllung des Unterdruckzylinders
von z. B. 30 auf 40% keine ins Gewicht fallende und jedenfalls keine gefährlicheLeistungssteigerung
derMehrfachexpansionsmaschine mit sich abringt, umfaßt die an sich geringe Schwankung
zwischen 5 und 9% Füllung hei der neuen Maschine den gesamten Regelbereich einer
Leistungssteigerung im Verhältnis i :2.
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Die Erfindung besteht daher weiter in der Kombination der Enfachexpansion
mit einer PreBölsteuerung mit Aussteuerung durch langhubigen, Verschiebenocken zur
genauesten Dosierung kleiner Füllungen. Es wird danach ein Steuernocken von außerordentlicher
Länge im Bereich der kleinen
Füllungen benutzt, der bei großem Arbeitshub
des Reglers eine feinstufige Regelung der Füllung un,d damit der Leistung zuläßt.
In der Preßölsteuerung sind die Entfernungen von Pumpe, Schieber und Arbeitszylinder
für das Dampfventil möglichst kurz gehalten, so daß bei den außerordentlich kurzzeitigen
Öffnungsperioden für die Füllung (ausgeführt bis zu 1/5o Sek.) nur geringe Massen
zu beschleunigen sind. Andererseits ist durch Einsbau einer Drosselstelle oder einer
Düsenregelung der Abdampfturbine ein bestimmter Gegendruck hinter der Dampfmaschine
gewährleistet, der für da,s Arbeiten im Gleichstrom mit Auslaßschlitzen erforderlich
ist.
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Durch diese Gesamtgestaltung gelingt es, den bisherigen verhältnismäßig
umständlichen Antrieb mittels einer Dreifachexpansionsmaschine, Zwischenüberhitzung
und A'bdampfturbine nunmehr durch eine ebenso wirtschaftliche Einfachexpansionsmaschine
ohne Zwischenüberhitzung des Dampfes zu ersetzen, mit allen Vorteilen dieser Vereinfachung.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt zunächst den schematischen Grundriß des gesamten Antriebes.
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Die schnellaufende Einfachexpansionsmaschine i mit der Kurbelwelle
2 und dem Schwungrad 3 treibt die schnellaufende Pumpe 4 an.
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Auf die Welle 2 arbeitet ferner die A.bdampfturbine 5 über das Getriebe
6. In, die Abdampfleitung 7 der nach dem Gleichstromprinzip arbeitenden Dampfmaschine
i ist ein Drosselventil 8 eingebaut, durch das bei allen Drehzahlen des Pumpenantriebes
der Gegendruck hinter der Dampfmaschine auf einen für den Gleichstrombetrieb mit
Auslaßschlitzen notwendigen Wert gehalten wird.
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Die zugehörige Füllungsregelung gibt Alb. 2 wieder. Das Dampfeinlaßventil
io wird vorn Öldruckzylinder i i betätigt. Das Drucköl wird von der Pumpe 12 geliefert,
deren Antrieb beispielsweise von der Hauptantriebswelle 2 abgeleitetet ist. Im Gleichtakt
mit dieser Pumpe arbeitet die Welle 13, auf der sich ein Verschiebenocken 14 befindet,
der vom Regler .der Maschine beispielsweise über eine Muffe o. d-gl. in der Achsrichtung
der Welle 13 verschoben werden kann. Der Steuerwinkel des Nockens 14 ist veränderlich,
er nimmt von einem Ende des Nockens bis zum anderen allmählich ab, so daß verschiedene
Öffnungszeiten des Ventils io erreichbar sind. Zu diesem Zweck steuert der Nocken
14 über die Kugel 15 den Schieber 16, der den Zugang 17 zum Steuerzylinder ii freigibt.
Neben dem Steuerzylinder ist ein Überdruckventil 18 angeordnet, das in den Raum
i9 mündet, der über den Kanal 20 mit dem Ölbehälter 21 verbunden ist.
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In dem durch die Marke 22 gekennzeichneten Zeitpunkt des Hubes der
Ölpumpe 12 hat der Kolben bereits eine erhebliche Geschwindigkeit, so daß auch die
von ihm bewegte @lsätil.i: bereits 1>eschleunigt ist. Während zunächst die Pumpe
in den Behälter 21 gefördert hat, wird dieser Weg nunmehr mittels des Steuernockens
14 und des Schiebers 16 abgeschnitten, so daß das 01 unter Druck gegen den
Kolben 23 im Zylinder i i geleitet wird. Das Ventil io wird damit betätigt. Ist
der Arbeitskolben 23 an seiner Endbegrenzung angelangt, so wird das weiter von der
Pumpe geförderte Drucköl durch das Ventil 18 in den Raum i9 und damit letzten Endes
wieder in den Ölbehälter 21 geleitet. Beim Rückgang des Schiebers 16 schließt sich
unter der Einwirkung der Feder 24 das Ventil io sofort. Durch die Ableitung des
überschüssigen Drucköls mittels des Ventils 23 wird ein Flattern des Dampfventils
vermieden, andererseits sind durch die neue Steuerung außerordentlich kurze und
trotzdem genau definierte Öffnungszeiten und damit kleine Füllungen des Dampfzylinders
möglich. Die Füllungen können genau geregelt werden, da der Nocken 14 in weiten
Grenzen verschiebbar ist und selbst beträchtliche Axialverschiebungen des Nockens
nur verhältnismäßig kleine Änderungen der Füllung bewirken.
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Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine liegende Einzylindermaschine
als Antrieb für die Pumpe. Es kann jedoch im Sinne der Erfindung auch eine mehrzylindrige
und auch eine stehende Maschine Anwendung finden. Wesentlich ist, daß eine Einfachexpansionsmaschine
mit der gekennzeichneten Steuerung verwendet wird, deren Abdampf in einer Turbine
ausgenutzt wird, für die im übrigen eine Zwischenüberhitzung nicht erforderlich
ist.