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Vorrichtung zur Inbetriebsetzung einer Kraftmaschine, deren Treibmittel-Regelventil
im Betriebe durch Flüssigkeitsdruck gesteuert wird liei Kraftmaschinen, z. B. Dampfturbinen,
ist es bekannt, die Menge des Treibmittels durch ein Ventil zu steuern, das durch
eine im Kreislauf geförderte Druckflüssigkeit gesteuert wird. Der Druck der Steuerflüssigkeit
wird dabei durch eine von der Kraftmaschine angetriebene Pumpe erzeugt. Bei der
Inbetriebsetzung der Kraftmaschine ist daher, sofern nicht ein besonderer Druckerzeuger
oder Speicherbehälter vorgesehen ist, für das Treibmittel-Regelventil kein Druck
vorhanden, so daß derartige Maschinen durch eine von Hand oder sonstwie mechanisch
betätigte Vorrichtung angelassen werden müssen. Diese Vorrichtung begrenzt die Treibmittelmenge
nach oben hin. Da aber auch bei Inbetriebsetzung mit der Möglichkeit gerechnet werden
muß, daß die unbelastete oder nur teilbelastete Kraftmaschine die für sie vorgesehene
Höchstdrehzahl überschreitet, muß dafür gesorgt werden, daB die Kraftmaschine bei
Überschreitung ihrer Höchstdrehzahl sofort abgestellt oder auf die ihr vorgeschriebene
Höchstdrehzahl automatisch durch die zu diesem Zweck vorgesehene Vorrichtung zurückgeregelt
wird, d. h. die entsprechende Sicherheits- oder Regelvorrichtung muß auch während
der Betätigung der mechanischen Treibmittel-Regelung stets arbeitsbereit sein. Außerdem
ist es erwünscht, bei derartigen Kraftmaschinen die Menge des der Kraftmaschine
im Betriebe tatsächlich zufließenden Treibmittels
willkürlich drosseln
zu können, wenn besondere Vorkommnisse dies erwünscht oder erforderlich machen.
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Zur Lösung dieser Aufgaben ist die nachstehend beschriebene Vorrichtung
entwickelt worden, zu deren Erläuterung die Zeichnung dient.
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Die Vorrichtung besteht aus einer Zuleitung i für das Treibmittel
der auf der Zeichnung nicht dargestellten Kraftmaschine, einem Gehäuse 2 und einer
Leitung 3 zur Zuführung des Treibmittels zu der Kraftmaschine. In das Gehäuse :2
ist ein Ventilsitz 4 eingebaut, dazu ein Ventilteller 5, der durch eine Stange 6
mit einem Kolben 7 zug- und druckfest verbunden ist. Der Kolben 7 ist in einem Gehäuse
8 gleitend und öldicht gelagert, in das eine Zuleitung 9 für die Druckflüssigkeit
einmündet, und zwar z. B. links von dem Kolben 7. Auf der anderen Seite ist eine
Belastungsfeder io angeordnet, die bestrebt ist, den Kolben 7 soweit wie möglich
nach links zu drücken, wobei er, wenn durch die Leitung 9 kein Drucköl unter seine
linke Fläche tritt, z. B. in der Ruhestellung der Kraftmaschine, mittels der Kolbenstange
6 .den Ventilteller 5 gegen seinen Sitz 4 drückt und damit die Zuführung von Treibmittel
zu der Kraftmaschine unterbindet, wie in Fig. i dargestellt.
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In einem zur Seite der Belastungsfeder hin offenen, topfartigen Ansatz
i i des Kolbens 7 ist eine Hülse 12 gleitend gelagert, deren Verlängerungsansatz
13 mit Gewinde in einen Kragen 14 des Gehäuses 8 eingreift. Der Verlängerungsansatz
13 der Hülse 12 kann mittels eines Handrades 15 gegenüber dem Gehäuse 8 verstellt
werden.
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Der Kolben 7 und damit der Ventilteller 5 ist mit dem Handrad 15 derart
gekuppelt, daß sich das Ventil 4, 5 niemals stärker öffnen kann, als die Einstellung
des Handrades 15 gestattet, daß sich aber das genannte Ventil jederzeit so bewegen
kann, daß es den Durchfluß des Treibmittels für die Kraftmaschine verengert oder
sogar völlig absperrt, wenn nach Inbetriebsetzung der Kraftmaschine der durch diese
erzeugte Öldruck links vom Kolben 7 absinkt oder aufhört. Diese Erscheinung tritt
ein, wenn die Kraftmaschine ihre vorgeschriebene Drehzahl zu überschreiten versucht,
wobei je nach der Bauart der hier nicht dargestellten und nicht zu dieser Erfindung
gehörigen Regelvorrichtung dieser Versuch die Stillsetzung oder eine Drehzahlregelung
der Kraftmaschine zur Folge haben kann.
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Als eine der möglichen Bauarten der erwähnten Kupplungsvorrichtung
ist zur Erläuterung des Erfindungsgedankens die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform
gewählt. Gemäß dieser besteht die Kupplungsvorrichtung aus einem in der Hülse 12
gelagerten Spreizzapfen 16, der unter der Wirkung einer Rückholfeder 17 steht und
dazu dient, in der Stellung der Fig. i Kupplungselemente, z. B. Kugeln i8, so gegen
entsprechende Schrägflächen des Ansatzes i i des Kolbens 7 zu drücken, daß eine
nach rechts hin kraftschlüssige Verbindung zwischen Kolben 7 und Handrad 15 hergestellt
wird. Ein Herausdrehen des Handrades 15 bewirkt eine Mitnahme des Kolbens 7 nach
rechts hin und damit eine Öffnung des Ventils 4, 5, so daß durch die Leitungen i,
3 Treibmittel zu der Kraftmaschine gelangt und diese in Gang gesetzt wird. Dadurch
wird in der Leitung 9 für die Druckflüssigkeit ein Druck erzeugt, der nun auf die
linke Seite des Kolbens 7 einwirkt.
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Zwischen der rechten Fläche des Kolbens 7 im Bereich des Inneren des
Ansatzes i und der linken Endfläche der Hülse 12 befindet sich, wie aus Fig. i ersichtlich,
ein verhältnismäßig dünner Spalt a. Wird der Kolben 7 durch Drehen des Handrades
15 nach rechts gezogen, so nimmt die Hülse 12 über die Kupplungselemente 18 den
Kolben 7 mit, ohne daß sich an der Größe des Spaltes a etwas ändert. Entsteht nun
aber durch die Rotation oder die Hübe der Kraftmaschine in der Leitung 9 ein Druck,
der auf die linke Seite des Kolbens 7 einwirkt, so macht dieser gegenüber der Hülse
12 eine Relativbewegung und drückt dabei auf die über die linke Endfläche der Hülse
12 etwas 'herausragende linke Endfläche des Spreizzapfens io, wodurch dieser axial
etwas verschoben wird. Dadurch werden die Kugeln 18 aus der Kupplungsnut i9 herausgedrückt
und können wegen der an diese Kupplungsnut anschließenden Schrägflächen 20 (vgl.
auch Fig. 2) in eine Stellung gelangen, in der sie die beiden Teile 12 und i i nicht
mehr miteinander 'kuppeln, so daß nunmehr die in Fig.2 dargestellte Lage der Teile
erreicht ist. Der Spreizzapfen 16 springt in diesem Augenblick unter der Einwirkung
der Rückholfeder 17 in seine durch den Boden der Hülse 12 begrenzte Endlage. Wird
in dieser Stellung der Vorrichtung die vorgeschriebene Höchstdrehzahl der Kraftmaschine
überschritten, so kann der Kolben 7 und damit der Ventilteller 5 sich trotz fixierter
Stellung des Handrades 15 frei nach links bewegen und damit die Kraftmaschine stillsetzen
oder deren Drehzahl wieder auf das zulässige Maß zurückregeln, je nachdem, welche
Funktion der Regelvorrichtung für die Kraftmaschine zugeordnet ist. Der Spalt a
zwischen Kolben 7 und Hülse 12 ist verschwunden, die Stellung der Hülse 12, die
durch das Handrad 15 bedingt ist, schreibt dem Kolben 7 und damit -dem Ventil 4,
5 die nicht überschreitbare Öffnungsweite vor.
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Wird das Handrad 15 in die aus Fig. 3 ersichtliche Endstellung verbracht,
so kann der Kolben 7 der Verstellung des Handrades nur folgen, wenn dazu der Öldruck
links von der Endfläche des Kolbens 7 hinreichend groß ist, d. h. wenn durch stärkere
Öffnung des Ventils 4, 5 die vorgeschriebene Drehzahl der Kraftmaschine nicht überschritten
wird. Durch Zurückdrehen des Handrades 15 kann jedoch die der Kraftmaschine zugeführte
Treibmittelmenge jederzeit verringert werden, weil bei einer entsprechenden Drehung
des Handrades das linke Ende der Hülse 12 gegen den Kolben 7 zur Anlage kommt und
diesen in der Richtung nach links mitnimmt. Da der Spreizzapfen 16 -durch seine
Rück'holfeder 17 auch bei dieser Bewegung des Handrades 15 gegenüber der Hülse 12
in der aus Fig. 2 und 3 ersichtlichen Stellung verbleibt, bleibt die kraftschlüssige
Kupplung zwischen Kolben ; und Hülse 12 nach wie vor aufgehoben.
Der
Überstand des linken Endes des Spreizzapfens 16 über das linke Ende der Hülse 12
ist eine zweckmäßige, aber nicht unbedingt notwendige Sicherheitsmaßnahme. Auch
wenn dieser Überstand fehlt, bewirkt eine Verschiebung des Kolbens 7 nach rechts
unter dem Einfluß des Oldruckes eine Freigabe der Kupplungskugeln 18 in zentrifugaler
Richtung, und die Rückholfeder 17 zieht den Spreizzapfen 16 nach rechts.
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An Stelle der Nut i9 und der Kegelfläche 2o am linde des Spreizzapfens
16 kann dieser auch eine einzige Kegelmantelfläche besitzen, deren Anzug so bemessen
ist, daß in der Stellung der Fig. i die Kugeln 18 durch Reibungskraft in ihrer Kupplungsstellung
gehalten werden.
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Bei der in den Fig. i bis 3 dargestellten Anlaßx-orrichtung kann bei
unsachgemäßer Bedienung noch der Fall eintreten, daß der die Maschine Anlassende
den Druckknopf 21 beim Drehen des Handrades 15 in der eingedrückten Stellung hält
(vgl. Fig. i), wobei die Hülse 12 und der Kolben 7 miteinander gekuppelt bleiben.
Dann könnte der die ylaschine Anlassende den Kolben 7 so weit zurückziehen und damit
das Ventil 4, 5 so weit öffnen, daß die Kraftmaschine eine so große Treibmittelmetige
erhält, daß sie die zulässige Drehzahl überschreitet. Die automatische Verhinderung
des Eintritts dieses Zustandes durch die Steuerung des Kolbens 7 infolge des öldruckes
wäre dann aufgehoben. Es ist nicht sehr wahrscheinlich, daß dieser Fall eintritt,
denn es ist rein manuell äußerst schwierig, den Druckknopf 21 eingedrückt zu halten
und dabei gleichzeitig das Handrad 15 zu drehen. Man kann aber unter Wahrung der
gleichen Erfindungsgrundsätze eine in den Fig. 4 und 5 dargestellte Konstruktion
wählen, welche auch diese Möglichkeit ausschließt. Bei der Darstellung der Fig.
4 und 5 ist das die Treibmittelmenge beeinflussende Ventilsystem i bis 5 nicht dargestellt.
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Zusätzlich zu der in Fig. i bis 3 dargestellten \usführungsform ist
im Inneren des Halsansatzes i i des Kolbens 7 noch ein Hilfskolben 22 angeordnet,
der durch eine Bohrung 23 von dem öl unterhalb (links von der Unterfläche) des Kolbens
7 belastet wird, sobald unterhalb des Kolbens 7 ein Oldruck entsteht.
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Der Kolben 22 trägt außerdem in der Flucht des Spreizzapfens 16 einen
Auswerferzapfen 24, der bis dicht an das Ende dieses Spreizzapfens heranragt. Befindet
sich die Maschine, wie in Fig. 4 dargestellt, in ihrem Ruhezustand, wobei unterhalb
des Kolbens 7 kein Oldruck herrscht, so ist der zusätzliche Kolben 22 durch den
Spreizzapfen 16 mittels des Auswerferzapfens 24 in die in Fig. 4 dargestellte Lage
gedrückt, in welcher er so lange verbleibt, bis unterhalb des Kolbens 7 infolge
der Inbetriebnahme der Maschine ein Oldruck auftritt. In diesem Augenblick gelangt
Drucköl durch die Bohrung 23 unter den zusätzlichen Kolben 22 und drückt diesen
hoch, so claß er in die in Fig. 5 dargestellte Stellung geht. Dabei drückt der Auswerferzapfen
24 den Spreizzapfen 16 gegenüber den Kupplungselementen 18 so weit zurück, daß der
Kraftschluß zwischen diesen Teilen aufgehoben wird und damit der Kolben nebst Hülse
i i frei von der durch das Handrad 15 gesteuerten Hülse 12 kommt. Nunmehr kann der
Kolben 7 mit Sicherheit die Stellung einnehmen, die dem Öldruck einerseits und dem
Druck der Feder io andererseits entspricht, so daß die der Kraftmaschine zugeführte
Treibmittelmenge dem Steueröldruck entspricht. Der Querschnitt des zusätzlichen
Kolbens 22 ist so bemessen, daß der auf ihm lastende Öldruck so groß ist, daß es
nicht möglich ist, den Knopf 21 bei vorhandenem Oldruck wieder in die Stellung der
Fig. 4 von Hand zurückzudrücken, d. h. die Teile 7 und i i einerseits mit den Teilen
12 und 15 andererseits zu kuppeln. Infolgedessen ist es unmöglich, den Kolben 7
weiter nach rechts zu ziehen, als es dem unterhalb des Kolbens herrschenden Oldruck
entspricht, und dies hat zur Folge, daß zwar die der Kraftmaschine zugeführte Treibmittelmenge
jederzeit verringert, nicht aber willkürlich über das durch den Oldruck bestimmte
.laß hinaus vergrößert werden kann.
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Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, die im wesentlichen der
Ausführungsform nach Fig.4 und 5 entspricht, bei der aber der von Hand zu betätigende
Druckknopf 21 auf der Außenseite des Handrades 15 fortfällt. An Stelle der in den
Fig. 1 bis 5 dargestellten Feder 17, welche infolge ihrer Lagerung eine den Spreizkolben
16 nach außen treibende Kraft ausübt, ist eine ebenfalls als Druckelement ausgebildete
Feder 25 vorgesehen, die sich mit ihrem einen Ende gegen ein in das Handrad 15 eingesetztes
Widerlager 26 abstützt und mit ihrem anderen Ende auf den Spreizkolben 16 so einwirkt,
daß dieser nach links, d. h. in Richtung auf den Kolben 7 hin verschoben wird. Die
Feder 25 arbeitet also auf Kupplung des Kolbens 7 bzw. seiner Hülse i i mit der
vom Handrad 15 verstellbaren Hülse 12 hin. Solange kein Oldruck unterhalb des Kolbens
7 herrscht, bleibt dieser Kupplungszustand aufrechterhalten.
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Tritt durch die Leitung 9 Drucköl unter den Kolben 7, so gelangt ein
Teil davon durch die Bohrung 23 unter den zusätzlichen Kolben 22, der seinerseits
mittels des Auswerferzapfens 24 den Spreizkolben 16 zurückdrückt, wodurch die vorerwähnte
Kupplung mittels der Kupplungselemente 18 aufgehoben wird. Der Kolben 7 nimmt dann
diejenige Stellung ein, die durch das Verhältnis zwischen Oldruck einerseits und
Druck der Feder io andererseits gegeben ist, und regelt dementsprechend die der
Kraftmaschine zufließende Treibmittelmenge. Die Feder 25 ist so bemessen, daß ihr
Spreizdruck durch den auf dem zusätzlichen Kolben 22 lastende Öldruck überwunden
wird, sobald dieser Kolben unter die Einwirkung des Drucköles kommt. Verschwindet
der Oldruck nach Abstellen der Maschine, so drückt die Feder 25 den Spreizkolben
16 wieder in die in Fig. 6 dargestellte Anfangslage zurück.
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Die in der Zeichnung dargestellte bauliche Gestaltung der Vorrichtung
ist lediglich als Ausführungsbeispiel gezeigt. Es können mit bekannten Elementen
andere Ausführungsformen gewählt
werden, die zur Ausübung des erfindungsgemäßen
Verfahrens dienen.