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. Druckregler Bei Kraftmaschinen für Dämpf oder ein anderes elastisches
Treibmittel, das nach dem Hindurchströmen durch die Maschine und dadurch bedingten
Herabsetzen seines Druckes für irgendeinen Zweck weiterbenutzt> werden soll, ist
es häufig erwünscht, einen gleichbleibenden Druck, einen sogenannten Gegendruck;
des abfließenden Treibmittels aufrechtzuerhalten. Eine bekannte Einrichtung für
eine tierartige Regelung enthält ein mit einer Membran versehenes - Ventil, dessen
Membran unter dem' Einfluß- des Gegendruckes steht und dessen @'entilkärper den
Auslaß einer mit Flüssigkeit gleichbleibenden Druckes gespeisten Steuerleitung für
das Einlaßventil der Maschine überwacht. Bei Anlagen, bei denen die Gefahr besteht,
däß der erforderliche Gegendruck nicht untdr allen Umständen ausschließlich durch
die Regelung des Treibmittelzutritts -zur- Maschine aufrechterhalten werden kann,
ist es vorgeschlagen worden, eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Hochdrucknetz,
aus dem die-Maschine gespeist wird, und dem Gegendrucknetz anzuordnen; um im Bedarfsfalle
eine direkte Überleitung vöf Dampf aus dem Hochdrucknetz in das Gegendrucknetz zu
bewirken. Es ist bereits s.-vorgeschlagen n worden, zur Steuerung dieser Verbindung
einen besonderer! -Regler zu ver= wenden, der ähnlich wie der Druckregler des Einlaßventils
geliäut -ist und ähnlich. wie. dieser wirkt,-allerdings innerhalb eines anderen
Zeitraumes: -Der Zweck der Erfindung ist es, @ einen Druckregler zu schaffen, der
die beiden oben- angegebenen,' -Regler oder auch mehrere ähnliche, *je` ein
Steuer-. glied überwachende Regler mit Hilfe von zwei oder mehreren, ihre Wirkung
-gegenseitig -ergänzenden Regelungsgliedern ersetzenkann. -Die Einrichtung nach
der .Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, -daZ- ein =D@uekregler, .dessen -ttiebsglied:aus'eineri.duroh',«en:=zu
regelnden-Drü&
betätigten Membran besteht, mit je zu einem.
der betreffenden Regelungsglieder führenden, getrennten Leitungen für eine zur Betätigung
der Regelungsglieder dienende Druckflüssigkeit und mit durch die Membran gesteuerten
Ventilen versehen ist, die zur Abführung der Druckflüssigkeit von oder Zuführung
der Druckflüssigkeit zu diesen Steuerungsleitungen in-solcher Reihenfolge dienen,
daß das zweite oder ein nachfolgendes Regelungsglied erst dann in Wirkung tritt,
wenn das erste oder ein vorhergehendes Regelungsglied seine Wirkung ausgeübt hat,
ohne die gewünschte Regelung des Druckes herbeiführen zu können.
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Es sind bereits Regler zur Drehzahlregelung bei einer einzigen Regelungsstelle
mit mehreren Stellgliedern verwendet worden, bei denen das zweite Stellglied erst
in Tätigkeit tritt, wenn die Wirkung des ersten unzureichend ist. Zum Unterschied
hiervon betrifft die Einrichtung nach der Erfindung eine Druckregelung an zwei oder
mehreren völlig getrennten Regelungsstellen verschiedener Maschinen oder Apparate.
Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht.
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Fig. i stellt das - Schaltungsdiagramm = "einer Dampfturbinenanlage
mit einem Gegendrucknetz dar, in welchem der Druck in bekannter Weise durch zwei
getrennte Druckregler überwacht wird; Fig. 2 stellt das Schaltungsdiagramm einer-
ähnlichen Anlage dar, die gemäß der Erfindung-über= wacht wird; Fig: 3 -bis 5 -stellen
-mittlere Längsschnitte verschiedener Ausführungsformen des erfmdungsgemäßen,Druckreglers
dar.
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Bei der -Anlägegemäß--Fig. i wird -Dampf aus dem Hochdrucknetz i über
das Einlaßventil 2-der-Gegendruckturbine 3 zugeführt, von welcher aus der Abdampf
(Gegendruckdampf) über eine bei q. angedeutete Verbindung. an das- Niederdrucknetz
abgegeben wird. In Verbindung mit dem Ventil 2 ist ein Geschwindigkeitsregler 6
und in- Verbindung " mit der Turbine ein Erzeuger -7 angedeutet, der auf ein äußeres
Netz -8 -arbeitet. Wenn der Erzeuger auf das Netz 8 eingephast ist, arbeitet er
parallel mit- anderen -Maschinen, die- die Umlaufzahl bestimmen; so 'daß der Geschwindigkeitsregler
6 bei normaler Umlaufzahl außer Betrieb bleibt. -In der werteren .Beschreibung kann
deshalb -der Geschwindigkeitsregler außer Betracht -bleiben. -- .Das -Eixilaßventil
2 wird durch -einen Gegendruckregler 9- über :einen Hilfsmotor io gesteuert.; Durch
das Impülsröhr ; _ i i , steht -der Gegendruckregier 9 mit.-dem Netz ,5 ' und durch
- das= Ölrohr i2-mit dem Hilfsmotor-iQ:in Verbindung.. - -- :Der.. _ Gegendruckregler
9 hält -einen gleichbleibendeix - Druck im Gegendi:ngknetz -- 5 aufrecht, und zwar-
in' an sich bekannter- Weise durch Steuerungdes Einlaßveritils.'=2.
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Wenrn'aber der- Verbrauch an= Gegendruckdampf" so groß wird, daß die"
nötige Dampfmenge -auch bei,-gänz'geöffnetem EinlAßventil nicht aus der Turbine
e,rhalt?n-werden kann,:@den:tritt-eine unmittelbare, Netz-i in das Netz 5 ein. Diese
Überleitung erfolgt über eine besondere Leitung
13 und wird durch einen Druckregler
14 gesteuert, der ähnlich wie der Regler g. ausgebildet und angeordnet sein kann.
Er steht einerseits durch ein Impulsrohr 15 mit dem Gegendrucknetz 5 und andererseits
durch ein Ölrohr 16 mit einem Hilfsmotor 17 in Verbindung, der zur Steuerung eines
in die Verbindungsleitung 13 eingeschalteten Ventils i8 dient, das nachstehend als
Reduzierventil bezeichnet wird. Das in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Diagramm
enthält anstatt der in Fig. i dargestellten beiden Regler 9 und 1q. einen einzigen
Regler 2o. Letzterer steht einerseits durch ein Impulsrohr i9 mit dem Niederdrucknetz
5 und andererseits durch das Ölrohr 12 mit dem Hilfsmotor io und durch das Ölrohr
16 mit dem Hilfsmotor 17 in Verbindung. - Die Arbeitsweise geht aus der nachstehenden
Beschreibung der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des Reglers hervor. In
Fig.3 ist 2o die Außenwand des Reglergehäuses, von- dem nur ein Teil dargestellt
ist. Auf der oberen Seite der Wand 2o ruht der Deckel 21. "Z@Kischen ihnen ist eine
Membran 22 eingespannt, die'eirien Ring von gewölbtem Querschnitt bildet, der in
der Mitte einen scheibenförmigen Körper 23 trägt, welcher die Öffnung der Membran
abschließt, so daß zwischen der_Meanbran und dem Körper 23 einerseits und dem Deckel
21 andererseits eine geschlossene -Kammer entsteht. In diese Kammer mündet das Impulsrohr
ig. Das kugelig geschliffene obere Ende eines als Kugelgelenk dienenden Kör- -pers
24 greift in eine schalenförmige Vertiefung an der unteren Fläche des Körpers 23.
ein. Der Körper 24- weist- an seiner unteren Fläche ebenfalls eine schalenförmige
Vertiefung auf, gegen die sich das obere Ende einer senkrechten Ventilstange 25
stützt. Der Körper 24 ruht in einer Scheibe 26, die durch eine kräftige Feder 27
getragen wird. Die Ventilstange 2@ wird durch eine in der Zeichnung nicht "dargestellte
aufwärts wirkende Feder beeinflußt.
| Soweit bisher beschrieben,- ist der Regler bekannt. |
| Im übrigen sind in Fig. 3 nur diejenigen Teile des |
| Reglers dargestellt, die von der bekannten Regler- |
| bäuart -abweichen.- " |
| Die -,neuen -Teile -betreffen den unteren Teil des |
| Reglers, der in Fig. 3 für sich dargestellt und von |
| dem oberen Teil durch strichpunktierte Schnitt- |
| linien getrennt ist; In dem Zwischenraum zwischen |
| diesen- Linien. liegen weitere an sich bekannte -Teile |
| des Reglers, die nicht dargestellt sind. |
| Der untere 'Teil des. Reglergehäuses besteht bei |
| der dargestellten Ausführung aus . -einem : mehr- |
| teiligen Körper 2$, der .in nicht dargestellter =Weise |
| mit der Wand 2o verbunden ist. Der Körper 28 |
| enthält vier'; übereinanderliegende, -in -der -Mitte |
| liegende Kammern 3-0; 3l,.32,' °33. -Die Ventilstange |
| 25 erstreckt sich durch -die oberen Kammern hin- |
| durch-und endet in der untersten -Kammer 3o. Nach |
| den Kammern 3o und 32 führen Druck"ölkanäle von |
| einem," gemeinsamen Zuüu_ßkanal : 29_. aus; . an - dein |
| ei.ri, Ülr 3q; angesehlesseg-,ist,-da!#finit det V -ück- |
seite einer nicht dargestellten Pumpe in :Verbindung steht -und
dein Kanal 29 Öl konstanten Druckes zuführt. Die zu den Kammern 30, 32 führenden
Ölkanäle werden durch Ventile 35, 36 gesteuert, zu deren Betätigung Handräder 37,
38 -dienen. Von der Kammet
30 fließt das' Öl weiter in das Ölrohr
16 und von der. Kammer
32 in das Ölrohr 12, (vgl. Fig. 2). An -die Kammer
31 'schließt sich ein Ablaufrohr 39 und an die Kammer 33 ein Ablaufrohr 49 an.,
Zwischen den Kammern
30- und _3i besteht um die Ventilstange 25 herum eine
Verbindung 4, die durch einen mit der unteren Fläche der Zwischenwand zwischen den
Kammern
30 und 3z zusammenwirkenden, hin ünteren Ende der Ventilstange 25
befestigten -Ventilkörper
42 geschlossen werden kann. Zwischen den Kammern
32 und 33 besteht .eine ähnliche Verbindung 43, die durch einen auf der -Ventilstange
25 gelagerten Ventilkörper
44
gesteuert wird. Die die Verbindung 43 aufweisende
Zwischenwand zwischen den Kammern 32 und 33 besteht aus einer zwischen zwei Teilen
des Körpers
28 eingespannten Scheibe 45. - Während der Ventilkörper- 42 fest
auf der Stange 25 sitzt, ist der Ventilkörper 44 verschiebbar -auf der Stange 25
gelagert. Er besteht aus einer Hülse, die durch eine auf einem Bund 47 der 'Ventilstange
ruhende Feder 46 gewöhnlich gegen - -einen Absatz der Ventilstange 25 nach oben.
gedrückt wird.
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Die Wirkungsweise des eschriebenen Reglers ist folgende: Durch' das
Rohr 34 wird dem Kanal 29 Öl gleichbleibenden Druckes zugeführt. Aus diesem Kanal
gelanzt das Öl in durch die Ventile 35, 36 bestimmten Mengen in der Zeiteinheit
in die Kammern 30 und 32 hinein. Bei hohem Dampfdruck in dem an das Gegendrucknetz
angeschlossenen Impulsrohr z9 wird die Membran @22 und-somit die Ventilstange 25
in ihrer-untersten Lage gehalten. Die Ventilkörper 42 und 44 bieten dann dem Öl
durch die offenen Spalte 48 und 49; zwischen den Ventilkörpern und den betreffenden
Zwischenwänden einen freien Weg aus den Kammern 3o bzw. 32 in die Verbindungskanäle
41 und 43. Dieser Zustand ist in Fig.3 dargestellt. Der Spalt 49 ist enger; er weist
eine geringere Höhe auf als der Spalt 48. Wenn der Spalt 49 z. B. o, .q mm hoch
ist, dann- ist der Spalt 48 etwa o,8. mm hoch. Das Öl aus den =Kammern 3o und 32
kann daher in- die Kammern 31 und--33 und von dort in die Ablaufrohre 39, 4o treten.
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Sinkt der Gegendruck im Netz 5 und damit im IYnpulsrohr-.ig, so hebt
sieh die Membran 22 unter dem Einfluß der. Feder 27. An- dieser Bewegung nimmt'die
Ventilstange 25 unter dem Einfluß ihrer nicht dargestellten Feder teil. Zunächst
tritt eine Drosselung nur bei dem engeren Spalt 49 ein, so daß in- der Kammer 32
ein höherer Öldruck entsteht: Dieser Druck pflanzt sich durch die Leitung 12. nach
dem Hilfsmotor _io (vgl. Fig. 2) des Einlaßventils 2 fort, das sich dadurch weiter
öffnet und der Turbine mehr. Dampf zuführt.
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Bei noch gesteigertem Verbrauch-an _Gegendruckdampf verent:'sich_
der Spalt 4.9_ imrner weiter; um schließlich ganz geschlossen,2ii -werden: _Def
ganze Öldruck wirkt dann auf den Hilfsmotor io, der nunmehr das Ventil 2 voll` öffnet.
Wenn der Verbrauch an Gegendruckdampf auch-dann noch-nicht gedeckt wird, setzt die
Ventilstange 25 ,ihre Aufwärtsbewegung fort, so daß auch der Ventilkörper 4-2 anfängt,
-den öldurchfluß --am Spalt 48 zu drosseln.--Der Öldruck steigt daher auch .in der
Kammer 30, und durch das -Rohr i6 kommt- diese Drucksteigerung im Hilfsmotor 17
-zur Wirkung. Der Hilfsmotor öffnet das Reduzierventil 18, so daß Dampf aus- dem--Hochdrucknetz
i unmittelbar in das Gegendrucknetz 5 übergeleitet- wird Die Fortsetzung der Aufwärtsbewegung
-der Ventilstange 25, -nachdem die Ventilhülse 44 mit der Scheibe'45 in Berührung
gebracht worden ist; wird durch die verschiebbare Lagerung -der Hülse 44 auf der.
Ventilstange ermöglicht. -Bei -einer Verminderung des- - Verbrauchs .an Gegendruckdampf
öffnet sich ,zunächst der Spalt 48, wodurch das Reduzierventil 18 geschlossen wird,
und dann der Spalt-49, wodurch eine Drosselung durch das Einlaßventil 2 bewirkt
wird.
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Um zu verhindern, daß ..sich -das -Reduzierventil 18 aus irgendwelchem-
Gründe, z. B.- infolge eines stark gesteigerten Dampfverbrauchs,- öffnet, ehe-das
Einlaßventil 2 .,ganz geöffnet ist, kann das Öl aus der Kammer::3o derart-über den
Hilfsmotor io geleitet werden, -daß eine- Verbindung mit dem Hilfsmotor 17
erst dann. entsteht,-.wenn-das Ventil #2 geöffnet ist.
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Anstatt, in- der zweiten Stufe.ein unmittelbar wirkendes Reduzierventl-
.,zu *steuern, - kann der Druckregler beispielsweise zur Steuerung_ von Überlastungsventilen
der Turbine dienen, nahdem die Turbine in der ersten Stufe bis zu einer wirtschaftlichen
Belastung aufgeregelt ivorden-_ist.-Die Einstellung des erfindungsgemäßen @Ih-.uclereglers-
ist erheblich einfacher .als die Einstellung zweier oder mehrerer, 1)rdekrejzler
der oben-,angegebenen bekannten Bauart, weil nur eine einzige Ventilstange--anstatt
zweier oder mehrerer einzustellen ist. Außerdem -bleibt bei Umstellungen der einmal
bestimmte Druckunterschied,-unverändert. Die Ausführung nach Pig. 3 ist für solche
Fälle bestimmt, in denen sowohl das -Einiaßventil .als auch das- Reduzierventil
bzw. ,die Überlastungs= ventiledurch - Öldruck _geöffnet und durch Federdruck ,geschlossen
werden: Bei der Ausführung, rigch. Fig. _4 ..ist "i9 Ventilhülse 44 in der gleichen
Weise wie' bei der Ausführung nach Fig. _3 . verschiebbar auf der Ventilstange 25
gelagert. Das Einlaßventil öffnet sich also auch in diesem Falle durch Öldruck und
schließt sich unter dem Einfluß eines Federdruckes. Wünscht man-das Reduzierventil
durch Federdruck zu- öffnen und durch Öldruck zu schließen, dann kann man . den
dem Reduzierventil zugeordneten Teil des Reglers entsprechend-der Darstellung in
Fig.:4 ändern, Dabei wird -der erste Ventilkörper 42, der Fig.- g-- .durch
eine.@werschiebbare Ventilhülse - a aus etauseh die -durch .,e ne' auf mein
festen
Bund 52 der Ventilstange 25 ruhende Feder 51 beeinflußt wird. Die Hülse 5o wird
im normalen Zustande gegen" einen Sitz um die in diesem Falle unterhalb der Kammer
3o befindliche Mündung der Kammer 3, gedrückt gehalten. In dieser Läge wirkt
der gesamte Öldruck auf den Hilfsmotor 17, der das Reduzierventil 18, geschlossen
hält. Da bei großem Verbrauch an Gegendruc_kdampf die Ventilstange.-aufwärts verschoben
und Öl dem Hilfsmotor 1o zugeführt wird, gleitet zunächst die Ventilstange 25 in
der Hülse 5o, ohne die letztere zu heben. Erst wenn das Einlaßventil ganz geöffnet
und der Bedarf an Gegendruckdampf immer noch unbefriedigt ist, hebt ein auf dem
unteren Ende der Ventilstange befestigter, innerhalb der Kammer 3 i befindlicher
Mitnehmer 53 die Ventilhülse _50, so daß Öl aus der Kammer 30 in die Kammer
3 r und weiter in das Ablaufrohr 39 fließt. Da hierdurch der Öldruck im Hilfsmotor
17 geringer wird, überwiegt der Federdruck des Motors und öffnet. das Reduzierventil
bzw. die Überlastungsventile.
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Fig.5 stellt eine weitere, abgeänderte Ausführungsform des Reglers
dar. Bei dieser Ausführung sind ähnlich wie in Fig. 4 _ zwei verschiebbare Ventilhülsen
44 und 5o vorgesehen. Diese Hülsen sind aber innerhalb derselben Kammer 32 des Körpers
28 angebracht und werden durch eine gemeinsame, zwischen ihnen eingespannte Druckfeder
54 beeinflußt. Die Ventilhülse 44 wirkt in.der gleichen Weise wie bei der -Ausführungsforrn
nach Fig. 4 und 3. Die Ventilhülse 5o steuert eine Verbindung zwischen der Kammer
31 und der Kammer 30 und wird ähnlich wie in Fig.4 durch einen Mitnehmer
53. gehoben. Wenn der Gegendruck sinkt und die Ventilstange 25 nach oben geht, so
-wird der Öldurchgang am- Spalt 49 gedrosselt, wobei das Einlaßventil unter dem
Einfluß der Ölzufuhr durch die Leitung r2 weiter geöffnet wird. Bei ganz geöffnetem
Einlaßventil und gesteigertem Bedarf an Gegendruckdampf setzt die Ventilstange ihre
Aufwärtsbewegung fort, wobei der Mitnehmer 53 die Ventilhülse.5o hebt, so daß durch
-die _Leitung 16 dem Reduzierventil Öl zugeführt und dieses geöffnet wird. Da die
Hülse 44 an der Scheibe 45 anliegt, wird die Feder 54 bei diesem Vorgang etwas -zusammengedrückt.
Um zu verhindern, daß das Öl in der Leitung bleibt, nachdem sich die Ventilhülse
5o wieder gegen ihren Sitz gelegt hat, ist ein mit einem Nadelventil 57 versehener
Ausströmkanä_ 1 55, vorgesehen; der von der Kammer 3ö hach der Kammer 33 führt: