-
Einrichtung zum Regeln von Dampfkraftanlagen mit Speicher und Entnahmeturbine
In kombinierten Krafterzeugungs- und Heizan@ lagen, deren Kessel vor raschen Lastschwankungen
geschützt «erden sollen, «-erden neben Entnahmeturbinen Gefällspeicher aufgestellt,
die bei augenblicklichem Dampfüberschuß über Ladeventile entweder direkt aus .den
Kesseln oder dann aus einem Entnahmestutzen der Turbine geladen und bei Dampfmangel
über Entl,adeventile in mindestens eine tiefere Stufe der Turbine oder einen an
eine solche Stufe angeschlossenen Entnahmestutzen entladen werden. Lade- und Entladeventile
werden dabei durch Druckregler in Abhängigkeit vom Druck in den Kesseln und Entnahmestutzen
bzw. der tieferen Stufe der Turbine gesteuert. Im Zusammenhang mit solchen Anlagen
wird r. gefordert, daß sich .die Entnahmeturbine in der Leistungsabgabe ebenso günstig
verhält wie eine normale Kondensationsturbine mit speicherfähigem Kessel und 2.
daß die Heizdampfverbraucher der Anlage auch bei rasch schwankender Leistungsabgabe
der Turbine ebenso störungsfrei aus den Speichern. versorgt werden, wie wenn die
Turbine nicht vorhanden wäre. Die 2. Forderung ist weitgehend durch die r. bedingt;
denn würde eine plötzliche Änderung der von der Turbinenwelle abzugebenden Leistung
durch einen geeigneten Drehzahlregler nur entsprechend der r. Forderung richtig
abgefangen, so würde dadurch die Dampfverteilung
zu .den Heizstellen
gestört und folglich nachträglich die Entnahmedrücke und mit ihnen die Nutzgefälle
und der Dampfdurchsatz durch die Turbine verändert, so daß das vom Drehzahlregler
eingestellte Gleichgewicht wieder gestört würde.
-
Entnahmeturbinen, aus welchen Dampfmengen mit bestimmten Drücken entnommen
werden sollen, bestehen aus mehreren: dampfseitig getrennten, über Regelorgane hintereinendergeschalteten
Teilen. Die benötigten Dampfmengen: werden unmittelbar vor den Regelorganen, die
den Dampfeintritt in die einzelnen Turbinenteile steuern, abgezweigt. Es ist bekannt,
solche Turbinen in Anlagen mit speicherfähigen Kesseln und ohne getrennte Speicher
mit ausgeglichenen Verbundreglern so zu steuern, daß die eingangs erwähnten r. und
z. Forderungen erfüllt sind. Zu diesem Zweck wird der Dampfdurchsatz durch jedes
einzelne Regelorgan, bei Leistungsschwankungen durch den, Drehzahlregler um gleich
viel geändert; bei Änderung des Dampfbedarfes an -einer bestimmten -Entnahmestelle
wird der Dampfdurchsatz durch die dieser Stelle vorangehenden Regelorgane .um unter
sich gleiche Beträge, dagegen durch die jener Stelle nachfolgenden Regelorgane um
andere, aber unter sich gleiche Beträge so geändert, .daß die Änderung der Leistung
der der Entnahmestelle vorgeschalteten Turbinenteile entgegengesetzt gleich der
Änderung der Leistung der der Entnahmestelle nachgeschalteten. Turbinenteile ist.
Ein solcher Verbundregler läßt sich leicht so bemessen, daß, gleichgültig bei welcher
Last, gleichen Lastschwankungen gleiche Drehzahlschwankungen entsprechen. Auch sind
Mittelbekannt, die diese Beziehung aufrechterhalten, auch wenn ein Teil der Turbine
auf Leerlauf- oder Vollastbetrieh übergeht.
-
Es ist ferner bekannt, in: Anlagen, mit Speichern die Lade- und Entladeventile
abhängig vom Druck in der Lade- bzw. Entladeleitung so zu steuern, daß bei steigendem
Druck in der Ladeleitung das Lade-, bei sinkendem Druck in der Entladeleitung das
Entla@deventil öffnet, während im umgekehrten Fall diese Ventile schließen. Bei.
großem Dampfanflall auf der Lade- und großem Dampfbedarf auf der Entladeseite tritt
bei einem solchen Speicher gleichzeitiges Laden und Entladen ein. Wird daher ein
so gesteuerter Speicher parallel zu einem Turbinenteil geschaltet, so treten unnötige
Energieverluste auf. Es ist eber 3. zu fordern, daß solche Energieverluste in einer
Krafterzeugungsanlage vermieden werden.
-
In Anlagen mit nicht speicherfähigen Kesseln ist es bekannt, um Last-
und Entnahmedampfschwankungern auszugleichen, zusätzlich zur Turbine noch einen,
Speicher aufzustellen. Aber selbst wenn in einer solchen Anlage die Turbine mit
einem Verbundregler versehen. und der Speicher in der oben dargelegten Weise über
Lade- und Entlad:eventile angeschlossen wird, ist es nicht möglich, den vorstehend
drei Forderungen praktisch zu genügen. Wird nämlich, wenigstens ein Teil .der Entnahmeturbine,
mit einem ausgeglichenen Verbundregler gesteuert, so schwankt bei Leistungsänderungen
der Dampfdurchsatz durch die ersten der von diesem Regler betätigten Einlaßorgane,
während sich, wenn die Leitung zum Speicherladeventil vor diesen Einlaßorganen abzweigt,
das Ladeventil stets so. einstellen wird, daß diese Dampfdurchsatzschwankungen wohl
ausgeglichen werden; aber erst nach vorgängiger Druckschwankung in der Laideleitu
D. Auch wenn die Leistung der Turbine dadurch geregelt wird, daß der Dampfdurchsatz
durch die dem Entladeventilanschluß folgenden Teile beei.nflußt wird und das Entladeventil
die Schwankungen .des Dampfdurchsatzes durch diese Teile ausgleicht, entstehen Dampfdruckschwarnkungen,
so da:ß die Forderung nach a nicht erfüllt wird.
-
Die Erfindung betrifft nun. eine Einrichtung zur Regelung von DampIkraftanlagen
mit Speicher und Entnahmeturbine, bei welchen aus der Entnahmeturbine mindestens
eine Dampfmenge mit einem bestimmten Druck zu entnehmen, ist und diese Entnahmeturbine
mindestens zwei dampfseitig über ein Regelorgan verbundene Teile aufweist, wobei
.die Entnahmestelle vor einem Regelorgan, das den Dampfz.u.tritt zu dem nachfolgenden
Turbinenteil steuert, gelegen ist.
-
Zweck der Erfindung ist, eine Einrichtung dieser Art zu. schaffen,
welche die vorstehend erwähnten Forderungen nach r und a zu erfüllen ermöglicht
undso einen stabilen, ausgeglichenen, Regelvorgang herbeizuführen gestattet. Zu
diesem Zweck werden gemäß der Erfindung bei Lastschwankungen während des Ladens
des Speichers dessen Ladeventil und ein den. Dampfzutritt zu dem einen Turbinenteil
beherrschendes Regelorgan praktisch gleichzeitig .so verstellt, daß sich der Dampfdurchsatz
durch das Ladeventil um entgegengesetzt gleich viel ändert wie der Damprdurchs,atz
durch das letztgenannte Regelorgan. Im weiteren werden bei Leistungsschwankungen
während des Entladens :des Speichers das Regelorgan hinter der Entnahmestelle und
ein mit der Entnahmestelle verbundenes Spelcherentladeventil praktisch gleichzeitig
so verstellt, daß sich der Dampfdurchsatz durch das Entladeventil gleich viel ändert
wie der Dampfdurchsatz durch das nach der Entnahmestelle gelegene Regelorgan.
-
Die erwähnte weitere Forderung nach 3 läßt sich bei einer Anlage der
erwähntenArt zweckmäßig dadurch erfüllen, daß ein Druckregler, welcher an denselben
Dampfidurchtrittsraum wie das Ladeventil und. das den Dampfzutritt zudem einen Turbinen;te:ilbeherrschende
Regelorgan: angeschlossen ist, bei geöffnetem Ladeventil ausschließlich das letztere,
während des Entladens dagegen bei aufsitzendem Ladeventil das erwähnte Regelorgan
und mittels eines Gestänges das Regelorgan hinter der Entnahmestelle und das Speicherentlndeventil
betätigt.
-
Zweckmäßig können dieübersetzungsverhältnisse von Mitteln, welche
den Hub des Regelorgans hinter der Entnahmestelle in Abhängigkeit von der Einheit
der Drehzahländerung der Turbine bringen, so festgelegt sein, daß beim Entladen
je Einheit der
Drehzahländerung der Turbine eine gleiche Leistungsänderung
zugeordnet ist wie beim Laden.
-
In der Zeichnung sind in vereinfachter Darstellungs-weise beispielsweise
Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigt Fig.
i eine Einrichtung in Verbindung mit einer Einfachenxnahmeturbine, Fig. 2 eine Einrichtung
in Verbindung mit einer Doppelentnah:meturbine, Fig. 3 eine Ausführungsform eines
Lade- bzw. Entladeventils, Fig. 4 einen Schnitt durch einen Kraftverstärker in ,größerem
Maßstab.
-
In Fig. i bezeichnet i eine an mindestens einen nicht gezeigten, langsam
:der Belastung anpaßbaren Kessel angeschlossene Frischdampfleitung. Sie ist in eine
Leitung 2, die zu einem Regelventil 3 eines ersten Turbinenteils 13 führt, und in
eine Leitung 6, die die Verbindung mit einem Speicherladeventil 7 herstellt, gegabelt.
Das Ladeventil? weist einen beweglichen Kegel 8 und ein düsenförmig konisch erweitertes
Abflußrohrg auf, das durch eineLeitung i o an ein in die Füllung eines Speichers
i i tauchendes Laderohr 12 angeschlossen ist. Vom Dampf raunz dieses Speichers i
i zweigt eine Leitung 25 ab, die zu einem Entladeventil ig führt. Dieses Ventil
i9 weist einen. verschiebbaren Kegel 20 und ein konfisch erweitertes Abflußrohr
21 auf. Letzteres ist über eine Leitung 22 mit einer an das austrittsseitige Ende
des ersten Turbinenteils 13 :angeschlossenen Entnahmeleitung 23 verbunden.
-
Der Kegel 8 des Entl-adeventi.ls 7 ist mittels einer Stange
30 am Ende 34 eines zweiarmigen Hebels 37 aasgelenkt. Eine gegen ein festes
Widerlager 87 abgestützte Feder 86 ,drückt auf einen fest mit der Stange
30 verbundenen. Teller 85. Das. Ende 39 des Hebels 37 ist gelenkig mit einer
Stange 4o verbunden, die den Kegel 4 des Regelventils 3 betätigt. In der Mitte,
d. h. bei 36, ist der Hebel 37 schwingbar auf einer Kolbenstange 35 gelagert, die
mit einem .durch eine Druckfeder 33 belasteten Kolben 32 starr verbunden ist. Dieser
Kolben gleitet leicht, aber dennoch möglichst- dicht in einem Zylinder 31, der durch
eine Leitung 5 mit der Leitung 2 verbunden. ist.
-
Die das Regelventil 3, 4 betätigende Stange 40 ist bei 38 an einem
Balken 43 aasgelenkt, an: den. bei 44 die Muffe eines Drehzahlreglers 41 aasgelenkt
ist. Dieser wird, in nicht gezeigter Weise von der Turbinenwelle über eine Welle
42 angetrieben. Eine Stange 46, die bei 45 am Batke , 43 aasgelenkt ist, verschiebt
einen Drosselkegel 16 eines: Regelventils 15, das durch eine Leitung 14 mit dem
ersten Turbinenteil 13 und durch eine Leitung 17 mit einem zweiten Turbinenteil
i8 verbunden ist. Das Ende des letzteren ist durch eine Leitung 24 mit einem nicht
gezeigtenKondensator oder genügend schluckfähigen Niederdrucknetz verbunden. Die
in den beiden Turbinenteilen 13 und 18 sich drehenden Schaufelräder sind auf eine
gemeinsame Welle 561 gekeilt, die Leistung an einen nicht gezeigten Generator abgibt.
An das rechte Ende 47 des Balkens 43 ist eine Stange 48 aasgelenkt, die einen um
das untere Ende 52 dieser Stange 48 schwingbaren Hebel 49 trägt. Am linken Ende
51 des Hebels 49 ist eine Stange 59 aasgelenkt, die den Drosselkegel 2o des Entladeventils
ig trägt. Eine sich gegen ein festes Widerlager 6o abstützende Druckfeder 50 drückt
auf einen an der Stange 59 befestigten,Federteller. Das rechte Ende 53 des
Hebels 49 ist durch eine Stange 54 mit der Stange eines Kolbens 56 gelenkig verbunden.
Dieser Kolben 56, auf :den, eine Feder 55 einwirkt, gleitet leicht, aber dicht in
einem räumlich festen Zylinder 57, dessen durch den Kolben 56 begrenzter
Hohlraum über eine Leitung 58 und :die Leitung 22 mit der Entnahmeleitung 23 verbunden
ist. Die in gestrichelten Linien, eingezeichneten Teile 8o, 81, 82, 821, 83, 84
stellen Kraftverstärker bekannter Bauart dar, die dazu dienen, dem Kolben 32 b.z.w.
der Stange 40, der Stange 46, dem Drehzahlregler 4i., dem Kolben1 56 ,und der Stange
59 so große Stellkräfte zu verleihen, daß die von den Federn 86 und 5o ausgeübten
Drücke sowie die Reibungskräfte und die Dampfrückwirkuniben an den Ventilkegeln
8, 4, 16 und. 2o überwunden werden. Nimmt man an, die Stellkräfte der Kolben 32,
56 und des. Pendels 41 seien um ein Vielfaches größer als die Kräfte der Federn
86 und 5o, und: nimmt man im weiteren an., daß die Reibungen in den verschiedenen
Regelteilen und die Dampfrückwirkungen an den Drosselkegeln gegenüber den. Federkräften
verniachlässigbar seien, so können. bei der Betrachtung der Bewegungen der Regeleinrichtung
diese Teile 8o, 8i, 82, 821, 83 und 84 außer acht gelassen werden, wie dies im folgenden
geschehen, wird.
-
In Fig. i ist die Regeleinrichtung -in Entladestellung gezeigt, in
welcher die Feder 86, unterstützt durch die Druckfeder 5o, den Ventilkegel 8 des
Ladeventils 7 auf seinen Sitz drückt. Da voraussetzungsgemäß der Hub ,des Kolbens
3a nur vom Dampfdruck in den Leitungen i und 2 abhängig sein soll, werden außer
dem Anlenkpunkt 34 des Hebels 37 auch der Punkt 36 und folglich ebenfalls der Anlenkpunkt
39, solange der Dampf zufluß durch die Leitung i konstant bleibt, zu Fixpunkten,
und der Kegel 4 des Regelventils 3 wird sich daher nicht, bewegen.
-
Nimmt nun. beispielsweise die von. der Turbinenwelle 561 abzugebende
Leistung ab, so steigt anschließend die Drehzahl, und das Drehzahlpendel 41 senkt
folglich den Balken 43. Dieser schwingt dabei um .den momentan festen Punkt 38 im
Uhrzeigerdrehsinn und nähert daher den Kegel 16 des Regelventils 15 seinem. Sitz.
Hierdurch wird der Dampfdurchsatz durch den zweiten Turbinenteil 18 vermindert und
damit das Leistungsgleichgewicht fiel leicht erhöhter Drehzahl wiederhergestellt.
Gleichzeitig senkt der Balken 43 die Stange 48 und den Hebel 49. Da die Stellung
des Kolbens. 56 voraussetzungsgemäß nur vorn Druck in der Leitung 23 abhängig sein
soll, so bleibt vorderhand die Anlenkstelle 53 des Hebels 49 fest; dieser Hebel
49 wird daher entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn geschwenkt und nähert dabei dien Drosselkegel
2o des Ladeventils.
ig seinem Sitz. Die Hebelübersetzungen und Ventilkegelabmessungen
sind so gewählt, daß die durch das Entladpventil i9 aus dem Speicher i i in die
Entnahmeleitung 23 überströmende Dampfmenge um gleich viel abnimmt wie der Dampfdurchsatz
durch das Regelventil 15, so daß durch die oben tbeschriebenen Bewegungen der Dampfabfluß
durch die Leitung 23 unverändert erhalten wird. Sofern keineBedarfsänderung in dem
an diese Leitung 23 angeschlossenen Netz eintritt, bleibt daher auch der Druck in
demselben konstant, und der Kolb-en 56 verharrt weiter in seiner Lage. Alle Bewegungen
der Regeleinrichtung verlaufen in umgekehrter Richtung, wenn die von der Turhineuwelle
561 abzugebende Leistung zunimmt.
-
Nimmt nun z. B. bei unveränderter Leistungsabgabe und Frischdamp.fmenge
die aus der Leitung 23 abzub4beude Dampfmenge zu, so sinkt infolge sinkenden Druckes
in der Leitung 23 auch der Kolben 56, und der Hebel 49 schwenkt daher im Uhrzeigerdrehsinn
um seinen jetzt momentan festen Anlenkpunkt 52, wobei er den Drosselkegel 2o des
Entladeventils i9 nach oben zieht, bis das A.bflußgleichgewicht praktisch ohne Rückwirkung
auf die Regelventile 3 und 15 wiederhergestellt ist. Nimmt dagegen die aus der Leitung
23 abzugebende Dampfmenge ab, so. steigt der Druck in dieser Leitung leicht an und
liebt den Kolben 56, der den Kegel 2o seinem Sitz nähert. Hierdurch wird wiederum
das Dampf mengengleichgewicht hergestellt.
-
Nimmt nun ferner während ödes Entladebetriebes beispielsweisedie durch
die Leitung i zuströmende Dampfmenge zu, so steigt der Druck in dieser Leitung und
hebt den Kolben 32 an. Der Hebel 37 schwenkt folglich um seinen Anlenkpunkt 34 entgegen
dem Uhrzeigerdrehsinn und, nimmt dabei die Stange 40 mit, so daß der Kegel 4 des
Regelventils 3 weiter von, seinem Sitz entfernt wird und eine gesteigerte Dampfmenge
bei leicht erhöhtem Druck dem Turbinenteil 13 zufließt. Die Stange 40 hebt
aber auch das linke Ende 38 des Balkens 43 an und schwenkt diesem; im Uhrzeigersinn
um das Gelenk 44, dessen Lage infolge der zumindest vorderhand unveränderten Drehzahl
der Turbine 13, 18 fest ist. Der Kegel 16 des Regelventils 15 und der Kegel 2o des
Entladeventils: 19 werden daher ihren Sitzen genähert. Obwohl während dieses.
Regelvorganges die Abnahme des Dampfdurchsatzes ihn Entla:deventil i9 größer als
die Ab-
nahme ides Dampfdurchsatzes im Regelventil 15 ist, wird der gesamte
Dampfabfluß durch die Leitung 23 vergrößert, so daß der Druckregler 55, 56, 57 korrigierend
eingreifen muß. Dies ist dadurch bedingt, daß dieHebelübersetzung für ein Schwingen
des Balkens 43 um den Punkt 38, welches bei. Drehzahlärnderung vorkommt, in der
oben angegebenen Weise bestimmt worden ist unid beim Schwängen des Hebels 43 um
den NIuffernanlenlcpunkt 44 einen anderen. Wert annimmt. Da sich aber die durch
die Leitung i zufließenden Mengen. nur langsam ändern, kann der Druckregler 55,
56, 57 praktisch verzögerungslos nachkorrigieren, und es entstehen folglich in der
Entnahmeleitung 23 keine merkbaren .Druckschwankungen.
-
Nimmt die durch die Leitung i zuströmende Dampfmenge weiter zu, so
steigt der Kolben 32 weiter. Das Ventil 3 öffnet weiter, und der Kegel des Entladeveutils
i9 sitzt schließlich auf. Nimmt bei konstanter Leistungsabgabe, ferner konstanter
Drehzahl - und Entnahmemenge, also momentan festen Anlenkpunkten 38, 39, d. h. vom
Balken 43 ausgehend blockiertem Regelventil 3, die Frischdampfsnenge weiter
zu, so schwenkt der Druckregler 31, 32, 33 den Hebel 37 im Uhrzedgeridrehsinn
um den Punkt 39. Er überwindet dabei die von der Feder 86 ausgeübte Kraft und hebt
die Stange 30 mit .dem Ventilkegel 8 an. In bezug auf den Speicher i i ist
.dabei unmerklich vom Entladeauf den Ladebetrieb übergegangen worden.
-
Nimmt während dieses Ladebetriebes z. B. die abzugebende Leistung
ab und die Drehzahl der Turbin@en@@nelle 561 folglich zu, so sinkt die Muffe des
Pendels 41 und schwenkt bei konstanter Entnahme den Balken 43 entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn
um den Punkt 47. Die Ventilkegel 4 und 16 werden daher ihren Sitzen genähert, -so
daß der Dampfdurchs-atz durch das Regelventil 3 um gleich viel abnimmt wie derselbe
durch das Regelventil 15. Der Dampfdurchsatz durch die beiden Turbinenteile
13,
i8 wird daher verkleinert und demzufolge auch die erzeugte Leistung; letztere
nimmt dann bei leicht erhöhter Drehzahl den geforderten Sollbetrag an. Der Anfall
an Entnahmedampf in der Entnahmeleitung 23 bleibt unverändert. Gleichzeitig schwingt
der Hebel 37 im Uhrzeigersi.nn um den momentan festen Anlenkpunkt 36 und hebt dabei
die Stange 30 mit dem Kegel 8 des Ladeventils 7 stärker an, wodurch der Dampfdurchsatz
durch dieses Ventil um gleich viel vergrößert wird, wie derjernige durch die Regelventile
3 und 15 vermindert wurde, so d@aß in der Leitung i kein Stasi entsteht und
folglich der Druckregler 3i, 32, 33 nicht spielen muß. Nimmt die abzugebende Leistung
zu anstatt ab, so bewegen sich sämtliche Teile der Steuerung in entgegenge, setztem
Sinn wie beschrieben.
-
Nimmt während des Lndebetriebes die durch die Leitung 23 abzugebende
Entnahmemenge zu, so sinkt der Druck in dieser Leitung. Der Kolben 56 des Entnahmereglers
55, 56, 57 weicht ahn unter dein Einfluß der Feder 55 nach unten. aus und
schwenkt -dabei den Hebel 49 im Uhrzeigersinn um den Anlenkpunkt 51, so da.ß die
Stange 48 den Balken 43 im Uhrzeigersinn um -den Anlenkpunkt 44 der Muffe des Drehzahlpendels
4i schwenkt. Hierdurch wird der Kegel i 6 des Regelventils i 5 seinem Sitz genähert,
während der Kege14 des Regelventils 3 von seinem Sitz entfernt wird. Durch -den
ersten Turbinenteil 13 fließt da.her mehr und durch .den zweiten Turbin-enteil 18
weniger Dampf, und zwar beides so lange, bis durch den dadurch bedingten Mehranfall
in der Leitung 23 dein gesteigerten Bedarf an dieser Stelle genügt ist. Andererseits
sind aber in bekannter Weise die Hebeli4rhältniisse des Balkens 43 so gewählt, daß
die Gesamtleistung der Turbine tinn%erändert bleibt
und keine Drehz-ahl-sch@Nankung
auftritt. Bei der erwähnten Schwenkung des Balkens 43 um den Punkt 44 schwenkt gleichzeitig
die Stange 4a. den Hebel 37 entgegen dem Uhrze'.i:gerdrehsinn um den Anlenkpunkt
36, wodurch der Kegel 8 des Ladeventils 7 seil",--m Sitz genähert und der größere
Dampfdurchsatz im Regelventil 3 durch eine Dampfdurchsatzverminderung im Ventil?
wett-_ gemacht wird.
-
Aus der beschriebenen Wirkungsweise der in Fit. i gezeigten Rag:eleinrichtung
geht hervor, daß diese Bauart die eingangs erwähnten Forderungen nach i bis 3 praktisch
erfüllt. Dadurch, daß der Balken .13 beim Übergang vom Entlade- auf den Ladebetrieb
seinen Drehpunkt 38 mit dem 47 vertauscht, entsteht während des Enrtl:a-dehetr.iebes
je Einheit der Drehzahländerung eine größere Hubänderung des @';-#ntilkegels 16
als während des Ladebetriebes, wodurch der beim Entladen entstehende Ausfall der
Wirkung des Regelventils 3 ausgeglichen wird, so -daß während beider Betriebsarten
je Einheit der Drehzahländerung gleiche Leistungsänderungen an der Turbinenwelle
561 auftreten. DieUngleichförmi:gkeit derTurhinensteuerung bleibt daher bei beiden
Betriebsarten dieselbe, so daß auch die Stabilität derselben unverändert bleibt.
-
Indem bei der gezeigten Einrichtung .das Ladeventil 7 mit einem Erweiterungskonus
9 versehen ist, wird: erreicht, daß der Dampfdurchsatz durch dieses Ventil von dem
im Speicher i i herrschenden Druck unabhängig wird. Beim Entladeventil ig wird durch
.den Erweiterungskonus 21 dagegen nur erreicht, daß der Dampfdurchsatz durch dieses
Ventil proportional dem jeweils herrschenden: absoluten Speicherdruck wird.
-
Bei der Ausführung nach Fig. i ist der Speicher 1i laideseitig mit
mindestens einem nicht gezeigten Kessel verbunden. Meist wird aber der Speicher
an eine tiefere Druckstufe der Turbine angeschlossen und der Dampf in einem Vorschaltturbinenteil
vom Kesseldruck auf den Speicherdruck entspannt.
-
Eine solche Ausführung ist in Fig. 2 dargestellt, in welcher Teile,
die solchen der Fig. i entsprechen, mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. i belegt
sind. Bei :der Anordnung nach Fig.2 ist eine Dampfzuflußleitung ioi in eine Leitung
104, die zu einem Reg,e1--entil 1o9 führt, und in eine Leitung ioil, die mit, einem
Hi.lfsladeventil 1o2 verbunden ist, gegabelt. Letzteres ist über eine Leitung 1o3
mit einer Speicherladeleitung io, die auch an das Ladeventil 7 angeschlossen ist,
verbunden. Aus dem Regelventil log tritt der Dampf in einen Turbinenteil Zoo, den
er durch zwei. Stutzen 2 b:zw. 6 verläßt. Vorm Stutzen 6 zweigt eine Entnahmeleitung
1041 ab. Die im Gehäuse .des Turbinenteils ioo umlaufenden Schaufelräder sind auf
der gleichen Welle 561 wie diejenigen der Turbinenteile 13 und 18 befestigt. Die
Welle 561 gibt Leistung an einen nicht gezeigten Generator ab:. Ein im Gehäuse des
Hilfsladeventils 1o2 beweglicher Ventilkegel 1o5 ist mittels einer Stange 1o6 an
:einen, Hebel 107 angelenkt. Letzterer ist ferner gelenkig durch eine Stange
1o8 mit einem Kolben iio verbunden, der dicht und möglichst reibungslos im örtlich
festen Zylinder i i i eines Druckreglers gleitet und mittels einer Druckfeder 112
belastet ist. Der vom Kolben i io und dem Zylinder i i i eingeschlossene Raum ist
über eine Leitung 113 mit der Zweigle'it-un:g 104 verhunden. Der Hehel 107 ist an
eine Stange 1131 arlgelenkt, die den Kegel 114 des Regelventils 1o9 verschiebt.
Dieses RegelTentil 1o9 steuert den. Zufluß von Dampf zu dem Turbinenteil ioo. Die
Stange 1131 ist ferner bei 115 an einen Hebel 116 angelenkt, der bei 117 gelenkig
mit der Muffe des Pendelreglers 41 verbunden ist. An das Ende i 18 :des Hebels:
i i6 ist ein Balken 43 angelenkt. Die weiteren Teile dieser Bauart, die solchen
der Ausführungsform nach Fig. i entsprechen, sind, wie erwähnt, mit denselben Bezugszeichen
belegt wie in Fi:g. i, so daß -die im Zusammenhang mit dieser Figur gemachten Ausführungen,
auch hinsichtlich ,der betreffenden Teile der Fig. 2 gelten. Eine Ausnahme hiervon
macht lediglich der Antrieb.des Entladeventils ig, 2o. Bei der Ausführung nach Fig.
2 greift nämlich die Stange 59 nicht direkt. an der Spindel des Ventilkegels 2o
an, sondern sie ist an eine sichelförmige, um einen festen Drehpunkt 1i9 schwingende
Kulisse i2o angeile.nkt. In diese Kulisse 12o greift ein um seinen Anlenkpunkt 121
an einer Ventilspindel 124 schwenkbarer Hebel 122 ein, an ,den bei 130 eine Stange
123 angelenkt ist, die auch gelenkig mit der Stange eines Ko:llbens 125 verbunden
ist. Der Kolben 125 gleitet dicht und möglichst relb:u.ngsfrei in einem räumlich
festen Zylindergehäu.se 126 und wird von einer Druckfeder 127 belastet. Der durch
Kolben 12.5 und Zylinder 126 eingeschlossene Raum 128 steht über die Leitungen 129.
und 25 mit :dem Dampfraum des Speichers i i in Verbindung.
-
Ist ,die von der Turbine ioo, 13, i8 über die Welle 561 abzugebende
Leistung größer als die durch, einen konstant gegebenen Dampfzufluß durch die Leitung
ioi im Turbinenteil ioo erzeugibare Leistung, so sitzt der Ventilkegel 1o5 des Hilfsladeventils
1o2 auf. Der Kolben i io und .der Kegel 114 des Regelventils 1o9 weichen von einer
bestimmten Lage nicht ab. Auch der Anlenkpunkt i 15 des Balkens 116 bleibt fest
im Raum, so: da.B der Hub: des Endes i 18 des Hebels, i 16 nur von der Drehzahl
des Pendels 41 bzw. der Turbinenwelle 561 abhängt, genau wie .dies bei der Einrichtung
nach Fig. i der Fall war. Wird ferner angenommen, daß der Kolben 125 im Zylindergehäuse
i26 festgeklemmt sei, so bleibt das Verhältnis der Hübe der Stange 59 und des 20
wie bei der Einrichtung nach Fig. i konstant. Ändert sich ,daher ,die über die Leitung
1o41 entnommene Dampfmenge und: mit ihr der Druck am austrittsseitigem Ende des
Turbinenteils, ioo, so arbeitet der beweglich. belassene Teil der Steuerung genau
wie die Einrichtung nach Fig. i, falls die -durch die Leitung i dieser Fig. i zugeführte
Dampfmenge verändert wird. Auch sämtliche anderen Regelbewegungen verlaufen genau
so wie bei der Einrichtung nach Fig. i, so, daß die im Zusammenhang mit dieser in
Fig.
i erläuterte Wirkungsweise wörtlich auch für die Einrichtung nach Fig. 2 gültig
bleibt.
-
Soll der durch das Reglergestänge herbeigeführte Ausgleich bei allen
Ladezustäniden des Speichers i i erhalten bleiben, so muß jedem Hub der Stange 59
eindeutig ein Dampfdurchsatz durch Blas Entladeventil i9, 2o zugeordnet werden.
Dies geschieht in bekannter Weise durch das Kulissengetriebe i2o, 122,
123, 125, 126, i27.
-
Nimmt der Druck im Speicher i i wähnend des Entladebetriebes ab, so
entspannt sich die auf den Kolben i25 wirkende Feder 127. Der Kolben iz5 schiebt
daher.die Stange123 und zusammenhängend damit auch den Hebel 122 nach links, so
daß einem gegebenen Hub der Stange, 59 ein größerer Hub des Kegels 2o entspricht
als vor der beschriebenen Verschiebung. Zweckmäßig wird der Kegel 2o so profiliert,
daß bei einem bestimmten Speicherdruck der Dampfdurchsatz durch das Ventil r9 proportional
dem Hub der Ventilspindel 124 ist, und ferner wird- der Hub x .des Kolbens 125 gemäß
der Beziehung
vom absoluten Speicherdruck p abhängig gemacht. Dabei bezeichnet a eine, Konstante.
Letztere Beziehung kann verwirklicht werden, wenn die Feder 127 so. gewunden wird,
das mit zunehmender Kompression derselben. immer mehr Windungen. aufsitzen. Es können
aber auch zwecks guter Annäherung mehrere Federn eingebaut -werden, von denen die
erste ständig und von den weiteren mit zunehmendem Hub vorerst die zweite, dann
die zweite und dritte usw. den Kolben 125 berühren. Diese Mittel sind aus dem Beau
von Drehzahlreglern mit großem Verstellbereich bekannt. Es können natürlich beliebige
andere, bei Drehzahlreglern obiger Art zur Anwendung gelangende bekannte Mittelvorgesehen
werden.
-
Die Wirkungsweise der mit den Hebeln io7 und 116 Teile ist folgende:
Nimmt beispielsweise die durch die Leitung ioi zufließende Dampfmenge bei geschlossenem
Hilfsventil iet2, io5 ab, so sinkt zunächst der Druck in den Leitungen io4 und 113.
Die Feder 112 schiebt infolgedessen den Kolben iio nach unten, wobei der Hebel io7
um seinen augenblicklich festen Anlenkpunkt 133 an .der Stange io6 im Uhrzeigeridrehsinn:
verschwenkt und dabei mittels der Stange 1131 der Ventilkegel 114 gegen seinen Sitz
bewegt wird, bis der Solldruck in der Leitung ioi wieder erreicht ist. Gleichzeitig
schwingt der Hebel i16 gegen Uhrzeigers-inn, um den Anlenkpunkt 117 der Muffe des
Drehzahlreglers 41 und hebt dabei den Balken 43, der während des Ladevorganges um
den augenblickldch festen Anlenkpunkt 47 der Stange 48 schwingt> an,. Der Dampfdurchsatz
durch die Ventile 3 und 15 nimmt jetzt um gleich viel zu, derjenige durch .das.
Latdeventil 7 um gleich viel ab. Da zudem über den Turbinenteil ioo weniger Dampf
3n -die Stutzen 2 und 6 gelangt, so senkt sich auch der Kodber132 und nähert -den
Kegel.8 zusätzlich seinem Sitz. Damit ist der Regelvorgang beendet, du die Längen
der Arme des Hebels 116 so abgestimmt sind, daß allein durch die Bewegungen dieses
Hebels die Leistungsabnahme im ioo durch eine gleich große Leistungszunahme in den
Turbinenteilen 13 und 18 wettgemacht wird. Die Nachregelbewegung des Kolbens 32
ist ohne weiteres zulässig, da derDampfstrom in. derLeitung ioi sich nur langsam
ändert und der Kolben 32 daher, auch wenn er langsam arbeitet, leicht zu folgen
vermag.
-
Befindet sich die Regeleinrichtung in Entladestellung, wobei das Hilfs#ventid
io#?- geschlossen. isst, unid nimmt die durch die Leitung io,i zufließende Dampfmenge
ab, so schwingt infolge der Bewegung ,des Ventilkegels, 114 und des Hebels 116 der
Balken 43 um den, augenblicklichen Fixpunkt 318 entgegen dem Uhrzeigerdrebsinn,
wobei die Kegel 16 und 2o der Ventile 15 bzw. i9 in der im Zusammenhang mit Fig.
i beschriebenen Weise verschoben. werden. Nachträglich greift der Kolben 32 ein,
um entsprechend dem verminderten Dampfanfall nach dem Turbinenteil ioa die Stellung
der Ventilkegel 4, 16, 2o nachzukorrigierern.
-
Sinkt die von dem an der 561 angeschlossenen Verbraucher aufgenommene
Leistung unter die Leistung, welche der erste Turbinenteil ioo bei der durch die
Leitung ioi zuströmenden Dampfmenge erzeugt, so schwingt zunäcbet der Hebel 116
im Uhrzeigeridrehsinn um lern Anlenkpunkt 115 und erzwingt dadurch den Schluß der
Ventile 4 und 16. Sobald diese Ventile aufsitzen, wird ,der Punkt 118 zu einem Fixpunkt,
und der Hebel i 16 stößt dann, die an seinem Ende 115 angelenkte Stange 1131 nach
unten und nähert so, den Ventilkegel 114 des Regelventils iog seinem Sitz. Gleichzeitig
schwingt der Hebel-I07 um den Anlenkpunkt 13.1 und hebt unter Überwindung,der von
einer Druckfeder 132 ausgeübten Kraft die Stange io6. und den Kegel io5 des Hisfsladev
entils io2 an. Hierdurch wird der zur Herbeiführung des Ijcis.tungsgleichgewichtes
durch das Regelventil io9 , zurückgestaute Dampfstromanteil über das Hidfsladeventil
io2, io5 in den Speicher ii abgelassen, so da.ß der Druckregler iio, 112, 111 bewegungslos
bleibt.
-
Lade- und Entladeventile können beispielsweise in der in Fig. 3 gezeigten
Weise ausgebildet sein. Bei dieser Bauart weist ein. Ventilgehäuse 30,1 mit einem
Eintrittsstutzen 302, und einem unteren Austrittsstuzen 3o3 einen unteren,
rohrförmigen Sitz 304 mit gut gerundeten Einlaufkanten und einen oberen, konisch
erweiterten Sitz 305 auf. Der Ventilkegel weist einen vorwiegend kegedigen
unteren Teil 3o6 und einen vorwiegend zylindrischen oberen Teil 307 auf. Die Teile
3o6, 307
sind starr mit einer Betätigungsstange 308 verbunden, die
durch eine Stopfbüchse im Deckel 309
-des Gehäuses 301 aus dem Dampfraum geführt
ist. Der Deckel 309 ist als zweiter Austrittsstutzen. ausgebildet.
-
Der Ventilkegel.3o6, 307 besitzt keine eigentlichen Sitzflächen,
sondern er sitzt im geschlossenen Zustand! mit seinen gut gerunideten Kaneen auf
gut gerundeten Gegenflächen in den Sitzen 3o4 hzw. 30-5 auf. Gleichzeitig beträgt
die axiale Ausdehnung der
Sitze ein Mehrfaches des Ventilhubes,
so d:aß zwischen; den Sitzen: und. dem Ventilkegel auch bei vollem Hub des letzteren
ein konisch erweiterter Spalt verbleibt, dessen axiiale Auusidehnung ein Mehrfaches
der engsten Eröfnungsspafhreite beträgt und in welchem ein Großteil der im engsten:
Eröffnungsquerschnitt herrschenden Schallgeschwindigkeit wieder in Druck umgesetzt
wird.
-
Auch bei der in Fing. 2 dargestellten Regeleinrichtung können Verstärkungsvorrichtungen,
wie sie in Fig. i in gestrichelten Linien. angedeutet und dort mit den Bezugszeichen
8o, 81, 82, 821, 83, 8.4 belegt sind, eingebaut werden. Eine solche Verstärkungsvorrichtung
bekannter Ausführungsform ist beispielsweise in: F'ig. 4 in größerem Maßstab dargestellt.
Eine Spindel 4oi ist hier mit wenig Spiel durch .den Deckel eines Zylinders 402,
geführt; diese Spindel ist ferner an ihrem unteren Ende als Steuerschieber ausgebildet,
dessen Bunde 4o9 und 411 ringförmige Kanäle 405 und 410 steuern. Letztere
sind in einem Kolben 403 ausgespart. Der Ringkanal 4o5 steht über einen. Kanal 412
mit dem Raum unterhalb des Kolbens 403 in Verbindung, während der Ringkanal 41o
über einen Kanal 404 mit dem Raum oberhalb deis Kolbens 403 in Verbindung steht.
Der Kolben 403 gleitet im Zylinder 40,2. Bohrungen 4o6 und 42o führen ins Innere
des Zylinders 4o2 und münden in Anssparungen 4o7 bzw. 421 am Außenumfang des Kolbens
403. Von der Aussparung 4o7 führt eine Bohrung 4o8 ins Innere :des Kolbens 403,
wo sie zwischen den. beiden Bunden 4o9 und 411 mündet. Von der Aussparung 421 führen
zwei Bohrungen 422 und 415 ins Innere des Kolbens, von. denen die erstere über dem
Bund a.o9, die zweite unter dem Bund 411 mündet. Eine Stange 414 ist starr mit .dem
Kolben 403 verbunden und tritt mit- geringem Spiel durch eine zentrale Bohrung im
Boden des Zylinders 4o,2 ins Freie. Die Vorrichtung wird durch die Bohrung 4o6 mit
Drucköl gespeist, das nach geleisteter Steharbeit ,durch die Bohrung 42o abfließt.
-
Die beschriebene Verstärkervorrichtung arbeitet wie folgt: Wird die
Stange 401 beispielsweise nach unten verschoben, so entsteht zwischen der oberen
Kante des Bundes 411 und der oberen Steuerkante des Ringkanals 410 ein Spalt, durch
den Drucköl in den zugeordneten Ringraum tritt, um von hier durch den Kanal 404
in den Raum oberhalb des Kolbens-403 zu gelangen. Da gleichzeitig zwischen der oberen
Steuerkante des Bundes 409 und des Ringkanals 4o5 ein weiterer Spalt entsteht, kann
unter dem Kolben, 403 eingeschlossenes Öl durch die Kanäle 412, 422 und die Bohrung
42o abfließen. Der Kolben 403 gleitet daher so lange nach unten, bis die Spalte
an .den. erwähnten oberen Steuerkanten: wieder verschwuntden sind.
-
Wird die Stange 40i gehoben anstatt gesenkt, so fließt ,das. Öl durch
Spalte, die an den unteren Steuerkanten der Bunde 409 und: 411 frei werden, und.
der Kolben, 40,3 gleitet nach oben. Die Stange a.oi kann, offenbar nahezu ohne Kraftaufwand
verschoben werden, während die Stange 414 ihre Bewegung, abgesehen, von einer kleinen
Verzögerung, auch wenn sie große äußere Widerstände zu überwinden. hat, genau mitmacht.
Werden die den Bewegungen der Stange! 414 sich entgegensetzenden Widerstände unüberwindlich,
was beispielsweise beim Aufsitzen, eines -der durch diese Stange betätigten Ventile
eintritt, so steht der Kolben 403 still. Die Stange 4oi bleibt aber immer noch frei.
Soll diese Stange gleichzeitig mit dem Kolben403 stillgesetzt werden, wie dies z.
B. bei der in Fig. i gezeigen Einrichung in Verbindung mit den Verstärkern:8i, 82,
84 der Fall ist, so ist die Stange 414 mit einem Anschlag 413 zu versehen, der den
Hub der Stange 401 auf das Nötige beschränkt. An Stelle des Anschlages 413 kann
auch ein Stellring auf der Stange 4oi angebracht werden., der, kurz nachdem der
vom Kolben 4o3 betätigte Teil aufsitzt, auf dem Deckel des Zylinders aufsitzt.
-
An Stelle der im Zusammenhang mit den Figuren angeführten einzelnen,
als Regelventile ausgebildeten Regelorgane kann je auch eine Gruppe von gleichzeitig
oder der Reihe nach betätigten. Regelorganen vorgesehen werden.
-
Der leichteren. Verständlichkeit halber sind in den verschiedenen
Figuren Kopplungsgestänge gezeigt worden. Diese lassen sich gewünschtenfalls in
bekannter Weise auch durch Druckölleitungen! mit Kolben und Stufenkolben., elektrische
Fernübertragungen od. dgl. ersetzen.
-
Schließlich sei noch bemerkt, daß bei den in den Fig. i und 2 gezeigten
Ausführungsformen von den zwei Federn 5o, 86, von denen erstere das Entla:deventil.
i9, 2o und die zweite das. Ladeventil 7, 8 in schließendem Sinn beeinflußt, .die
eine auch entbehrt werden. kann.