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Publication number: DEV0006843MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 11. Februar 1954 Bekanntgemacht am 4. Oktober 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Zusatzaggregate von Maschinenanlagen, beispielsweise Lagerölpumpen, Generatorkühlgebläse od. dgl., insbesondere für Wasser- oder Dampfkraftanlagen, werden meistens nicht von der Wasser- oder Dampfkraftmaschine selbst angetrieben, sondern mit Eigenantrieb ausgestattet, denn eine solche Zusatzmaschihe muß oft, wie es beispielsweise bei einer Lagerölpumpe notwendig ist, das Schmieröl bereits vor oder zugleich mit dem Anlauf der Kraftmaschine zu den einzelnen Lagerstellen, wie zum Spurlager der Turbine usw., fördern. Als Eigenantrieb wird gewöhnlich ein an das Drehstromnetz angeschlossener Drehstrommotor verwendet.

Bei solchen Maschinenanlagen kann es vorkommen, daß der Drehstrommotor beispielsweise infolge Kurzschluß im Netz aussetzt, was sich hauptsächlich während des Betriebes der Maschinenanlage, die etwa aus einer Wasserturbine mit angeschlossenem Generator besteht, nachteilig auswirken kann. 2c/ In diesem Falle laufen nämlich zunächst die beiden Maschinen — die Turbine und der Generator — ohne Schmierung bzw. Kühlung weiter, bis die ganze Anlage entweder stillgesetzt oder ein Hilfsantrieb angelaufen ist. Zum Stillsetzen insbesondere von großen Maschinenanlagen wird aber infolge ihrer großen umlaufenden Massen verhältnismäßig viel Zeit benötigt. Außerdem müssen bekanntlich

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die Druckrohre von Wasserturbinen sehr langsam abgesperrt werden, um gefährliche Druckstöße in den Rohren zu vermeiden. Deshalb wird ein Stillsetzen der Maschinenanlage vermieden und statt dessen ein Hilfsantrieb für die Zusatzaggregate, wie Lagerölpumpen od. dgl., vorgesehen.

Derartige bekannte Reserveantriebe bestehen in ihrem grundsätzlichen Aufbau meistens aus einem Dieselmotor, der über eine beim Aussetzen des

ίο Hauptmotors selbsttätig wirkende Kupplung mit einem Hilfsgenerator oder mit dem Hauptmotor verbunden ist. Außerdem wird hierbei zum leichteren Anwerfen des Dieselmotors entweder ein vom Hauptmotor angetriebenes und ständig mit diesem umlaufendes Schwungrad verwendet, oder es wer^ den die umlaufenden'Massen des Hauptmotors vergrößert. Sobald der Hauptmotor aussetzt, wird der Dieselmotor unter der Wirkung der kinetischen Energie des auslaufenden Hauptmotors angelassen und danach zum Antrieb des Hilfsgenerators oder der Hauptmotorwelle herangezogen.

Nun sind aber Dieselmotoren für solche Zwecke in Anbetracht ihrer seltenen Benutzung und ihrer notwendigen Auslegung auf eine etwa dem Hauptmotor gleichkommende Leistung teuer und unwirtschaftlich. Außerdera>i-muß hier der Brennstoffvorrat ständig überprüft werden, sofern ein solcher Reserveantrieb stets einsatzbereit bleiben soll. Weiter stellen ein mit dem Hauptmotor ständig mitumlaufendes, an sich schweres Schwungrad bzw. die vergrößerten umlaufenden Massen des Hauptmotors eine unnötige zusätzliche Dauerbelastung des Hauptmotors dar.

Bei einem anderen vorbekannten Hilfsantrieb ist ein an das Hauptnetz angeschlossener elektrischer Hilfsmotor vorgesehen, dessen Rotor starr mit dem Rotor eines Hilfsgenerators verbunden ist. Solange das Hauptnetz unter Spannung steht, laufen der Hilfsmotor und der Rotor des Hilfsgenerators ständig leer, also unnötig mit. Bei Ausfall des Hauptnetzes wird der ,elektrische Hilfsmotor unter Aufwand einer Anzahl von elektrischen Relais und sonstigen Schaltvorrichtungen an eine Stationsbatterie angeschlossen und das Hauptnetz nunmehr von diesem Hilfsgenerator versorgt.

Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gemacht, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und den Hilfsantrieb für Zusatzaggregate von Maschinenanlagen bedeutend zu vereinfachen.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum '' Betrieb eines drehstromangetriebenen Zusatzaggregates, beispielsweise für eine Lagerölpumpe od. dgl. von Maschinenanlagen (insbesondere Wasser- oder Dampfkraftanlagen) mit selbsttätiger

•55 Umschaltung auf einen Gleichstromhilfsantrieb bei Ausfall des Drehstromes vorgeschlagen, bei dem bei Ausfall des Drehstromnetzes über ein Gleichstromrelais die Feldwicklung eines Gleichstrommotors zu dessen Vormagnetisierung eingeschaltet, ferner gleichzeitig eine elektromagnetische Kupplung zum Ankuppeln des Gleichstrommotorankers an die getriebene Achse erregt und außerdem der Anker des Gleichstrommotors an das Gleichstromnetz angelegt wird, und zwar letzteres mit Verzögerung über ein Zeitrelais, das so ausgelegt ist, daß der Ankerstromkreis erst geschlossen wird, wenn der Anker des Gleichstrommotors hochgefahren ist.

Der Gleichstrommotor kann für diese Zwecke aus der in allen Kraftwerken ohnehin schon vorhandenen Stationsbatterie entnommen werden. Durch dieses Verfahren kann der Betrieb einer Kraftanlage mit denkbar einfachen Mitteln, nämlich nur mit einem Gleichstrommotor und mit der bereits vorhandenen Stationsbatterie weiter aufrechterhalten werden. Dadurch, daß die elektromagnetische Kupplung nach Ausfall des Drehstromnetzes den Gleichstromanker sofort mit der getriebenen Achse, und zwar vorzugsweise direkt mit dem Anker des Drehstrommotors kuppelt, wird der Gleichstrommotor unter der Wirkung der kinetischen Energie des auslaufenden Drehstrommotors bereits angefahren. Es werden dann besondere elektrische Anlaßwiderstände für den Gleichstrommotor nicht mehr benötigt, und dessen Anker kann nach entsprechendem Hochfahren unmittelbar an die volle Gleichstromspannung gelegt werden. Das Aggregat kommt also während der Umsteuerung überhaupt nicht zum Stillstand, und die Lagerschmierung, Kühlung usw. wird nicht unterbrochen.

Die Kupplung zwischen dem Läufer des Gleich- und Drehstrommotors wird vorzugsweise etwa so ausgeführt, daß beide Motoren gleichachsig zueinander angeordnet werden und die Läufer beider Motoren je die Hälfte der elektromagnetischen Kupplung tragen. Die Erregung der Kupplung ist an das Gleichstromnetz angeschlossen. Die Kupplung ist noch von einem Gehäuse umgeben, dessen Stirnseiten am Gehäuse des Dreh- und Gleichstrommotors, beispielsweise durch Flanschverbindung und Verschraubung dort befestigt sind.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt

Fig. ι die Anordnung eines Zusatzaggregates für die Schmierung des Spurlagers einer Wasserturbine,

Fig. 2 das zugehörige Schaltbild zur Steuerung des Zusatzaggregates.

Das Spurlager 1 einer Wasserturbine 2 wird über die Druckleitung 3 von der Lagerölpumpe 4 geschmiert. Diese Lagerölpumpe ist an geeigneter Stelle der Turbine, beispielsweise an der Schutzhaube 5 angeordnet und wird von einem* an das Drehstromnetz 6 angeschlossenen Drehstrommotor 7 angetrieben. Gleichachsig zur Antriebswelle 8 des Drehstrommotors ist der an das Gleichstromnetz 9 einer Stationsbatterie 10 angeschlossene Gleichstrommotor 11 für den Notbetrieb dieses Zusatzaggregates angeordnet. Die Welle 12 des Gleichstrommotors kann durch die elektromagnetische Kupplung 13 mit der nach rückwärts verlängerten Welle 8_a des Drehstrommotors gekuppelt werden. _: Dabei tragen die Gleichstrommotorwelle 12 und die Drehstrommotorwelle 8_a je eine Kupplungshälfte 13a bzw. i3_öl Die elektromagnetische Kupplung ist von einem besonderen Gehäuse 14 umgeben, das

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durch Flanschverbindung an die beiden Motorengehäuse angeschraubt ist. Bei ungestörtem , Drehstrombetrieb der Lagerölpumpe ist die elektromagnetische Kupplung 13 ausgeschaltet; der Gleichstrommotor ist damit vom Drehstrommotor entkuppelt und steht still.

Die Wirkungsweise des nach dem Verfahren betriebenen Zusatzaggregates ist aus dem Schaltbild der Fig. 2 zu ersehen, wobei hier der Übersdchtlichkeit halber alle elektrischen Zusatzgeräte und Instrumente, wie Entriegelungsschalter oder etwa notwendige Zusatzrelais usw., weggelassen sind. Wenn aus irgendeinem Grunde das Drehstromnetz stromlos wird, schaltet das Drehstromschütz 15 den Motor 7 vom Drehstromnetz 6 ab. Gleichzeitig schaltet das Schütz 15 über den Gleichstromhauptschalter 16 die Leitung 9 an die Stationsbatterie 10. Die angeschlossene elektromagnetische Kupplung 13 wird dadurch eingeschaltet und kuppelt sofort den auslaufenden Drehstrommotor 7 mit dem Gleichstrommotor 11, der dann hochgefahren wird. Durch das Einschalten des Gleichstromnetzes wird außerdem das Feld 17 des Gleichstrommotors 11 erregt und ebenso das Zeitrelais 18 an das Gleichstromnetz 9 geschaltet, das dann nach einer eingestellten Zeit, beispielsweise nach 2 bis 3 Sekunden, während welcher der Gleichstrommotor 11 vom auslaufenden Drehstrommotor hochgefahren worden ist, den Ankerstromkreis 19 des Gleichstrommotors 11 durch Schließen des Schalters 20 mit dem Gleichstromnetz 9 verbindet. Der Gleichstrommotor läuft dann mit voller Netzspannung und treibt über die Kupplung 13 und die Antriebswelle 8_a, 8 die Lagerölpumpe 4 ohne Betriebsunterbrechung weiter an (Fig·. 1). Sobald das Drehstromnetz wieder unter Strom steht, schaltet das Schütz 15 den Drehstrommotor 7 wieder an das Drehstromnetz und öffnet gleichzeitig den Schalter 16. Der Gleichstrommotor 11 wird dann zugleich mit der Kupplung 13 spannungslos und bleibt stehen, denn die Kupplung, unterbricht in spannungslosem Zustand die Verbindung mit dem Drehstrommotor.

Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich

besonders für Maschinenanlagen, bei denen durch einen -wenn auch nur kurzzeitigen Ausfall eines Zusatzaggregates die Kraftmaschine selbst oder deren Arbeitsweise geschädigt werden kann. So wird das Verfahren für den Betrieb von Zusatzpumpen und Mischern od. dgl. an Maschinen mit kontinuierlichem Betrieb, beispielsweise für Papiermaschinen, chemische Anlagen usw., vorgeschlagen. Ebenso können .Zusatzaggregate von Webstühlen nach dem Verfahren betrieben werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb eines drehstromangetriebenen Zusatzaggregates für eine Lagerölpumpe od. dgl. von Maschinenanlagen (insbesondere Wasser- oder Dampfkraftanlagen) mit selbsttätiger Umschaltung auf einen Gleichstromhilfsantrieb bei Ausfall des Drehstromes, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall des Drehstromnetzes über ein Gleichstromrelais die Feldwicklung eines Gleichstrommotors zu dessen Vormagnetisierung eingeschaltet, gleichzeitig eine elektromagnetische Kupplung zum Ankuppeln des Ankers des Gleichstrommotors an die getriebene Achse erregt und außerdem der Anker des Gleichstrommotors an das Gleichstromnetz angelegt wird, wobei letzteres mit einer so großen Verzögerung über ein Zeitrelais geschieht, daß der Ankerstromkreis erst geschlossen wird, wenn der Anker des Gleichstrommotors hochgefahren ist.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrommotor (11) gleichachsig neben dem Drehstrommotor (7) angeordnet ist und daß die Läufer (8_a, 12) der beiden Motoren je die Hälfte einer an das Gleichstromnetz angeschlossenen Elektromagnetkupplung (13) tragen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnetkupplung von einem Gehäuse (14) umgeben ist, das mit seinen Stirnseiten am Gehäuse des Drehstrommotors bzw. Gleichstrommotors befestigt, beispielsweise angeflanscht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 825571, 738153; USA.-Patentschrift Nr. 2 470 838.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen