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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 11. Februar 1954 Bekanntgemacht am 4. Oktober 1956Registration date: February 11, 1954. Advertised on October 4, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

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.Additional units of machine systems, for example bearing oil pumps, generator cooling fans Od. Like., In particular for water or steam power plants, are usually not of the Self-propelled water or steam engine, but rather self-propelled because Such an additional machine must often, as is necessary, for example, with a bearing oil pump, the lubricating oil to the individual bearings before or at the same time as the engine starts up, such as to the thrust bearing of the turbine, etc., promote. As a self-propulsion is usually an attached to the Three-phase AC motor connected to the mains is used.

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 bekanntlichIn such machine systems it can happen that the three-phase motor, for example, as a result Short-circuit in the network, which occurs mainly during the operation of the machine system, which consists, for example, of a water turbine with an attached generator, can have a detrimental effect. 2c / In this case, the two machines run first - the turbine and the generator - without lubrication or cooling until the entire system is either shut down or an auxiliary drive is installed has started. In order to shut down large machine systems in particular, however, their large rotating masses required a relatively long time. In addition, as is well known

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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.The pressure pipes of water turbines are shut off very slowly to prevent dangerous pressure surges in avoid the pipes. Therefore, a shutdown of the machine system is avoided and takes place Its an auxiliary drive for the additional units, such as bearing oil pumps or the like. Provided.

Derartige bekannte Reserveantriebe bestehen in ihrem grundsätzlichen Aufbau meistens aus einem Dieselmotor, der über eine beim Aussetzen desSuch known reserve drives usually consist of one in their basic structure Diesel engine running over when the

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.ίο Main engine with self-acting clutch an auxiliary generator or connected to the main engine. In addition, this becomes easier Starting the diesel engine either driven by the main engine and constantly with it revolving flywheel is used, or the revolving masses of the main engine are increased. As soon as the main engine fails, the diesel engine is under the action of the kinetic Energy of the running out main engine started and then to drive the auxiliary generator or the main motor shaft.

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.Now, however, diesel engines are suitable for such purposes in view of their infrequent use and their The necessary design for a performance roughly equivalent to that of the main engine is expensive and uneconomical. In addition, the fuel supply must be constantly checked here, if such a reserve drive should always be ready for use. Furthermore, a continuously rotating with the main motor, In itself heavy flywheel or the increased rotating masses of the main engine an unnecessary additional permanent load on the main engine.

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.Another previously known auxiliary drive is an electrical one connected to the main network Auxiliary motor is provided, the rotor of which is rigidly connected to the rotor of an auxiliary generator. So long the main network is live, the auxiliary motor and the rotor of the auxiliary generator run constantly empty, so unnecessarily with. If the main network fails, the auxiliary electric motor is switched off Expenditure of a number of electrical relays and other switching devices connected to a station battery and the main network now supplied by this auxiliary generator.

Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gemacht, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und den Hilfsantrieb für Zusatzaggregate von Maschinenanlagen bedeutend zu vereinfachen.The invention has now set itself the task of avoiding the above disadvantages and the Significantly simplify auxiliary drive for additional units of machine systems.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum '' Betrieb eines drehstromangetriebenen Zusatzaggregates, beispielsweise für eine Lagerölpumpe od. dgl. von Maschinenanlagen (insbesondere Wasser- oder Dampfkraftanlagen) mit selbsttätigerAccording to the invention, a method for '' operating a three-phase driven auxiliary unit, for example for a bearing oil pump or the like of machine systems (in particular water or steam power systems) with automatic

•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. • 55 Switching to a DC auxiliary drive in the event of a three-phase current failure suggested, in which in the event of a failure of the three-phase network via a direct current relay, the field winding of a direct current motor switched on for its premagnetization, furthermore an electromagnetic clutch at the same time for coupling the DC motor armature to the driven axle and also the The armature of the direct current motor is applied to the direct current network, the latter with a delay via a time relay, which is designed in such a way that that the armature circuit is only closed when the armature of the DC motor has started up.

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.The direct current motor can be used for this purpose from those already present in all power plants The station battery. This procedure enables the operation of a Power plant with extremely simple means, namely only with a DC motor and with the existing station battery can be maintained. Because the electromagnetic After the three-phase network fails, the DC armature is immediately coupled to the driven one Axis, preferably directly coupled to the armature of the three-phase motor, is the DC motor under the effect of the kinetic energy of the decelerating three-phase motor already approached. There are then special electrical starting resistors for the DC motor is no longer required, and its anchor can be activated immediately after it has been started up accordingly the full DC voltage can be applied. So the unit comes during the reversal not at all to a standstill, and the bearing lubrication, Cooling etc. is not interrupted.

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.The coupling between the rotor of the DC and three-phase motor is preferably something like this executed that both motors are arranged coaxially to each other and the rotors of both Motors each carry half of the electromagnetic clutch. The excitation of the clutch is connected to the direct current network. The clutch is still surrounded by a housing, its End faces on the housing of the three-phase and DC motor, for example by means of a flange connection and screw connection are attached there.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigtThe invention is shown in the drawing in an exemplary embodiment. It shows

Fig. ι die Anordnung eines Zusatzaggregates für die Schmierung des Spurlagers einer Wasserturbine, Fig. Ι the arrangement of an additional unit for the lubrication of the thrust bearing of a water turbine,

Fig. 2 das zugehörige Schaltbild zur Steuerung des Zusatzaggregates.Fig. 2 shows the associated circuit diagram for controlling the additional unit.

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, dasThe thrust bearing 1 of a water turbine 2 is lubricated by the bearing oil pump 4 via the pressure line 3. This bearing oil pump is arranged at a suitable point on the turbine, for example on the protective hood 5, and is driven by a three-phase motor 7 connected to the three-phase network 6. The direct current motor 11, which is connected to the direct current network 9 of a station battery 10, for the emergency operation of this additional unit is arranged coaxially to the drive shaft 8 of the three-phase motor. The shaft 12 of the direct current motor can be coupled by the electromagnetic clutch 13 to the rearwardly extended shaft 8 _{a of} the three-phase motor. _: In this case bear the DC motor shaft 12 and the three-phase motor shaft _8a each coupling half 13a and i3 _oil The electromagnetic clutch is surrounded by a separate housing 14 which

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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.is screwed to the two motor housings by means of a flange connection. With undisturbed, three-phase operation the bearing oil pump, the electromagnetic clutch 13 is switched off; the DC motor is thus decoupled from the three-phase motor and stands 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.The mode of operation of the additional unit operated according to the method can be seen from the circuit diagram in FIG. If for any reason the three-phase network is de-energized, the three-phase contactor 15 switches off the motor 7 from the three-phase network 6. At the same time, the contactor 15 switches the line 9 to the station battery 10 via the main DC switch 16. The connected electromagnetic clutch 13 is thereby switched on and immediately couples the decelerating three-phase motor 7 to the direct current motor 11, which is then started up. When the direct current network is switched on, the field 17 of the direct current motor 11 is also excited and the timing relay 18 is also connected to the direct current network 9, which then after a set time, for example after 2 to 3 seconds, during which the direct current motor 11 has been started up by the decelerating three-phase motor , connects the armature circuit 19 of the direct current motor 11 to the direct current network 9 by closing the switch 20. The direct current motor then runs with full mains voltage and continues to drive the bearing oil pump 4 via the coupling 13 and the drive shaft 8 _a , 8 without interrupting operation (FIG. 1). As soon as the three-phase network is energized again, the contactor 15 switches the three-phase motor 7 back to the three-phase network and opens the switch 16 at the same time Connection with the three-phase motor.

Das Verfahren nach der Erfindung eignet sichThe method according to the invention is suitable

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.especially for machine systems in which - even if only briefly - failure of one Additional unit, the engine itself or its operation can be damaged. So the method for the operation of additional pumps and mixers or the like on machines with continuous operation, for example for paper machines, chemical plants, etc. proposed. Additional units of looms can also be operated using the method.

Claims

Patent claims:

1. Procedure for operating a three-phase current driven Additional unit for a bearing oil pump or the like of machine systems (in particular Water or steam power plants) with automatic switching to a DC auxiliary drive in the event of failure of the three-phase current, characterized in that in the event of failure of the three-phase network via a direct current relay the Field winding of a DC motor switched on for its premagnetization, at the same time an electromagnetic clutch for coupling the armature of the DC motor to the driven axle and also energized the armature of the direct current motor is applied to the direct current network, the latter with such a large delay happens via a timing relay that the armature circuit is only closed when the armature of the DC motor is raised.

2. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the direct current motor (11) is arranged coaxially next to the three-phase motor (7) and that the rotors (8 _a , 12) of the two motors each have half of one connected to the direct current network Wear the electromagnetic clutch (13).

3. Device according to claim 2, characterized in that the electromagnetic clutch is surrounded by a housing (14) which has its end faces on the housing of the three-phase motor or DC motor attached, for example flanged.

Considered publications:
German Patent Nos. 825571, 738153; U.S. Patent No. 2,470,838.

1 sheet of drawings