DE218472C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE BQa. GRUPPE

Selbsttätige Regelungsvorrichtung für Freistrahlturbinen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Mai 1908 ab.

-Es gibt bereits selbsttätige Regelungsvorrichtungen für Freistrahlturbinen, bei denen zwei verschieden schnell wirkende, aus Strahlablenker und Düsenschließer bestehende Regelungsorgane durch zwei Servomotore verstellt, aber hierfür auch zwei besondere, von dem gemeinsamen Fliehkraftregler beeinflußte Steuerventile verwendet werden. Ferner sind solche Vorrichtungen bekannt, bei denen zwei verschieden schnell wirkende, aus einem Nebenauslaß vor der Düsenmündung und aus einem Düsenverschluß bestehende Regelungsorgane durch einen Servomotor unter dem Einfluß eines einzigen Steuerventils verstellt werden, indem der zu dem Düsenverschluß gehörende Treibkolben des letzteren den konzentrisch angeordneten Treibkolben für den Nebenauslaß unter Einschaltung einer mittels Drosselvorrichtung veränderlichen Druckwassermenge mitbewegt und unmittelbar an den Hebel des Fliehkraftreglers angeschlossen ist. Demgegenüber werden nach der vorliegenden Erfindung der Strahlablenker und der Düsenschließer einer Freistrahlturbine von zwei besonderen Servomotoren, jedoch unter Verwendung nur eines Steuerventils, verstellt, wobei die zum Schließen der Steuerorgane dienenden Zylinderräume derselben hintereinander an das gemeinsame Steuerventil angeschlossen sind, eine Drosselvorrichtung in ihrer Verbindungsleitung die Verteilung des zugelassenen Druckwassers regelt und die Differentialkolben der Servomotoren untereinander sowie mit dem Hebel des Fliehkraftreglers, der auch das gemeinsame Steuerventil bewegt, gelenkig verbunden sind.

Auf beiliegender Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι einen Vertikalschnitt und Fig. 2 einen Bestandteil im Schnitt.

Mit je einem Servomotorkolben α bzw. b ist ein Regulierorgan A bzw. B verbunden. Die Kolben α und b werden durch Druckflüssigkeit, die von einem Fliehkraftregler C aus durch ein Umsteuerventil U gesteuert wird, betätigt. Durch eine Rückführungsvorrichtung G sind die Kolben miteinander sowie durch Vermittlung dieser letzteren und des Reglers C mit dem Ventil U verbunden. Das Regulierorgan A ist eine Zunge, welche den aus der Düse austretenden Wasserstrahl vor seinem Auf treffen auf die Schaufelung S des Turbinenrades T zum Teil oder ganz ablenkt. Das Regulierorgan B ist eine Nadel, welche die Austrittsöffnung der Düse D mehr oder weniger absperrt (Fig. 1).

Die Druckflüssigkeit tritt in das Umsteuerventil U (Fig. 2) bei c ein und gelangt bei gehobenem Ventil durch die Leitung d in den Druckraum H hinter dem Kolben a, sowie zum Teil durch die Leitung e in den Druckraum I hinter dem Kolben b. Der Kolben a besitzt eine Ringfläche f und der Kolben b gleichzeitig eine Ringfläche g, welche kleiner ist als die Ringfläche f. Beide Ringflächen f und g stehen unter dem Drucke des in der Düse befindlichen Wassers. Der Abfluß der

Druckflüssigkeit aus den Räumen H und / vollzieht sich bei gesenktem Ventil U durch die Leitungen d bzw. e und den Ablauf i im Ventilgehäuse. Die Leitung β weist eine Verengung ν auf.

Bei normaler Umdrehungszahl des Turbinenrades T befindet sich der Kolben α in der hintersten und die Zunge A in der unteren Stellung, während der Kolben b und die

ίο Nadel JS eine dem Kraft- und Widerstandsverhältnis entsprechende Stellung einnehmen. Der aus der Düse D austretende Wasserstrahl trifft in voller Stärke auf die Schaufelung S des Turbinenrades. Das Ventil U befindet sich in seiner mittleren Lage (Fig. 2), so daß kein Wasser durch die Leitung d hinter den Kolben α gelangen und denselben betätigen kann.

Bei unbedeutenden Unterschieden in der Umdrehungszahl des Turbinenrades wird der Kolben α nicht bewegt, solange der durch das Ventil U bei dessen Hebung abgedeckte Durchgangsquerschnitt nicht größer ist als derjenige der Verengung ν in der Leitung e, solange also die in den Raum H eintretende Flüssigkeit vorweg durch die Verengung ν abfließen kann.

Erhöht sich hingegen die Umdrehungszahl des Turbinenrades in stärkerem Maße, so wird durch den Fliehkraftregler C das Ventil U mehr gehoben. Es strömt nun mehr Druckflüssigkeit durch die Leitung d in den Raum H, als durch die Verengung υ in der Leitung β nach dem Raum I hinter dem Kolben b abfließen kann. Es wird also von der durch das Regulierventil U fließenden Druckflüssigkeit nur ein kleiner Teil dem Raum / zufließen, so daß der Kolben δ mit der Nadel B langsam vorwärts getrieben wird. Der größere Teil der Druckflüssigkeit wird im Raum H um so stärker auf den Kolben α einwirken und ihn rasch vorwärts treiben, wobei das vor dem Kolben α befindliche Wasser in die Leitung h verdrängt wird. Durch die Vorwärtsbewegung des Kolbens α wird die Zunge A gehoben und lenkt einen Teil vom Wasserstrahl nach unten ab, während durch die Vorwärtsbewegung der Nadel B die Düsenöffnung und dadurch die Menge des durch die Düse ausfließenden Wassers verkleinert wird. Es wirkt also eine kleinere Menge Wasser auf die Schaufelung S ein, wodurch die Umdrehungszahl des Turbinenrades T auf die normale Größe gebracht wird. Hierbei wird das Ventil U durch die Rückführungsvorrichtung G wieder in seine Mittellage gesenkt und so der Wasserzufluß nach dem Raum H abgeschlossen. Die vor der Düse befindliche Druckflüssigkeit wirkt nun auf die Ringflächen f und g der beiden Kolben α und b, und da die Ringfläche f größer ist als die Ringfläche g, so wird der Kolben α und dadurch die Zunge A zurückbewegt und das im Raum H befindliche Wasser durch die Leitung e und Verengung ν langsam nach dem Raum I getrieben. Hier wirkt dasselbe auf den Kolben b und treibt denselben und damit die Nadel weiter vorwärts. Die Nadel verringert dadurch die aus der Düse austretende Wassermenge in weiterem Maße, bis das Gleichgewicht zwischen Kraft und Widerstand hergestellt ist. Die letzteren Bewegungen der beiden Kolben α und b bzw. der Zunge A und Nadel B gehen infolge des langsamen Durchflusses der Flüssigkeit durch die Verengung υ nur langsam vor sich,, wobei die Rückführungsvorrichtung G keine Wirkung auf das Umsteuerventil U ausübt.

Beim Rückgang der Umfangsgeschwindigkeit der Turbine auf ihre normale Größe wird auch durch Vermittlung des Reglers C das Ventil U gesenkt, bis durch dasselbe eine Verbindung zwischen Leitung d und Auslauf i am Ventilgehäuse hergestellt ist. Da der Kolben α sich in seiner hintersten Stellung befindet, so wird das vor der Düse D befindliche Druckwasser nunmehr nur noch auf die Ringfläche g des Kolbens δ wirken und ihn mit Nadel B wieder zurückbewegen, wodurch der Wasserausfluß an der Düse wieder langsam auf die dem normalen Widerstand entsprechende Größe zurückgebracht wird. Hierbei fließt das durch den Kolben b aus dem Raum I verdrängte Wasser durch Leitung e, Raum H, Leitung d und Auslauf ab. Bei der Rückwärtsbewegung des Kolbens δ in seine normale Lage wird durch die Rückführungsvorrichtung G das Ventil U, unter Abschluß des Wasserabflusses nach dem Auslauf i hin, in seine mittlere Ruhelage bewegt, in welcher der Durchfluß der Regulierflüssigkeit durch das Ventil U abgeschlossen ist.

Wird die Umfangsgeschwindigkeit der Turbine sich verringern, und soll sie dann entsprechend erhöht werden, so wird durch Vermittlung des Reglers C das Ventil U nach unten bewegt, der Abfluß i also wieder freigelegt, so daß das vor der Düse befindliche Druckwasser auf die Ringfläche g am Kolben δ wirken und ihn mit Nadel B noch mehr zurückbewegen kann, wobei das Wasser aus dem Raum J wiederum auf dem bereits erwähnten Wege bei i abfließen kann und die Austrittsöffnung an der Düse D durch die Nadel vergrößert wird. Der Kolben α und das Organ A verbleiben hierbei in ihrer hintersten bzw. untersten Lage.

Die bauliche Anordnung der zur Ermöglichung der beschriebenen Wirkungsweise dienenden Teile ist nun folgende:

. Die beiden Kolben α und δ sind hohl, haben gleichen Durchmesser und sind in annähernd

gleich langen Zylindern k bzw. I geführt; sie sitzen als Führungsteile dienende Verlängerungen a' bzw. V₁ deren Durchmesser kleiner ist als derjenige der Kolben. Der Zylinder k ist am Gehäuse E der Turbine befestigt, während der Zylinder I vom Zuleitungsrohr F getragen ist. Mit dem oberen Ende des Rohres F ist durch Vermittlung des Gehäuses E die Düse D verbunden und zwischen allen drei

ίο Teilen eine Führung m für die direkt mit dem Kolben b verbundene Nadel B vorgesehen. Die Zunge A ist von Armen η getragen, die einerends mit an die Düse D angelenkten Gliedern ο und anderends mit dem einen Arm eines am Gehäuse E drehbar gelagerten Winkelhebels φ verbunden sind, dessen anderer Arm mit der an den Kolben α angelenkten Stange, f in Verbindung steht. Die beiden Kolben α und b sind vermittels ihrer Teile a' und b' im Gehäuse E bzw. im Rohr F und der Kolben α anderends vermittels einer Stange q im Zylinder k und der Kolben b anderends vermittels der den Kolben durchdringenden Stange r der Nadel B im Zylinder I abdichtend geführt. Die Verengung ν in der Leitung e ist durch eine zwischen Flanschen derselben gehaltene linsenförmige Scheibe gebildet, welche eine Bohrung besitzt, die kleiner ist als die Durchflußöffnung des Regulierventils U.

Die Rückführungsvorrichtung G besitzt zwei Winkelhebel u, s, die an einem mit dem Rohr F verbundenen Arm K drehbar gelagert sind und deren kürzere Arme an ein gemeinsames Glied i angelenkt sind, wärend der längere Arm des Hebels u mit.der Stange q des Kolbens α und der längere Arm des Hebels s durch eine Lenkstange w mit der Stange r des Kolbens b gelenkig verbunden ist. An das Glied t ist in dessen Längsmitte das untere Ende einer mit Handrad versehenen Reguliergewindespindel χ angelenkt, deren oberes Ende mit der an die Hülse des Reglers C greifenden Reglerstange y verbunden ist, welche letztere ihrerseits an die Stange ζ des Ventils U angreift.

Der Fliehkraftregler C wird in bekannter Weise von der Achse des Turbinenrades T aus durch Riementrieb R angetrieben. Durch die Rückführungsvorrichtung G wird gegen das Ende der Vorwärtsbewegung des Kolbens a behufs Hebung der Zunge A das Ventil U in seine Mittellage dadurch gesenkt, daß der Winkelhebel u das Glied t um dessen Verbindungszapfen mit dem stillstehenden Winkelhebel s, unter Hebung der Spindel χ und Drehung der Reglerstange y an der Reglerhülse, nach oben dreht. Die Rückführungsvorrichtung bleibt während der hierauf folgenden Rückwärtsbewegung des Kolbens α und gleichzeitigen Vorwärtsbewegung des Kolbens b ohne Einwirkung auf das Ventil U, da bei der hierbei erfolgenden Drehung der Winkelhebel u und s das Glied t um seine Verbindungsachse mit der Spindel χ gedreht wird (siehe strichpunktierte Stellung der Fig. 1). Bei der Zurückbewegung des Kolbens b und seiner vorderen Stellung in die Normallage wird, während der Winkelhebel u in seiner der hinteren Lage des Kolbens α entsprechenden Ruhelage verbleibt, der Winkelhebel s gedreht und bringt das Glied t, unter Drehung um dessen Verbindungszapfen am Hebel u, in eine untere wagerechte Lage und durch Vermittlung der ebenfalls nach unten gezogenen Spindel χ und Drehung der Reglerstange y an der Reglerhülse das Ventil U wieder in seine mittlere Ruhelage.

Ein weiterer Vorteil der neuen Reguliereinrichtung besteht darin, daß, wenn die eine Regelungsvorrichtung aus irgendeinem Grunde nicht funktionieren sollte, immer noch die Möglichkeit vorhanden ist, mit der anderen Vorrichtung unter noch zulässigen Bedingungen zu arbeiten. Zu diesem Zwecke braucht die Leitung E, welche die Räume H und / der Zylinder k und I miteinander verbindet, nur mit einer Linse ν versehen sein, deren Durchgangsöffnung regelbar ist. Dann ist es möglich, die Wirkungsdauer der in Tätigkeit bleibenden Regelungsvorrichtung zu kürzen e° oder zu verlängern.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Selbsttätige Regelungsvorrichtungen für Freistrahlturbinen mit zwei verschieden schnell wirkenden und je durch einen besonderen Servomotor angetriebenen, aus Strahlablenker und Düsenschließer bestehenden Regelungsorganen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Servomotoren (a, k und b, I) allein durch ein Steuerventil (U) gesteuert werden und ihre zum Vorschübe der beiden Differentialkolben, d. i. zur Verminderung der Treib wassermenge dienenden Zylinderräume (H, I) hintereinander an das Steuerventil (U) angeschlossen sind, so daß das von diesen zugelassene Druckwasser zunächst durch eine Leitung (d) zu dem Vorschubraume (H) des Differentialkolbens (a) für den Strahlablenker

(A) und alsdann durch eine weitere Leitung (c) zu dem Vorschubraume des Differentialkolbens (b) für den Düsenverschluß

(B) gelangt.

2. Selbsttätige Regelungs vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (e) zwischen den Vorschubräumen (H, I) der beiden Servomotoren (a, k und b, I) mit einer Drosselvorrichtung (ν) versehen ist und die zum Rückschube dienenden Ringflächen (f, g)

ihrer Differentialkolben (a, b) beständig unter dem Drucke der Treibflüssigkeit im Düsenraume (F) stehen, wobei die Ringfläche (f) des Kolbens (a) für den Strahlablenker (A) größer ist als die (g) des Kolbens (b) für den Düsenverschluß (B), so daß bei Mittelstellung des Steuerventils (U) der Strahlablenker (A) ausgerückt und durch Verdrängen der Druckflüssigkeit aus dem Vorschubraume (H) des zugehörigen Servomotors (a, k) nach dem Vorschubraume (I) die Düsennadel -(B) gleichzeitig und in gleichem Verhältnis zu der bis dahin abgelenkten Wassermenge die Düse schließt.

3. Selbsttätige Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, bei welcher das Umsteuerventil durch einen Fliehkraftregler mit der Rückführung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung aus zwei mit je einem Arme (u bzw. s) mit den beiden Servomotorkolben verbundenen Winkelhebeln besteht, deren andere Arme an ein Glied angelenkt sind, in dessen Längsmitte eine mit der Muffenstange des Reglers verbundene Spindel angreift, um bei der während der zweiten Arbeitsperiode stattfindenden Rückkehr der rasch wirkenden Regelungsvorrichtung in ihre unwirksame Lage und der gleichzeitigen fortgesetzten Wirkung der langsam wirkenden Regelungsvorrichtung eine Betätigung des Umsteuerventils durch die Rückführungsvorrichtung zu verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnurlgen.