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Hydraulischer Turbinenregler. Die bisher bekannten Ausführungen von
Turbinenreglern benutzen Regeleinrichtungen, die entweder mit gespeicherter Druckflüssigkeit
arbeiten (Regler nach dem Windkesselprinzip) oder den zum Regeln notwendigen Arbeitsdruck
im Augenblick seines Bedarfes erzeugen (Regler nach dem Durchüußpriiizip), wobei
eine oder mehrere Pumpen, zur Erzeugung der Druckflüssigkeit herangezogen werden
können (Verbundregler).
Gemäß vorliegender Erfindung werden die
bisher nur getrennt verwendeten Regelprinzipien derart vereinigt, daß die unter
Druck gespeicherte Arbeitsflüssigkeit nur für Regelbewegungen, die größeren Belastungsänderungen
entsprechen, herangezogen wird, während zum Halten des Belastungszustandes und zum
Ausgleich geringerer Belastungsänderungen nur von einer Pumpe dauernd geförderte
Druckflüssigkeit unter geringst nötigem Druck steht bzw. im Augenblick des Regelns
unter den benötigten Druck gebracht wird. Gegenüber den Ausführungen, welchen die
ausschließliche Verwendung gespeicherter Druckflüssigkeit zur Festhaltung und Verstellung
der Regeleinrichtungen bei allen auftretenden Belastungsänderungen zugrunde liegt,
ergeben sich wesentliche Vorteile dadurch, daß der Kraftverbrauch zur Lieferung
der Druckflüssigkeit im Beharrungszustand und bei kleinen Belastungsänderungen sowie
die Abnutzung der arbeitenden Teile auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird.
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Ferner wird erfindungsgemäß. die die ganze Anlage .gefährdende, bei
einer Windkesselregelung mögliche Erschöpfung des Windkessels dadurch vermieden,
daß, ehe eine zu weit gehende Entnahme der gespeicherten Druckflüssigkeit und hierdurch
Übertritt von Druckluft in den Regelzylinder eintreten würde, der Windkessel abgeschaltet
und die Regelung vorübergehend durch die von der Durchflußpumpe geförderte Druckflüssigkeit
allein übernommen wird. Es ist hierbei für die Ausführung des Erfindungsgedankens
unwesentlich, ob die Abschaltung des Druckspeichers durch das Steuerventil, Überströmventil
oder eine andere Vorrichtung erreicht wird. .Gegenüber den Ausführungen, bei welchen
ausschließlich die Arbeitsflüssigkeit erst im Augenblick des Regelns unter Druck
gebracht wird oder weitere Pumpen zugeschaltet werden, ergeben sich neben der Vereinfachung
gegenüber der Anordnung mehrerer Pumpen die Vorteile der reinen Windkesselregelung,
wie bequemes Anlassen nach kurzen Betriebspausen, Änderung der Schlußzeit usw.
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Es liegt im Wesen der Erfindung, daß nach längerer Betriebsunterbrechung
die betreffende Kraftmaschine, wenn auch mit geringerer Regelfähigkeit, ohne weiteres
in Betrieb genommen werden kann, da die Erzeugung der Druckflüssigkeit, ehe der
Druckspeicher betriebsbereit ist, was erfahrungsgemäß immer einige Zeit erfordert,
durch die dauernd fördernde Pumpe durchgeführt wird. Es wird somit der Vorteil sofortiger
Betriebsbereitschaft gegenüber reiner Windkesselrege Jung erreicht, während andererseits
beim Versagen der dauernd im Durchfluß arbeitenden Pumpe eine Gefährdung der Anlage
vermieden wird, da gespeicherte Druckflüssigkeit zum Schließen der Kraftmaschine
zur Verfügung steht (Vorteil gegenüber reiner Durchflußregelung).
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Ein großer Vorteil gegenüber Regelungen, die ausschließlich gespeicherte
Druckflüssigkeit zur Betätigung des Regelmechanismus heranziehen (reine Windkesselregelung),
besteht übrigens auch im folgenden: Bei letzten findet durch die verhältnismäßig
oft vorkommenden geringen Belastungsschwankungen eine häufige Inanspruchnahme des
Druckspeichers statt, die eine wesentliche dauernde Steigerung infolge der Undichtigkeits-6erluste
erfährt, die bei der durch die zu; fördernde Empfindlichkeit der Regelung gebotenen
Anwendung von geringen Überdeckungen (1'/1o bis 4/,o mm) der Zuflußkan,äle zum .
Servomotor-Zylinder gegenüber dem Zuflußraum der Druckflüssigkeit entstehen. Demgegenüber
können bei dem durch die Erfindung gegebenen Regelprinzip überdeckungen a zum Abschluß
des Zuflußraumes der gespeicherten Druckflüssigkeit gegenüber den Zuleitungsräumen
zum Servomotor-Zylinder angewendet werden, die ein Vielfaches der entsprechenden
Überdeckungen bei reiner Windkesselregelung betragen, wodurch die Undichtigkeitsverluste
und damit der Kraftbedarf der Regleranlage auf ein Mindestmatt gebracht werden.
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Ein weiterer bedeutender technischer Fortschritt des kombinierten
Regelprinzips liegt in der Möglichkeit, durch geeignete Maßnahmen einer Erschöpfung'
des Druckspeichers, die bei reiner Windkesselregelung bei mehrfach hintereinander
erfolgenden Belastungsänderungen eintreten kann, durch Abschaltung des Druckspeichers
begegnen zu können. da die Regelung, wenn auch unter ungünstigeren Bedingungen,
von der dauernd im Durch--Ruß arbeitenden Pumpe übernommen werden kann.
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Gegenüber der bekannten Verbundanordnung unter Verwendiuzg mehrerer
Pumpen, die je nach Größe der Belastungsänderung nacheinander zur Wirkung kommen,
ergeben sich besonders bei großem Arbeitsvermögen der Regleranlage, wesentliche
Vereinfachungen dadurch, daß die bei größeren Belastungsänderungen in Wirkung tretenden
einzelnen oder zu mehreren angeordneten Pumpen vermieden werden, wodurch ein selten
zur Wirkung kommender Teil der Regleranlage, der infolge seiner meist ganz erheblichen
Fördermengen verhältnismäßig hohen Leerlaufsverlust und während -der Zeit -des Ausgleiches
von Belastungsänderungen ,einen ziemlich stoßweise auftretenden, der notwendigen
Regelarbeit entsprechenden Kraftbedarf aufweist, entbehrlich wird. .
In
der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt:
Abb. 1 eine schematische Darstellung einer Regleranlage, Abb.2 das Steuerventil.
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Es stellt 1 das nach bekannten Grundsätzen arbeitende Verteilorgan
(Steuerventil) dar, das die Verschiebung des die Turbine steuernden Serv omotorkolbens
4 steuert. Zur Erzeugung der dauernd geförderten Flüssigkeit dient die als Kapselpumpe
dargestellte Flüssigkeitspumpe 2, die durch die Leitung ; die Druckflüssigkeit dem
Verteilorgan 1 dauernd zuführt, wobei je nach Stellung desselben diese entweder
zur Bewegung des Servomotor. kolbens 4 herangezogen wird oder drucklos bzw. fast
drucklos durch Verteilorgan 1 und Ablaufleitung 1o in den Behälter zurückläuft.
Bei größeren Belastungsänderungen, denen auch größere- Verschiebungen des Steuerventils
1 entsprechen, wird auß--rdem der Windkessel 3 mit den Zuleitungen der Druckflüssigkeit
zum Regelzylinder verbunden, wodurch die gespeicherte Druckflüssigkeit zur Regelung
herangezogen wird. Eine Pumpe 5 kann zur Nachlieferung der zu speichernden Druckflüssigkeit
dienen, welche durch ein Überströmventil 6 in Abhängigkeit vom Speicherdruck durch
Leitung 12 in den Windkessel gebracht oder durch Ableitung i i in den Behälter zurückgeleitet
wird. Durch entsprechende Schaltung, wie aus Abb.1 zu ersehen ist; wird jedoch die
den dauernden Druckflüssigkeitsumlauf besorgende Pumpe 2 zur Windkesselspei.sung
herangezogen, so daß Pumpe 5 weggelassen werden kann. Es ist hierbei nur notwendig,
die Abflußleitung 1o, die das Drucköl nach dem Durchströmen des Verteilorgans 1
aufnimmt, zum überströmventil 6 zu leiten, das die Druckflüssigkeit entsprechend
dem Windkesseldruck zu dem Druckspeicher leitet oder in den Behälter strömen läßt.
Es ist jedoch für die Ausführung des Erfindungsgedankens unwesentlich, ob zur Lieferung
der Speicherflüssigkeit die dauernd im Durcbfluß arbeitende Pumpe herangezogen wird,
oder ob hierfür eine besondere Pumpe verwendet wird.
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Das Steuerventil z kann beispielsweise, wie in Abb.2 dargestellt,
ausgebildet sein. Die Wirkungsweise ist dann folgende: Im Beharrungszustande der
Kraftanlage, -ilso bei Mittelstellung des Verteilschiebers 14, fließt die von der
Kapselpumpe 2 (Abu. i ) dauernd geförderte Druckflüssigkeit, welche durch die Leitung
7 dem Verteilorgan zugeführt wird, mit dem zum Halten des Leitapparates notwendigen
Druck über den Zuleitungsraum 22 durch die Schlitze 16, 17 und 18, i 9 in den Ablauf
i o. Treten nun geringe Belastungsänderungen auf, welche Verschiebungen des Steuerventils
zur Folge haben,: die kleiner bleiben als die mit a bezeichneten Überdeckungen des
Zuflußkanals 21 der gespeicherten Druckflüssigkeit gegen den Zuleitungsraum :22
der dauernd geförderten, Druckflüssigkeit, so findet zunächst, je nach Richtung
der Verschiebung des Verteilorgans eine hberleitung der Druckflüssigkeit auf die
eine Seite des Servomotors statt, während die andere Seite desselben mit dem Auslaß
io verbunden wird; bewirkt z. B. eine Belastungsänderung eine Verschiebung des Rohrschiebers
14 nach auswärts, so wird der Raum 22 ausschließlich mit der Servomotor-Zuleitung
23 verbunden, während die Servomotor-Zuleitung 24 mit dem Ablauf io allein in Verbindung
gebracht wird, wodurch der Servomotor in Bewegung gesetzt wird. Treten nun Belastungsänderungen
auf, die Verschiebungen des Steuerventils verursachen, die dem Betrage nach größer
sind als die überdeckungen a des Verteilorgans gegen denZufluß der gespeicherten
Druckflüssigkeit, so erfolgt ein Überströmen der gespeicherten Druckflüssigkeit
in den Zulaüfraum 22 und damit in den durch die dauernd fördernde Pumpe bereits
beaufschlagten Servomotorraum.
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Es liegt nun im Wesen der Erfindung, daß die mit a bezeichneten Überdeckungen
des Zuflußraumcs der gespeicherten Druckflüssigkeit 21 gegen den Zuflußraum der
dauernd geförderten Flüssigkeit 22 ein Vielfaches der Schlitzbreiten 16, 17, 18
und 19 betragen, somit eine Heranziehung der gespeicherten Druckflüssigkeit nur
bei größeren Belastungsänderungen zu deren Ausgleich erfolgt.