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Vorrichtung zur gekuppelten Steuerung der Ventile für Anzapfturbinen
oder Zwei- oder Mehrdruckturbinen Um in den Anzapfturbinen oder Mehrdruckturbinen
die gekuppelte Steuerung entiveder der beiden Anzapfventile (Mitteldruck und Niederdruck)
oder eines Anzapfv entils und des Einl.aßventils für Frischdampf und endlich bei
Verwendung einer Mehrdruckturbine die Verbindung oder Kupplung des Eintrittsventils
für Frischdampf und des Zuleitungsventils von Niederdruclcablaßdampf sicherzustellen,
hat man bereits in verschiedenen Ausführungsformen vorgeschlagen, die miteinander
verbundenen Ventile durch einen Waagebalken zu steuern, dessen mittlerer Schwenkpunkt
mit dein Geschwindigkeitsregler der Maschine verbunden ist; der Schwenkpunkt des
Waagebalkens kann abwechselnd durch den Geschwindigkeitsregler verschoben werden
und als Schwenkachse zur Steuerung des einen oder des anderen dieser unter dem Einfluß
entsprechender Druckregler stehender Ventile benutzt werden.
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Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art wird die Wirkung des Waagebalkens
oder Verbindungsbalkens auf die Hauptsteuerorgane der Ventile meistens durch eine
Reihe von Zwischenorganen übertragen, die durch Relais gebildet werden, .die auf
diese Weise mittelbar die Wirkung des Verbindungswaagebalkens erhalten.
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Unter an sich bekannter Benutzung eines Waagebalkens, der durch den
Geschwindigkeitsregler beeinflußt wird und auf dem der Ursprungspunkt der auf die
gekuppelten Ventile zu übertragenden Bewegung angenommen wird, werden die Übertragung
und die durch die Steuerung der Ventile zu entwickelnden Kräfte gemäß d'er Erfindung
dadurch auf ein Geringstmaß vermindert, daß der Waagebalken an seinen Enden unmittelbar
an den Regelspitzen (Spitzkegelregelorgane) der Relais mit Differentialkolben angelenkt
ist, deren Kolben unmittelbar mit den zu steuernden Ventilen verbunden sind, die
der Waagebalken miteinander kuppelt.
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Zufolge dieser Tatsache steuert der Waagebalken Organe, deren Verschiebung
nur eine geringe Energie benötigt, und man nutzt gleichzeitig bekannte Vorteile
der unmittelbaren Verbindung zwischen Relais und Ventil aus.
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Die Erfindung ist im nachstehenden im einzelnen in drei Anwendungsbeispielen
beschrieben.
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Abb. z zeigt schematisch ein Anwendungsbeispiel der Erfindung auf
eine Turbine mit
doppelter Anzapfung und Kondensation. Die Stufen
der Turbine sind nicht dargestellt; das Schema umfaßt ausschließlich eine Darstellung
der verschiedenen Ventile der Vorrichtung, d. h. einesteils die Anzapfventile, deren
gemeinsame Steuerung man durch einen Waagebalken sicherstellen will, der selbst
dem Einfluß des Geschwindigkeitsreglers ausgesetzt ist, und andererseits eine Kupplung
z«-ischen dem Zuleitungsventil für Frischdampf und einem dieser Anzapfventile, auf
welche Verbindung sich die Erfindung nicht bezieht.
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In diesem Schema bezeichnet S das Eintrittsventil für Frischdampf
zur Turbine, das in bekannter Weise bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unter
Zwischenschaltung einer Hilfsmaschine 111-A der Wirkung des Geschwindigkeitsreglers
ausgesetzt ist.
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S1 und S= bezeichnen die Anzapfventile für Mitteldruckdampf P1 und
1\Tiederdruckdampf P2; P1 ist größer als P2 angenommen.
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Gemäß der Erfindung ist jedes der Ventile S1 und S2 unmittelbar mit
einem Kolben BI und B2 eines Relais mit Differentialkolben bekannter Art verbunden;
die Regelspitzen Cl und C2 dieser Relais sind an den Enden eines Verbindungswaagebalkens
0 angelenkt, dessen Schwenkachse o in bekannter Weise durch den Fliehkraftgeschwindigkeitsregler
V der Maschine beeinflußt wird.
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In diesem ersten Ausführungsbeispiel umfaßt die Anordnung, wie oben
ausgeführt ist, eine Kupplung zwischen dem Eintrittsventil S für Frischdampf und
dem Ventil S2 mittels eines Waagebalkens E, dessen Schwenkachse e auf der Verbindung
zwischen dem Verbindungswaagebalken 0 und der mit dem Regler V verbundenen Hilfsmaschine
117-A angeordnet ist. Diese Verbindung umfaßt einen Druckregler für den an den Hochdruckstufen
abgenommenen Dampf, die es gestattet, den Druck P1 dieses Dampfes gleichbleibend
zu halten. Die Regelvorrichtung des Druckes P1 kann,- wie es das Schema zeigt, einen
Zylinder umfassen, in dem sich ein Kolben p1 bewegt, dessen Kolbenstange a1 unter
Zwischenschaltung einer Spannvorrichtung hl mit der Achse o verbunden ist. Eine
durch Federn R3 gebildete elastische Verbindung ist zwischen den beiden Verbindungsteilen
a und dl hergestellt, die die Achse o mit dem Kolben der Hilfsmaschine 111-A verbindet,
deren Steuervorrichtung 111 ist. Der Zylinder, in dem sich der Kolben p1 bewegt,
ist durch eine Leitung s1 mit der Kammer T verbunden, in die eine Einlaßleitung
t für Dampf, der von den Hochdruckstufen kommt, und eine Auslaßleitung t1 des Anzapfdampfes
mündet; die Kammer T steht unter Zwischenschaltung des Ventils S1 mit einem mit
den Mitteldruckstufen verbundenen Rohrstutzen t2 in Verbindung.
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Die Schwenk- und Schwingachse o des Waagebalkens 0 ist andererseits
mit dem Kolben p2 verbunden, der der Wirkung einer Feder R4 eines Druckreglers P2
unterworfen ist; der Zylinder dieses Reglers ist durch eine Leitung s= mit dem Austrittsstutzen
u1 des aus den Mitteldruckstufen kommenden Anzapfdampfes durch .einen Stutzen zz
verbunden, der in die Kammer U mündet; diese Kammer steht durch einen Stutzen 1e2
und unter Zwischenschaltung des Ventils S'= mit der. Z iederdruckstufen in Verbindung.
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R, R1 und R= bezeichnen in dem Schema die Rückstellfe@dern, die im
allgemeinen zu dem gewünschten Grad das Schließen der Ventile S, S' und S2 sicherstellen.
V2 bezeichnet eine Spannvorrichtung, die das Regeln der Spannung der Feder R4 gestattet.
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Die so dargestellte Anlage, deren, um es nochmals zum Ausdruck zu
bringen, charakteristischer und neuer Teil bei diesem Ausführungsbeispiel in der
gekuppelten Steuerung der Ventile S1 und S= zu sehen ist, gestattet, trotz der Änderungen
der Belastung und der entweder aus den Hochdruckstufen oder den Mitteldruckstufen
vorgenommenen Dampfentnahmen, einerseits die Geschwindigkeit und andererseits die
Drucke P1 und P2 gleichbleibend zu halten. Die beschriebene Gesamtanordnung arbeitet
im übrigen wie folgt.
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Wenn sich die Geschwindigkeit zufolge einer Belastungsvergrößerung
zu vermindern beginnt, entfernen sich die drei Ventile S, S1 und S2 von ihren Sitzen.
Da die Reglermuffe V sich senkt, entsteht tatsächlich eine absteigende Bewegung
der Steuerung 111, bis sie dann geschlossen ist; dadurch wird eine Zulassung von
durch eine Pumpe D verteiltem 01 in die Hilfsmaschine A geregelt, welche
Pumpe durch die- Leitungen d, & und d2 mit der Steuerung 11T und den Kammern
der Relais mit Differentialkolben BI und B2 verbunden ist.
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Das C51 wird durch die Leitung ,»b unter die untere Fläche des Kolbens
derHilfsmaschineA geleitet, während die obere Oberfläche dieses Kolbens durch die
Leitung 9V61 entlastet wird. Auf diese Weise wird die Stangea verschoben, wobei
sie die Achse e mitnimmt, da der Waagebalken E um seinen Schwenkpunkt f an der Stange
des Ventils S2 schwenken kann. Gleichzeitig wird der Waagebalken 0 durch den Stangenteil
d angehoben und parallel mit sich selbst verschoben, wobei er von unten nach oben
die Spitzen Cl und C= mitnimmt. Zufolge Anheben dieser Spitzen senkt sich der Druck
oberhalb der oberen Oberfläche der Differentialkolben zufolge Ansaugen
von
Öl durch die axialen Leitungen bi und b2, woraus sich ergibt, daß die Ventile S1
und S2 angehoben werden; diese Wirkung erhält man zufolge der unmittelbaren Mitnahme
der Spitzen Cl und C2 durch den Waagebalken 0 ohne irgendwelche Verzögerung und
ohne irgendwelchen Kraftaufwand.
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Das Anheben der Achse e hat in bekannter Weise eine Vergrößerung der
Öffnung des Ventils S bewirkt.
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Sobald die Belastung wieder normal wird, treten die umgekehrten Wirkungen
ein. Die Spitzen Cl, -C2 verschließen von neuem die axialen Leitungen b1, b2, das
Druckgleichgewicht stellt sich in den Relais wieder her, und die Ventile S1 und
S2 werden durch die Wirkung der Federn R1, R2 in ihre Normalstellung auf ihre Sitze
zurückgebracht. Gleichzeitig nimmt die Steuerunglld,da derReglerV seine normale
Stellung wieder eingenommen hat, von neuem die in der Abbildung dargestellte Stellung
ein, und das Ventil S kehrt in seine normale Öffnungsstellung zurück.
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Wenn immer sich die Belastung vermindert, was eine Vergrößerung der
Geschwindigkeit hervorruft, ohne daß Veränderungen in dem Werte der Drucke F1 und
P2 auftreten, verschiebt sich die Steuerung 31 im umgekehrten Sinne wie vorher:
der Kolben der Hilfsmaschine A wird der Wirkung des Öles an seiner oberen Oberfläche
ausgesetzt, wobei er dadurch die gesamte Aaisriistung a-al-0 von oben nach unten
mitnimmt, und es treten in der Gesamtanlage die umgekehrten Wirkungen ein, die Ventile
S, S1, S2 werden ihren Sitzen genähert, anstatt von ihnen entfernt zu werden.
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Wenn sich zufolge einer Vergrößerung des Anzapfens von Dampf an der
Austrittsstelle der Hochdruckstufen der DruckPl zu vermindern beginnt, entsteht
eine Verschiebung des Ventils S im Öffnungssinne und im Gegensatz dazu eine Verschiebung
der Ventile S1 und S2 nach ihren Schließstellungen.
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Man sieht in der Tat, daß, wenn sich der Druck PI vermindert, die
Wirkung der Federn R3 zum übergewicht kommt; das hat zur Wirkung, daß die Schwenkachse
o gesenkt wird und dadurch die Spitzen Cl und C2 nach unten mitnimmt, so daß bei
steigendem Druck in der oberen Kammer der Relais die Kolben BI und B2 nach unten
gehen, indem sie die Ventile S1 und S2 in ihre Schließstellung mitnehmen. Das Abwärtsbewegen
der Schwenkachse f bestimmt eine Schwenkung des Waagebalkens E um die Schwenkachse
e und ein Anheben des Ventils S.
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Wenn der Druck P1 sich zufolge einer Verminderung des Anzapfens an
der Austrittsstelle der Hochdruckstufen zu vergrößern beginnt, wird die erzeugte
Wirkung umgekehrt sein; die Ventile S1 und S2 werden von ihrem Sitz entfernt, während
die Achse e aus dem Grunde, daß die Geschwindigkeit sich nicht verändert hat, fest
bleibt, und das Ventil S wird seinem Sitz genähert.
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Es scheint unnötig, die Wirkungen zu beschreiben, die im Falle einer
Verminderung oder einer Vergrößerung des Druckes P= entstehen.
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Wenn man durch Einwirkung auf die Einstellvorrichtungen V1 und V2
die Stangen der Kolben p1 und p2 verlängert oder verkürzt, kann man die Turbine
mit einer Anzapfung Null am Austritt der Hochdruckstufen oder der Mitteldruckstufen
arbeiten lassen, oder besser noch, wenn man. gleichzeitig auf die beiden Spannvorrichtungen
V1 und TT2 einwirkt, kann man jedwedes Anzapfen unterdrücken.
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Abb.2 zeigt schematisch die Anwendung der Erfindung auf eine Turbine
mit einer einigen Anzapfung, die an dem Austritt der Hochdruckstufen gesteuert wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Verbindung gemäß der Erfindung durch den
Waagebalken 0-o zwischen den Spitzen Cl und C2 des Relais mit Differentialkolben
B1 und B2 ausgeführt, wobei der eine Differentialkolben BI unmittelbar mit der Stange
des Einlaßventils S für Frischdampf in die Hochdruckstufen und der andere mit der
Stange des Anzapfventils S2 für den aus den Hochdruckstufen strömenden Dampf- verbunden
ist. Wohl verstanden ist bei diesem Ausführungsbeispiel der in die Kammer
U mündende Stutzen u mit den Hochdruckstufen verbunden. Die Arbeitsweise
ist vollständig gleich der bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen.
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Abb. 3 zeigt schematisch die Anwendung der Erfindung auf eine Mehrdruckturbine.
Die Kupplung ist, wie bei dem AusfÜhrungsbeispiel der Abb.2, zwischen der Spitze
Cl eines Relais mit Differentialkolben B1, = mit dem unmittelbar das Zuleitungsventil
S- für Frischdampf verbunden ist, und der Spitze C2 des Kolbens B2 eines Relais
mit Differentialkolben ausgeführt, mit dem das Speiseventil S2 der Niederdruckturbine
unmittelbar verbunden ist.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen einem festen Punkte und
der Spitze Cl eine Feder R5 zwischengeschaltet, die das Bestreben hat, ein Anheben
der Spitze C2 mit Bezug auf die Spitze Cl durch Schwenken- des Waagebalkens 0-o
um seine Schwenkachse bei Cl sicherzustellen. Diese Anordnung gestattet es dem Ventil
S2, sich anzuheben, bevor das gemeinsame Anheben des Ventils S vor ' sich geht.
Es ist in der Tat, wie man weiß, nötig, deß das Speisen der Turbine durch den Niederdruckdampf,
der entweder
von einem Sammler oder von dem Auspuff einer besonderen
Maschine herkommt, gesichert ist so lange, bis der Druck dieses Niederdruckhilfsdampfes
nicht unter einen bestimmten Wert geht, der durch den Druckregler P2 gesteuert wird.
Sobald der Druck das Bestreben hat, sich unter diesen bestimmten Wert P2 zu senken,
wirkt der Regler dieses Druckes dahingehend, das Ventil S2 auf seinem Sitze zu halten,
während das Ventil S das Bestreben hat, sich zu öffnen.