DE189038C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

189038 KLASSE 14 c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. November 1904 ab.

• Die den Gegenstand der Erfindung bildende Regelungsvorrichtung ist insbesondere für solche, mittels eines elastischen Triebmittels betriebene Turbinen bestimmt, bei denen in die Leitkanäle Ventile eingeschaltet sind, die unabhängig voneinander zwecks Regelung der Triebmittelmenge geöffnet oder geschlossen werden.
Die neue. Regelungsvorrichtung kennzeichnet sich wesentlich dadurch, daß die Steuervorrichtungen der einzelnen Ventile derart miteinander verbunden sind, daß, sobald eine Steuervorrichtung unter dem Einflüsse des Steuermittels umgestellt ,wird, dieselbe gleichzeitig die nächstfolgende Steuervorrichtung einschaltet, d. i. dem Einflüsse des Steuermittels aussetzt, und die vorhergehende Steuervorrichtung ausschaltet, so daß stets nur zwei bezvv. drei Steuervorrichtungen eingeschaltet sind.

. In beiliegender Zeichnung ist

Fig. ι eine Seitenansicht der mit einer Dynamomaschine gekuppelten Turbine, welche eine beispielsweise Anordnung des die Spannung des steuernden Druckmittels beeinflussenden Reglers zeigt. Fig. 2 ist eine abgewickelte Innenansicht desTurbinengehäuses, welche die Anordnung der Druckmittelleitungen zeigt, wobei die Leitkanäle und Steuervorrichtungen durch gestrichelte Linien angedeutet sind. Fig. 2 a ist ein abgewickelter Schnitt durch die Steuervorrichtungen und Turbinenräder, wobei die Stellung der Leitkanäle und Laufschaufeln zu der in Fig. 2 dargestellten entgegengesetzt ist.- Fig. 3 ist ein zu Fig'. 2 gehöriger Vertikalschnitt, welcher die Verbindung der Ventile bezw. Steuervorrichtungen der aufeinanderfolgenden Turbinenräder veranschaulicht. Fig. 4 ist eine Einzeldarstellung eines Ventiles samt zügehöriger Steuervorrichtung, welche auch die praktische Herstellung der Druckmittelleitungen zeigt. Fig. 5 und 6 veranschaulichen weitere bauliche Einzelheiten. Fig. 7 bis 12 zeigen mehrere Ausführungsformen der zu steuernden Ventile. Fig. 13 zeigt in schematischer Darstellung eine Anordnung der Ventile, bei welcher dieselben gruppenweise parallel geschaltet sind und veranschaulicht auch eine abgeänderte Ausführungsform des Spannungsreglers. Fig. 14 zeigt in schematischer Darstellung die mittelbare Steuerung der Ventile des ersten Leitrades einer mehrstufigen Turbine mittels hintereinander geschalteter, nach Art von Relais wirkender Differentialsteuerkolben. Fig. 15 zeigt in schematischer Darstellung die Steuerung der Ventile eines der weiteren Leiträder der mehr-

stufigen Turbine, bei welcher als Steuermittel das in der Turbinenkammer vorhandene Treibmittel ausgenutzt ist.

Die Steuervorrichtung der Einströmventile 14 (Fig. 2) besteht aus einer Reihe von Doppelzylindern 22,23 (Fig· 3)> die ^m dem Deckel 3 zwischen den Einströmkanälen 11 ausgebildet sind. In jedem dieser Zylinder bewegt sich ein Differentialkolben, welcher aus zwei miteinander fest verbundenen Kolben 25 und 26 besteht, von denen der (kleinere) Hochdruckkolben 26 einem konstanten Hochdruck ausgesetzt wird, während der (größere) Niederdruckkolben 25 durch ein Druckmittel von geringerer und wechselnder Spannung beeinflußt wird. Dieses Druckmittel von ■wechselnder Spannung, welches auf den Nie-■ derdruckkolben wirkt, soll im nachfolgenden der besseren Unterscheidung wegen als »Steuermittel« bezeichnet werden. Wenn der Differentialkolben das zugehörige Ventil unmittelbar steuern soll, so wird er mit einer durch eine Stopfbüchse geführten Kolbenstange 27 versehen (s. z. B. Fig. 2, 2 a, 3 und 4). Bei der Ausführungsform nach Fig. 2, 2 a und 3 ist das zugehörige Ventil (Drehschieber) mit zwei Bohrungen (s. auch Fig. 4) und einer in einer entsprechenden Ausnehmung des Deckels drehbaren Kurbel 28 (Fig. 4) versehen, die durch einen Lenker 63 mit der Kolbenstange 27 verbunden ist. Die oberen Zylinderenden sind durch Schraubendeckel 29 abgeschlossen. Die aufeinanderfolgenden, in Fig. 2 und 2 a mit A, B, C, D, E bezeichneten Zylinder sind folgendermaßen verbunden. Von dem oberen Ende der Niederdruckseite 22 des ersten Zylinders A führt eine Leitung 30 zu der Mitte eines Zylinders 31 (Fig. 2), in welchem die Spannung des" Steuermittels geregelt wird. Überdies führt von der Mitte des Niederdruckzylinders 22 des Zylinders A, B, C und je eine Leitung 32 zu dem oberen Ende des Niederdruckzylin-, ders 22 des nächst folgenden B, C, D . . . Befinden sich sämtliche Steuerkolben in ihrer tiefsten Stellung, so sind infolge dieser Anordnungsämtliche Niederdruckzylinder der Reihe A, B, C, D, E . . . mit dem Zylinder 31 verbunden. Die Hochdruckzylinder 23 sind in ähnlicher Weise durch Leitungen 34 verbunden, und zwar führt die Leitung 34 zwischen A und B von dem äußeren Ende des Hochdruckzylinders von A zu einem mittleren Punkt des Hochdruckzylinders von B usw. Der letzte Hochdruckzylinder, ζ. Β. der des Zylinders F' in Fig. 15, ist durch eine Leitung- 33 mit einer Hochdruckquelle von konstanter Spannung z. B. mit dem Kessel verbunden. Der Raum zwischen den beiden Kolben eines jeden Differentialkolbens, welche in ihren zugehörigen Zylindern dampfdicht gleiten, steht mit der Atmosphäre oder einem Kondensator durch je eine Leitung 35 in Verbindung (Fig. 3 und 15), welche zu einer ringförmigen Nut 36 führt. Die Verbindung der Nut 36 mit dem Auspuff ist nicht dargestellt. Hochdruck- und Niederdruckzylinder 22 und 23 sind voneinander durch eine Zwischenwand 37 getrennt (s. Fig. 4), in deren mittlerer Öffnung 38 die die beiden Kolben 25,26 verbindende Stange 24 dicht gleitet. Aus später auseinander zu setzenden Gründen ist in der Zwischenwand eine kleine öffnung 39 (Fig. 4) ausgebildet und die Stange bei 40 derart abgesetzt, daß bei ganz gehobenem Differentialkolben der Niederdruckzylinder sowohl durch Öffnung 39, als auch durch den zwischen dem abgesetzten Stangenende 40 und Öffnung 39 vorhandenen, Zwischenraum mit der Atmosphäre oder dem Kondensator in Verbindung steht.

In dem Zylinder 31 wird, wie bereits oben erwähnt wurde, die Spannung des Steuermittels, der Belastung oder Geschwindigkeit der Turbine entsprechend, in irgendeiner Weise geregelt. Bei der in Fig. 15 dargestellten Ausführungsform wird diese Spannungsregelung durch einen Kolben 41 bewirkt, dessen durch Stopfbüchse 43 nach außen geführte Kolbenstange 42 mit einem go Fliehkraftregler 44, welcher mittels eines Riemens 45 von der Welle 9 getrieben wird (Fig. ι und 13), derart verbunden ist, daß der Kolben eine Drehbewegung und eine Längsbewegung erhält. Der Fliehkraftregler kann von sehr geringen Abmessungen sein, da dessen Arbeitsleistung eine verhältnismäßig kleine ist. In dem Kolben sind einander gegenüber z\vei keilförmige Ausnehmungen oder Kammern L und H ausgebildet, die voneinander vollständig getrennt sind. Die Kammer L steht fortwährend durch eine halbkreisförmige Kolbennut 47 mit einer ins Freie oder in einen Niederdruckbehälter mündenden Leitung 46 in Verbindung-, während Kammer H durch eine ähnliche Nut 49 und Leitung 48 an einem Hochdruckbehälter angeschlossen ist, z. B. an den Kessel. Es mag bemerkt werden, daß die Leitungen 33 und 48 gewünschtenfalls an denselben Hochdruck- n₀ behälter, z. B. an den Dampfkessel, angeschlossen sein können. Die Durchmesser der Hochdruckzylinder 23 der aufeinanderfolgenden Zylinder A, B, C . . . sind nicht gleich, sondern wachsen von A nach E (Fig. 2), eine Anordnung, die zu dem nachstehend beschriebenen Zweck bei Dampfturbinen mit durch Hilfsmaschinen gesteuerten Ventilen schon bekannt ist, während der Durchmesser sämtlicher Niederdruckzylinder der Reihe derselbe ist. Das Steuermittel wirkt auf den Niederdruckkolben, und zwar im Sinne des Öffnens

des zugehörigen Ventiles, während das von Leitung 33 zuströmende Druckmittel auf den - Hochdruckkolben im entgegengesetzten Sinne einwirkt. Die Zunahme der Durchmesser der Hochdruckkolben in den aufeinanderfolgenden Zylindern A, B . .. gewährleistet wie bekannt, ein allmähliches Öffnen der Ventile unter dem Einflüsse des Steuermittels, da die Spannung des Steuermittels, welche gerade genügt, um beispielsweise den ersten Differentialkolben nach abwärts zu bewegen, noch nicht groß genug ist, um den zweiten Differentialkolben nach abwärts zu drücken und erst um einen gewissen Betrag, welcher der der Zunahme des Hochdruckkolbendurchmessers entspricht, steigen muß, damit das nächstfolgende Ventil geöffnet werde. Diese Spannungszunahme des Steuermittels kann beispielsweise für je zwei aufeinanderfolgende Steuerzylinder ⁵/₇ Atm. betragen.

Um den Einfluß des Reglers auf die Spannung' des Steuermittels zu erkennen, werde zunächst von der einfachsten Reglerform ausgegangen, die in Fig. 7 bis 12 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Mündungen der Hochdruckleitung 48 und der Niederdruckleitung 46 in dem Zylinder 31 in demselben Abstand, wie die beiden im Zylinder dicht gleitenden Kolbenringe, angeordnet, so daß, wenn die eine Mündung von dem Kolben geschlossen wird, die andere gleichzeitig geöffnet wird. Der Kolben ist mit der Spindel des Fliehkraftreglers verbunden, befindet sich somit beim Anlassen der Turbine in seiner tiefsten Stellung, so daß die Leitung 46 geschlossen ist, und das hochgespannte Steuermittel aus Leitung 48 in die Leitung 30 strömt. Es werden daher sämtliche Differentialkolben der Steuervorrichtungen A, B, C, D, E . . . nacheinander nach aufwärts bewegt und die zugehörigen Einströmventile g'eöffnet. Bei zunehmender Geschwindigkeit . der Turbine bewegt sich der Kolben 50 nach aufwärts und drosselt mit seinem unteren Ring die Mündung der Leitung'48 und schließt dieselbe schließlich vollständig, während gleichzeitig die Mündung der Niederdruckleitung· 46 geöffnet wird. Dadurch fällt die Spannung des Steuermittels in den Niederdruckzylindern 22 und es tritt in der letzten Steuervorrichtung der Reihe, z. B. in F Fig. 12, welche durch Leitung 33 mit der Hochdruckquelle dauernd verbunden ist, ein Überwiegen des auf den Hochdruckkolben wirkenden Druckes ein. Der Differentialkolben in F wird somit gesenkt und das zugehörige Ventil 14 geschlossen. Es mag bemerkt werden, daß, solange der Differentialkolben in F in seiner Höchststellung sich be- funden hat, der von Leitung 33 kommende Hochdruck nur auf den Hochdruckkolben in F wirkte, dagegen durch diesen Kolben von allen anderen Hochdruckkolben in E, D, C, B und A abgesperrt war. Erst nachdem der Kolben in F gesunken ist, strömt das hochgespannte Druckmittel aus Leitung 33 über Hochdruckzylinder in F und Leitung 34 in den nächstfolgenden Hochdruckzylinder in E. Angenommen, der Druck auf den Hochdruckkolben in F sei gerade genügend -groß gewesen, um den Gegendruck des Steuermittels auf den Niederdruckkolben zu überwinden, so wird der Differentialkolben in E nicht gleich nach dem Kolben in F sinken, weil, wie oben beschrieben wurde, der Durchmesser des Hochdruckkolbens in E etwas kleiner als in F ist. Erst wenn die Spannung des Steuermittels um einen gewissen Betrag, z. B. V₇ Atm., gesunken ist, wird der Kolben in E sinken und das zugehörige Ventil 14 geschlossen. Beim Sinken des Kolbens in E wird der von 33 kommende Hochdruck in den Hochdruckzylinder in D eingelassen und gleichzeitig das Steuermittel von dem Niederdruckzylinder in F abgesperrt. Die die Niederdruckzyliiider in E und F verbindende Leitung 32 steht nach dem Hochgang des Kolbens in D durch Leitung 35 (in F.) mit der Atmosphäre oder dem Kondensator in Verbindung, der Kolben in F ist somit nur auf der einen Seite, d. i. auf der Hochdruckscite, unter Druck. Die Differentialkolben in A und B und C stehen gleichfalls nur auf einer Seite unter Druck, und zwar auf der Niederdruckseite. Denn die Räume zwischen deren Hoch- und Niederdruckkolbeii sind durch die Leitungen 35 mit der Atmosphäre verbunden und das hochgespannte Druckmittel ist durch den Hochdruckkolben in D von dem Hochdruckkolben in C getrennt. Es stehen somit nur in zwei Steuervorrichtungen der ganzen Reihe, d. i. in D und in C (s. die in Fig. 7 bis 12 gezeichnete Stellung), die Differentialkolben auf beiden Seiten unter Druck, alle anderen Differentialkolben sind einseitig, entweder durch den von 33 kommenden konstanten Hochdruck oder durch den von 31 kommenden veränderlichen Steuermitteldruck belastet und daher sozusagen in ihrer Stellung gesperrt. Dies ist ein wesentlicher Vorteil, da dadurch die Wirkungsweise eine sehr stetige wird. Bei einer gewissen Größe der Steuermittelspannung stehen also zwei bestimmte Steuervorrichtungen der Reihe A, B, . . . unter dem Einflüsse der Regelungsvorrichtung, und es entspricht einer bestimmten Steuermittelspannüng eine bestimmte Leistung der Turbine.

Gewünschtenfalls kann man auch die Ventile 15 der Leiträder von dem Regler 44 abhängig machen und zu diesem Zwecke die Differentialkolben nach Art von Relais benutzen (s. Fig. 2, 2 a und 3). Nahe dem Um-

fange sind in den Zwischenwänden 4 zylindrische Bohrungen 51 (Fig. 3) ausgebildet, deren Kolben 53 durch Lenker 54 mit je einem an den vorstehenden Enden der Drehschieber 15 befestigten Kurbelarmen 52 verbunden sind. Die Bohrungen 51 sind oben durch eingeschraubte Deckel 55 (Fig. 3) abgeschlossen. Von der Mitte des Hochdruckzylinders 23 von A und von den Leitungen 34, welche, wie oben beschrieben wurde, zu den Mitten der weiteren Hochdruckzylinder führen, gehen Leitungen 56 aus, die durch Zweigleitungen 57 mit den oberen Enden der Bohrungen 51 verbunden sind. An den unteren Enden stehen die Zylinder 51 mit den Leitkanälen oder den zugehörigen Turbinenkammern in Verbindung, so daß das unterhalb der Kolben 53 eintretende Triebmittel diese Kolben hebt und die Ventile 15 öffnet, wenn bei tief gestellten Differentialkolben .24, d. i. geöffneten Einströmventilen 14, die Leitungen 56 mit der Atmosphäre oder dem Kondensator (durch Leitungen 35) in Verbindung stehen. Wird ein Einströmventil 14 durch Heben des zugehörigen Kolbens 24 geschlossen, so tritt das hochgespannte Druckmittel in die Leitung 56 ein und schließt, indem es die Kolben 53 nach abwärts der Einwirkung des Triebmittels entgegen bewegt, in jedem Leitrad ein Ventil 15.

Man kann die Anordnung so treffen, daß die solchermaßen g-leichzeitig geschlossenen Ventile in der Bahn liegen, welche das Triebmittel bei seinem Durchgang durch die Turbinenräder beschreibt, wie das bei Regelungsvorrichtungen ähnlicher Art bekannt ist. In dieser Weise bietet die verbesserte Regelungsvorrichtung ein sehr einfaches Mittel, um beim Schließen bezw. Öffnen eines Einströmventiles gleichzeitig" je ein A^entil der weiteren Leiträder zu schließen oder zu öffnen. Bei der vorher beschriebenen einfachsten Form des Spannungsreglers ist es erforderlich, daß die Steuermittelspannung- um einen gewissen Betrag (z. B. V₇ Atm.) sich ändere, damit der nächstfolgende Differentialkolben bewegt werde und sein Ventil öffne oder schließe. Es findet somit nur eine grobe Regelung in gewissen Intervallen statt, und zwar durch vollständiges Ein- oder Ausschalten einer Einströmdüse oder eines Leitkanals. Um eine feinere Regelung durch periodisches und in der Zeitdauer veränderliches Öffnen und Schließen eines Ventiles zu erzielen, wird dem Spannungsregler die in Fig. 2 und 15 dargestellte Form gegeben. Der Kolben ist hier, wie bereits oben beschrieben wurde, mit zwei Kammern H und L ausgebildet, von denen die erstere mit einer Hochdruckquelle, z. B. dem Kessel, die letztere mit einer Niederdruckquelle, z. B. dem Auspuff oder der Atmosphäre, in Verbindung steht. Bei der Drehung' des Kolbens tritt die Leitung 30 abwechselnd mit der Kammer L und H in Verbindung, wodurch die Spannung des Steuermittels beeinflußt wird. Im wesentlichen wirkt der Kolben 41 in ' ähnlicher Weise drosselnd, wie der Kolben 50 nach Fig. 7, doch wird hier je nach der Höhenstellung des Kolbens der Eintritt des hochgespannten Druckmittels in die Kammer H bezw. der Auspuff des Druckmittels aus Kammer L ins Freie oder in den Kondensator beschränkt. Von einer gewissen Bedeutung ist auch die Umdrehungsgeschwindigkeit des Kolbens, indem sie die Druckschwankungen, denen das Druckmittel in Leitung 30 ausgesetzt ist, beeinflußt. Es ist klar, daß, wenn sich der Kolben sehr langsam dreht, die Spannung in der Leitung 30, den Verbindungsleitungen 32 und den Zylindern 22 abwechselnd die Größe der Spannung in der Kammer H und L annehmen würde. Die Druckschwankung des Steuermittels würde somit der Differenz der Spannungen in den beiden Kammern /-/ und L gleich sein. Dreht sich jedoch der Kolben mit einer beträchtlichen Geschwindigkeit, so ist nicht, -genügende Zeit zu einem vollkommenen Druckausgleich vorhanden, die Druckschwankungen des Steuermittels sind verhältnismäßiggering und der mittlere Druck desselben hängt von der relativen Stellung des Kolbens ab. Infolge der Druckschwankungen des Steuer mittels erhält einer der Differentialkolben bei jeder Umdrehung des Reglers eine hin- und hergehende Bewegung und öffnet und schließt das zugehörige Ventil abwechselnd. Es mag bemerkt werden, daß bei dieser Anordnung- nicht bloß zwei Differentialkolben, wie zuvor, unter dem Einflüsse der Regelungsvorrichtung stehen, d. i. auf beiden Seiten unter Druck sind, sondern drei, nämlich der unter dem Einflüsse der Druckschwankungen hin- und hergehende Kolben und die beiden benachbarten Kolben. Durch diese in der Zeitdauer veränderlich hin- und hergehende Bewegung eines Kolbens wird die Menge des eingelassenen Triebmittels der jeweiligen Belastung der Turbine ganz genau angepaßt und eine vollkommene Regelung erzielt, während sonst nur bei bestimmten Belastungen vollkommenes Gleichgewicht zwischen Belastung und Arbeitsleistung herrschen könnte.

Ein Teil der Ventile ist dauernd geöffnet, ein Teil der Ventile ist dauernd geschlossen.

Der Umstand, daß alle Kolben mit Ausnahme der dem Einflüsse beider Spannungen ausgesetzten, gegen die Steuermittel oder gegen die Hochdruckleitung gesperrt sind, ist bei dieser Einrichtung von großem Vorteil. Beim Ein- oder Ausschalten der aufeinanderfolgenden Vorrichtung-en A, B, C . . .

ändert sich die Leitungslänge und somit auch j das Fassungsvermögen derselben. Um den Einfluß dieser Änderung auszugleichen, sind die Kammern H und L keilförmig ausgebildet und entgegengesetzt angeordnet, so daß bei axialer Verschiebung des Reglerkolbens die Zeit, während welcher die Leitung mit den Kammern in Verbindung steht, sich ändert. Werden bei der dargestellten Ausführungsform des Spannungsreglers die Ventile 15 der Leiträder in der vorher beschriebenen Weise (Fig. 2) mit den Steuervorrichtungen der Einlaßventile 14 verbunden, so -wird auch in dem Leitrad jeder Stufe ein Ventil absatzweise geöffnet und geschlossen.

Bei der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform werden- die Ventile 14 durch das in seiner Spannung wechselnde Steuermittel mittelbar beeinflußt, und zwar in ähnlicher Weise wie die Ventile 15 bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung. Die Drehschieberkurbeln 28 sind durch Lenker 58 mit den Hochdruckkolben 26 der Differentialkolben 24 verbunden, deren Niederdruckzylinder durch Leitungen 59 mit den Leitungen 34 in Verbindungen stehen, die zwei benachbarte Hochdruckzylinder 23 der Differentialkolben A', B', C', D' usw. verbinden. Diese Differentialkolben werden in der beschriebenen Weise durch den aus Leitung 30 kommenden wechselnden Steuermitteldruck einerseits und den aus Leitung 33 kommenden konstanten Hochdruck andererseits gesteuert und wirken hierbei als Ventile, indem sie den Eintritt des aus Leitung 33 kommenden konstanten Hochdruckes in die Leitungen 59 gestatten oder absperren. Diejenigen Differentialkolben A, B und C, . deren zugehörige Differentialkolben A'', B'', C durch den Steuermitteldruck nach abwärts bewegt worden sind, stehen auf der Niederdruckseite durch Leitungen 59 und 35 mit der Atmosphäre in Verbindung und werden daher durch den auf die Hochdruckseite wirkenden Treibmitteldruck in der gehobenen Stellung gehalten, so daß sie die zugehörigen Ventile 14 offen halten. Die Kolben D', E'', F' befinden sich in der oberen Grenzstellung' und die zugehörigen Kolben D, E, F halten daher unter dem Einflüsse des auf ihre Niederdruckseiten wirkenden, von Leitung 33 kommenden Druckes die zugehörigen Ventile 14 geschlossen.

Fig. 15 veranschaulicht eine Anordnung,

bei welcher die Ventile 15 eines Leitrades durch den wechselnden Druck des Treibmittels gesteuert werden. Die Einrichtung ist im wesentlichen die gleiche wie in Fig. 14, und die Steuerung ist wiederum eine mittelbare, indem die Differentialkolben A'', B'', C ...

als Ventile wirken. Der Hochdruckzylinder des letzten Differentialkolbens F' steht durch Leitung 60 mit einem Behälter in Verbindung, in welchem eine hohe konstante Spannung herrscht. Der Niederdruckzylinder des ersten Differentialkolbens A' der Reihe ist jedoch, anstatt mit dem Spannungsregeier, durch Leitung 6o^a mit der oberen Turbinenkammer verbunden. Da der Druck des Treibmittels in dieser Turbinenkammer durch das Öffnen und Schließen der Einströmventile 14 beeinflußt wird, so stehen auch die Ventile 15 mittelbar unter der Einwirkung des Spannungsreglers. In ähnlicher Weise könnten die Ventile der weiteren Leiträder der Turbine durch den Kammerdruck in den vorhergehenden Kammern gesteuert werden. Bei dieser Anordnung ist es nicht erforderlich, daß die Hochdruckzylinderdurchmesser verschiedene Größen haben.

Wird das Treibmittel durch Öffnen der Ventile 14 in die erste Turbinenkammer eingelassen, welche von der nächstfolgenden Kammer durch die in Fig. 15 veranschaulichte Zwischenwand getrennt sein möge, so steigt der Druck in dieser ersten Kammer zuerst bis zu einem gewissen Betrage, und es wird sodann der Differentialkolben A' nach abwärts bewegt und das erste Ventil 15 geöffnet. Vorausgesetzt, daß hierdurch der Kammerdruck nicht sinkt, sondern infolge anderer Verhältnisse, Belastung der Turbine usw. wiederum steigt, so werden die, weiteren Differentialkolben B'', C . . . nacheinander umgestellt, bis eine genügende Zahl von Ventilen 15 geöffnet ist, um den Kammerdruck unterhalb einer gewissen Grenze zu halten.

Eine besondere Bauart des Differentialzylinders · und -kolbens ist in Fig. 4 dargestellt. Die Niederdruckkammer 22 wird durch einen Zylinder 61 gebildet, der in eine entsprechende Bohrung des Turbinendeckels eingesetzt ist und eine Stopfbüchse 62 zur Abdichtung der nach abwärts verlängerten und mit der Drehschieberkurbel durch einen Lenker 63 verbundenen Kolbenstange 2¹J trägt. Die Niederdruckkammer 22 ist durch eine Zwischenscheibe 37 von .der Hochdruckkammer 23 g'etrennt, die in einer die Bohrung des Turbinendeckels abschließenden Schraubenkappe ausgebildet ist. Die Scheibe 37 ist durch die Schraubenkappe 164 festgehalten und außer der Kolbenstangenöffnung 38 mit einer Öffnung 39 versehen. In der oberen Grenzstellung des Differentialkolbens steht die Hochdruckkammer 23 mit dem oberhalb des Niederdruckkolbens befindlichen Teil der Niederdruckkammer und der ins Freie oder in einen Kondensator- mündenden Leitung 35 durch die Öffnung 39 und durch den zwischen Öffnung 38 und dem abgesetzten Kolbenstangenteil 40 verbleibenden Spalt in Verbindung. Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform

der Verbindung des in Fig. 4 dargestellten Zylinders mit den anderen Zylindern. Die beiden Leitungen 34 sind, wie aus Fig. 4 zu ersehen, der einfacheren Herstellung halber auf derselben Seite des Zylinders angeordnet und radial nach außen geführt. Das äußere Ende der oberen Leitung 34 ist mit dem Ende der unteren Leitung 34 des nächstfolgenden Zylinders verbunden, während das äußere Ende der unteren Leitung 34 mit dem äußeren Ende der oberen Leitung 34 des vorhergehenden Zylinders in Verbindung steht. Die Leitungen 32 sind in derselben Weise ausgeführt. Es empfiehlt sich, die radialen Teile der Leitungen 34 und 32, sowie die Leitungen 35 von außen her, und zwar zweckmäßig nach dem Einsetzen der Zylinder 61, der Scheiben 37 und der Kappen 29 bezw. 164 auszubohren und sodann die äußeren Leitungsenden durch Ausschneiden oder Fräsen entsprechender Nuten in der Außenfläche des Gehäuses zu verbinden. Diese Nuten werden hierauf durch entsprechende Streifen 65 (Fig. 6) nach außen abgeschlossen, die verlötet oder in anderer Weise abgedichtet und überdies durch den äußeren Mantel 1 gehalten werden, welcher auf das innere Gehäuse genau paßt.

Wenn bei der Aufwärtsbewegung des Differentialkolbens der Niederdruckkolben 25 über die Mündung der oberen Leitung durch 32 tritt, so strömt das den Kolben nach aufwärts bewegende Druckmittel in den nächstfolgenden Niederdruckzylinder 32 ein. ■ Infolgedessen \vürde die Aufwärtsbewegung des KoI-bens etwas verzögert oder sogar unter Umständen auch ganz aufgehalten werden, wenn nicht ein Ausgleich dadurch stattfände, daß* gleichzeitig¹ der Hochdruckkolben 26 die Mündung der unteren Leitung 34 freigibt, so daß eine gewisse Druckmittelmenge unter den Hochdruckkolben tritt und die Aufwärtsbewegung fördert. Diese Druckmittelmenge kann nur durch die kleine Öffnung 39 ins Freie entweichen, da die Kolbenstange 24 in der Öffnung 38 dampfdicht gleitet, behält somit ihre Spannung so lange, bis der Differentialkolben seine höchste Stellung erreicht hat, worauf sie erst durch den Spalt zwischen 40 und 38 austritt. Um eine zuverlässige Bewegung des Kolbens, insbesondere ein rasches Angehen zu erzielen, sind die Kolbenenden am Umfang etwas kegelförmig ausgebildet.

Die Fig. 7 bis 12 zeigen verschiedene Ausführungsformen der gesteuerten Ventile und deren Verbindung mit den Differentialkolben. Fig. 7 zeigt ein gewöhnliches Tellerventil, Fig. 8 ein entlastetes Doppelsitzventil, Fig. 9 ein Kolbenventil, Fig·. 10 einen Drehschieber, Fig. 11 einen gewöhnlichen Absperrschieber und Fig. 12 eine Drehklappe.

Im vorstehenden wurde stets angenommen, daß sämtliche Ventile der mehrstufigen Turbine durch einen einzigen Spannungsregler beeinflußt werden. Man kann jedoch die Ventile nach Gruppen teilen und jede Gruppe mit einem besonderen. Spannungsregler verbinden. Zwei oder mehrere Spannungsregler könnten dann auch miteinander gekuppelt Averden.

Fig. 13 zeigt eine gemischte Reihen- und Parallelschaltung der Ventile eines Rades. Wie ersichtlich, sind die Ventile in Gruppen angeordnet, welche parallel geschaltet sind. Die Ventile Ä, B, C bezw. D, E, F in jeder Gruppe sind hintereinander geschaltet. Man kann diese Schaltung zweckmäßigerweise derart durchführen, daß man ringförmige Leitungen 30 bezw. 33 im Gehäuse der Turbine herstellt und dieselben durch kurze Zweigleitungen mit den ersten bezw. letzten Ventuen jeder Gruppe verbindet. Die entsprechenden Ventile (z. B. A und D) der Gruppen werden hier, vorausgesetzt daß bei denselben das Verhältnis der Kolbendurchmesser das gleiche ist, zu gleicher Zeit zur Wirkung kornmen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Schwankungen der Steuermittelspannung in den Niederdruckzylindern den Schwankungsspannungen im Spannungsregeier genauer folgen und nicht durch lange Leitungen abgeschwächt werden. Bei der hier dargestellten Anordnung ist auch eine abgeänderte Ausführungsform des Spannungsreglers veranschaulicht, bei welcher der Kolben 68 mit einem spiralförmigen, in sich geschlossenen Ring 67 versehen ist, der den Zylinderraum in zwei getrennte Kammern teilt.

Claims (7)

Patent-Ansprüche:

1. Regelungsvorrichtung für Dampfoder Gasturbinen mit teilweise^ Beaufschlagung durch einzeln oder in Gruppen regelbare Düsen oder Leitvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtungen der einzelnen Ventile derart miteinander verbunden sind, daß, sobald eine dieser Steuervorrichtungen unter dem Einflüsse des Steuermittels umgestellt wird, sie gleichzeitig die nächstfolgende Steuervorrichtung dem Einflüsse des Steuermittels aussetzt und die vorhergehende Steuervorrichtung ausschaltet, so daß stets nur zwei (gegebenenfalls drei) Steuervorrichtungen eingeschaltet sind.

2. Regeluhgsvorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke einer feinen Regelung die Spannung des Steuermittels rasch und im entgegengesetzten Sinne aufeinanderfolgenden Schwankungen unterworfen wird, um ein absatzweises und in der Zeitdauer ver-

änderliches Öffnen und Schließen des jeweilig unter dem Einflüsse der Regelungsvorrichtung stehenden?' Ventiles (bezw. Ventilgruppe) zu erzielen.

3. Regelungsvorrichtung- nach Anspruch i, bei welcher die Ventile mittelbar oder unmittelbar durch Differentialkolben gesteuert werden, welche durch das auf die Niederdruckseiten wirkende Steuermittel in dem einen Sinne und durch ein auf die Hochdruckkolben wirkendes Druckmittel von konstanter und höherer Spannung in entgegengesetztem Sinne bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederdruckzylinder des Differentialkolbens des ersten (zuerst zu öffnenden) Ventiles der Reihe mit der Steuermittelquelle, der Hochdruckzylinder des Differentialsteuerkolbens des letzten Ventiles mit einer Quelle konstanter Hochspannung verbunden ist, und zwei aufeinanderfolgende Zylinder (Hochdruck- oder Niederdruckzylinder) durch je eine Leitung (39 und 32) derart in Verbindung stehen, daß das Durchströmen des Druckmittels aus «dem einen in den nächstfolgenden Zylinder von der Kolbenstellung abhängig ist, und zwar so, daß, wenn ein Differentialkolben durch den Steuermitteldruck eingestellt wird, gleichzeitig der Steuermitteldruck in den nächstfolgenden Niederdruckzylinder eingelassen und das hochgespannte Druckmittel von dem vorhergehenden Hochdruckzylinder der Reihe abgesperrt wird.

4. Regelungsvorrichtung· nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den beiden Kolben des Differentialsteuerkolbens mit der Atmosphäre oder einem Kondensator in Verbindung steht, so' daß sämtliche Differentialsteuerkolben, mit Ausnahme der bei Änderung der belastung jeweilig zur Wirkung kommenden Differentialsteuerkolben, durch den einseitig wirkenden Steuermitteldruck oder konstanten Hochdruck gesperrt ge- 45 halten werden.

5. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckzylinder und der Niederdruckzylinder des Differentialsteuerkolbens durch eine Zwischenwand getrennt sind und für gewöhnlich nur durch eine kleine Öffnung in dieser Zwischenwand in Verbindung stehen, dagegen beim Umstellen des Kolbens unter dem Einflüsse des Steuermittels am Ende des Kolbenhubes durch einen ringförmigen Spalt zwischen Kolbenstange und mittlerer Öffnung der Zwischenwand in Verbindung treten, zu dem Zwecke, einen vollständigen Druckausgleich erst am Ende des genannten Hubes zu gestatten.

6. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentialsteuerkolben die Einströmventile (14) unmittelbar und gleichzeitig die Ventile (15) der weiteren Leiträder mittelbar regeln, indem das in den Hochdruckzylindern der Differentialsteuerkolben wirkende Druckmittel von konstanter Spannung beim Umstellen des Differentialsteuerkolbens in die Steuerzylinder der Ventile (15) durch eine Leitung eintritt, deren Verbindung mit der Quelle konstanter Spannung vorher durch den Hochdruckkolben des Differentialsteuerkolbens gesperrt war.

7. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen für die Zylinder aus geraden, von der Außenseite des Gehäuses auszubohrenden radialen Kanälen bestehen, die durch entsprechende, an der Außenfläche des Gehäuses ausgebildete und mittels Leisten nach ■ außen abgeschlossene Nuten in Verbindung stehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.

gedruckt If) Der RBicrisbnucKEREi.