DE549649C - Dampfturbine zum Antrieb von Wechselstromerzeugern fuer die Zwecke der Signaluebertragung mit abgestimmten Kreisen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 29. APRIL 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14 c GRUPPE

L746401I14C

C. Lorenz Akt.-Ges. in Berlin-Tempelhof*)

mit abgestimmten Kreisen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. März icpo, ab

Es ist bereits bekannt, auf fahrenden Zügen z. B. die für die Beleuchtungszwecke erforderlichen Ströme mittels einer Dampfturbine zu erzeugen. Die Regelung der Umdrehungsgeschwindigkeit dieser Einrichtung wurde bisher durch einen Fliehkraftdüsenregler bewirkt, der jedoch infolge seiner geringen Abmessungen an den Eintrittsstellen des Dampfes empfindlich ist und durch irgendwelche Unreinigkeiten, wie Ölansatz, Wassertropfer], im zugeführten Dampf leicht verstopft wird. Hierdurch wird ein plötzliches Abfallen der Umdrehungsgeschwindigkeit der Dampfturbine und infolgedessen auch ein Abfall der erzeugten Spannung, besonders aber der Frequenz, verursacht. Letztere Erscheinung ist zwar bei Verwendung der Dampfturbine zur Erzeugung des Lichtstromes ohne wesentliche Bedeutung, sie wird jedoch unangenehm, wenn die Dampfturbine, wie in letzter Zeit vorgeschlagen wurde, gleichzeitig dazu verwendet wird, die für die Zwecke der Signalgebung mit abgestimmten Kreisen benötigten Wechselströme zu erzeugen. In diesem Falle muß auf eine unbedingte Aufrechterhaltung der Frequenz des Wechselstromes geachtet werden, da bei der geringsten Änderung der Resonanzfrequenz durch die obenerwähnten Mängel in der Regelung ein ungewolltes Anhalten des Zuges auf freier Strecke stattfinden könnte.

Gemäß der Erfindung soll die Regelung der Drehzahl der Dampfturbine nicht mehr durch Steuerung der Dampfzufuhr mittels des obenerwähnten Fliehkraftdüsenreglers erfolgen, sondern es soll mit der Turbine eine Wirbelstrombremse gekuppelt werden, die ihrerseits von einem Fliehkraftkontaktregler gesteuert wird. Die Wirbelstrombremse nimmt dabei stets so viel Leistung auf, als erforderlich ist, um in Verbindung mit den angetriebenen Maschinen die Dampfturbine derart zu belasten, daß deren Drehzahl immer dieselbe bleibt. Da der Fliehkraftkontaktregler die Drehzahl der Turbine ununterbrochen tirrill- +S artig abtastet und bei jeder kleinsten Änderung der Drehzahl augenblicklich eine entsprechende Verstellung der Bremswirkung der Wirbelstrombremse bewirkt, können Drehzahländerungen, wie sie beispielsweise durch Belastungsschwankungen der mit der Turbine gekuppelten Maschine oder durch Änderungen in der Dampfzufuhr verursacht werden könnten, praktisch überhaupt nicht auftreten.

Um die Größe der verwendeten W^rirbelstrombremse auf ein möglichst geringes MaB zu· beschränken, ist es erwünscht, daß der die Umdrehungszahl der Dampfturbine bedin-

*) Von dem Patentsitcher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. e. h. Karl Schmidt in Berlin-Lichtenrade.

gende Dampfdruck möglichst gleichbleibend gehalten wird, damit die Wirbelstrombremse nur innerhalb eines geringen Regelbereiches zu arbeiten hat. Es wird daher gemäß S der weiteren Erfindung vorgeschlagen, den die Dampfturbine antreibenden Dampfdruck durch einen an sich bekannten, wenig empfindlichen Dampfdruckregler, z.B. ein Drosselventil, annähernd gleichbleibend zu halten. to Die verhältnismäßig geringen Schwankungen des Dampfdruckes, welche nicht durch diesen Regler beseitigt werden, können in ihrer Auswirkung auf die Umdrehungsgeschwindigkeit nun durch eine verhältnismäßig kleine Wirbelstrombremse gemäß der obenerwähnten Erfindung behoben werden.

Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, zur Verwertung der Abfallenergie einer Wasserkraftanlage mit der Wasserturbine zo eine Wirbelstrombremse zu kuppeln und die in dieser erzeugte Wärme zur Warmwasseroder Dampfbereitung auszunutzen. Die Leistung der Wirbelstrombremse soll dabei von Hand eingeregelt werden. Mit einer solchen Vorrichtung ist es aber unmöglich, eine derartige gleichbleibende Drehzahl zu erhalten, wie sie zum Antrieb von Wechselstromerzeugern für die Zwecke der induktiven Signalübertragung mit abgestimmten Kreisen notwendig ist. Die Regelungsgenauigkeit würde auch dann nicht ausreichen, wenn die Wirbelstrombremse durch einen normalen Fliehkraftschalter gesteuert werden würde, denn die Drehzahl des Erzeugers für die Signalfrequenz muß auf etwa ¹Z₁₀₀ °/₀ gleichbleibend gehalten werden. Diese Aufgabe kann vielmehr nur ein nach dem Tirrillprinzip arbeitender Fliehkraftkontaktregler in Verbindung· mit einer Wirbelstrombremse erfüllen.

In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung schematisch dargestellt. Es bedeutet DT eine Dampfturbine, deren Dampfdruck durch einen der bekannten Dampfdruckregler, z. B. Drosselventil Dr, gleichbleibend gehalten wird. Auf der gleichen Welle mit der Dampfturbine sitzt der Gleichstromanker des Stromerzeugers G mit dem Kollektor K, auf dem die Bürsten B_x und B₂ schleifen. In Selbsterregerschaltung, also parallel zu den Bürsten, liegt die Gleichstromerregerwicklung E der Maschine. Mit W ist die in den Polschuhen der Maschinen untergebrachte Mittelfrequenzwindung, von der der Mittel frequenzstrom für die Signalzwecke entnommen wird, bezeichnet. Mit der Bürste B₁ ist der Schleifring 5¹J des Fliehkraftkontaktreglers Z verbunden, der seinerseits mit dem Kontakt 2 des Reglers in Verbindung steht und über den auf der Reglerscheibe angeordneten Widerstand R mit dem Schleifring S₂ in leitender Verbindung steht, der den Stromkreis über die Erregerwicklung We der Wirbelstrombremse WB, welche ebenfalls mit der Dampfturbine gekuppelt ist, zur Bürste B₂ des Kollektors K schließt. Im normalen Betriebszustand werden" die Kontakte 1 und 2 des Reglers bei jeder Umdrehung der mit der Dampfturbine DT gekuppelten Welle einmal geschlossen und geöffnet und dadurch einmal der im Erregerkreis der Wirbelstrombremse WB liegende Widerstand R kurzgeschlossen, das andere Mal geöffnet. Da sich die durch das periodische Einschalten des Widerstandes R an der Erregerwicklung der Wirbelstrombremse liegende Spannung in äußerst kurzen Zeitabschnitten ändert, bewirkt die Wirbelstrombremse eine gleichbleibende Abbremsung der Turbinenwelle mit einer Bremsleistung, welche der an der Erregerwicklung We der Wirbelstrombremse liegenden mittleren Spannung entspricht. Bleibt die Drehzahl der Dampfturbine gleich, so ändern sich auch die Kontaktöffnungs- und -schließungszeiten des Drehzahlreglers nicht, und die Bremswirkung der Wirbelstrombremse bleibt ebenfalls dauernd dieselbe. Tritt nun aber beispielsweise eine kleine Erhöhung der Turbinendrehzahl ein, so bleibt der Reglerwiderstand R während jeder Umdrehung längere Zeit kurzgeschlossen, und die Folge ist, daß sich die mittlere, an der Erregerwicklung We der Wirbelstrombremse liegende Spannung um einen entsprechenden Wert erhöht. Dadurch tritt eine stärkere Bremswirkung der Wirbelstrombremse auf, durch welche die Turbinendrehzahl sofort wieder auf das normale Maß gebracht .wird. Irgendwelche Trägheitserscheinungen des Feldes der \¥irbelstrombremse können infolge der tirrillartigen Wirkung des Reglers nicht auftreten, so daß sich jede Veränderung der Kontaktschließungsdauer des Reglers augenblicklich auf die Bremswirkung der Wirbelstrombremse auswirkt. Im umgekehrten Falle, d. h. wenn die Turbinendrehzahl infolge einer Belastungszunahme des Stromerzeugers G etwas sinkt, wird die Kontaktschließungsdauer des Reglers Z kürzer, d. h. der Reglerwiderstand R ist kürzere Zeit kurzgeschlossen. Dies hat zur Folge, daß das Feld der Wirbelstrombremse um einen der Kontaktschließungsdauer des Reglers entsprechenden Betrag verringert wird und daher die Wirbelstrombremse die Turbinenwelle weniger abbremst. In diesem Falle steigt die Drehzahl der Turbine wieder, bis der Fliehkraftkontaktregler Z in seinem günstigsten Regelbereich arbeitet, d. h. bis die Kontaktöffnungs- oder -schließungszeiten einander annähernd gleich sind und die Dampfturbine mit der Solldrehzahl läuft.

Durch die beschriebene Einrichtung ist demnach eine äußerst genaue Aufrechterhaltung der Turbinendrehzahl oder der Frequenz des im Stromerzeuger Gerzeugten Mittelfrequenzstromes gewahrleistet und eine tirrillartige Schnellregelung der Drehzahl von Dampfturbinen geschaffen.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ίο i. Dampfturbine zum Antrieb von

   Wechselstromerzeugern für die Zwecke der Signalübertragung mit abgestimmten Kreisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Dampfturbine durch eine mittels eines Fliehkraftkontaktreglers gesteuerte Wirbelstrombremse geregelt wird.
2. 2. Dampfturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Wirkung des Fliehkraftkontaktreglers die Turbinendrehzahl durch Regelung der Dampfzufuhr mittels einer an sich bekannten Regelungsart, z. B. Drosselregelung, annähernd gleichbleibend gehalten wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen