Einrichtung zur Regelung der Leistung elektrischer Kraftwerke. Vorliegende Erfindung betrifft eine Ein richtung zur Regelung der Leistung elek trischer Kraftwerke, bei welchen ein Feld regulierwiderstand des Generators mittelst eines Servomotors mit einem Steuerorgan be tätigt wird, das unter dem Einfluss des Ge schwindigkeitsreglers der Antriebsmaschine steht.
Bei der Einrichtung gemäss der Erfin dung wird der Steuerkörper des Steuer- organes nur vom Geschwindigkeitsregler der Antriebsmaschine verstellt.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für dieselelektrische Triebfahrzeuge, wo ein Verbrennungsmotor einen elektrischen Gene rator antreibt, dessen Strom zur Speisung der Fahrmotoren des Fahrzeuges dient, wo jede Änderung der Betriebsverhältnisse eine An- derung des von den Fahrmotoren aufgenom menen Stromes zur Folge hat. Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes Regulier einrichtungen für dieselelektrische Kraftan lagen, deren Antriebsmotor ein Brennstoff regulierventil aufweist, das vom Maschinen regler beherrscht wird.
Fig. 1 zeigt eine Regeleinrichtung im Schnitt; Fig. 2 zeigt die Mündung eines Kanals; Fig. 3 und 4 zeigen schematisch zwei wei tere Einrichtungen; Fig. 5 zeigt den Aufriss einer LA inrich- tung zur Änderung der Belastung der Ver brennungskraftmaschine; Fig. 6 zeigt eine Draufsicht zu Fig. 5; Fig. 7 zeigt einen Schnitt nach Linie VII-VII in Fig. 5; Fig. 8 zeigt eine Einzelheit der Fig. 5 im Aufriss;
Fig. 9 zeigt im Schnitt nach Linie IX-IX der Fig. 10 eine andere Einrichtung zur Änderung der Belastung des Verbren- nungSmotors; Fig. 10 ist ein Schnitt nach Linie X-X in Fig. 9.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrich tung ist der Drehschieber 2 des Steuer- organes 1 mit dem Drehzahlregler der An triebsmaschine gekuppelt, die Zeichnung zeigt weder die Antriebsmaschine noch den Regler oder die Kupplung, und steuert die zwei Kanäle 3, 4 im Gehäuse 5. Zwischen den beiden Kanälen 3 und 4 ist ein Ölzu- fuhrkanal 6 und zu beiden Seiten des Kanal paares 3, 4 sind Ölauslasskanäle 7, 8 angeord net. Die Kanäle 3, 4 sind durch Rohrleitun gen 9, 10 in Verbindung mit zwei Kanälen 11, 12 in einem zylindrischen, vertikalen Ge häuse 13, welches einen Kolbenschieber 14, sowie Kanäle 15, 16 aufweist.
Der Kanal 15 ist mit dem Kanal 11 auf gleicher Höhe, während der Kanal 16 etwas tiefer als der Kanal 12 angeordnet ist. Die Kanäle 15 und 16 sind mittelst Rohrleitungen 17, 18 mit Kanälen 24 und 25 in einem zylindrischen Gehäuse 20 des Servomotors 19 verbunden, in welchem ein Flügel 21 mit einer Nabe 21a auf einer Welle 22 befestigt ist, die den nicht dargestellten Feldregulierwiderstand des Generators einstellt.
Der Flügel 21 ist aussen zwecks besserer Abdichtung am Gehäuse 20 verbreitert. Die Nabe 21a berührt eine Trennwand 23 im Ge häuse 20. Durch die Drehung des Flügels 21 des Servomotors 19 im Uhrzeigersinn wird das Feld in nicht gezeichneter Weise ge schwächt und umgekehrt.
Das Kölbenschiebergehäuse 13 hat über den Kanälen 11 und 15 auf gleicher Höhe noch zwei weitere Kanäle, wovon der eine, 26, mit einer Ölzuführungsleitung 28 und der andere, 27, mit der zum Servomotor 19 gehenden Leitung 17 verbunden ist, während unter den Kanälen 11 und 15 noch Kanäle 29, 30 angeordnet sind, von denen der eine 29 mit einer Ölauslassleitung 31 und der an dere mit der zum Servomotor 19 führenden untern Leitung 18 verbunden ist. Die Lei tung 18 steht ausserdem vermittelst eines Rückschlagventils 32 mit einem andern Kanal 33 in Verbindung, welcher im Kolben schiebergehäuse 13 mit dem Kanal 12 auf gleicher Höhe angeordnet ist. Das Rück schlagventil verhindert das Überströmen von Öl durch den Kanal 33 in den Servomotor 19.
In der durch die strichpunktierte Linie a - welche die Oberkante des Schiebers 14 darstellt - bezeichneten Stellung setzt der Schieber 14 die Kanäle 26, 27 und die Kanäle 29, 30 miteinander in Verbindung und hält die andern Kanäle geschlossen; in .der gezeichneten Stellung sind die Kanäle 26, 27, 29 und 30 geschlossen und die Kanäle 11 und 15 bezw. 12, 16 und 3'3 miteinander in Verbindung, während in einer dritten, durch die strichpunktierte Linie b bezeichne ten Stellung die Kanäle 16, 26, 27 und 29, 30 geschlossen und -die Kanäle 11 und 15, sowie die Kanäle 12 und 33 miteinander ver bunden sind.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt: Bei normalem Betrieb befindet sich der Kolbenschieber 14 in der voll ausgezogenen Stellung, in welcher das Gehäuse des Dreh schiebers- 5 mit dem Servomotor 19 verbun- .den ist.
Wenn der Regler bei einer Ent lastung die Brennstoffzufuhr vermindert, dreht er den Drehschieber 2 im Sinne des Uhrzeigers, so dass die Kanäle 3 und 4 ge öffnet und der Kanal 3 mit dem Ölauslass- kanal 7 und der Kanal 4 mit dem Ölzufuhr- kanal 6 verbunden werden;
'.das -Öl fliesst durch die Leitung 10, den Kanal 12 ins Kol- benschiebergehäuse 14 und durch den Kanal 16, die Leitung 18 und den Kanal 25 auf .die untere Seite des Servomotors 19, während von der obern Seite des Servomotors Öl durch den Kanal 24 die Leitung 17 und den Kanal 15 in :das Kolbenschiebergehäuse und von dadurch den Kanal 11 die Leitung 9 und den Kanal 3 in das Drehschiebergehäuse und zum blauslasskanal.7 fliesst.
Infolgedessen wird der Flügel 21 des Servomotors in der dem Uhrzeigersinne entgegengesetzten Rich tung gedreht und das Generatorfeld ver stärkt. Die Belastung wird auf diese Weise erhöht, so dass die Maschine sich verlangsamt und der Regler die Brennstoffzufuhr erhöht und den Drehschieber in umgekehrter Rich tung bewegt. Infolgedessen schliesst dieser die Kanäle 3 und 4 und die Bewegung des Servomotors wird langsamer und hört ganz auf, wenn die genannten Kanäle vollständig geschlossen sind. Damit ist der Servomotor 19 vollständig stillgesetzt.
Bei einer weite ren Bewegung des Drehschiebers 2 werden die Kanäle 3 und 4 in seinem Gehäuse wie der geöffnet, aber der Kanal 3 mit dem Öl zufuhrkanal 6 und der Kanal 4 mit dem Ölauslasskanal 8 verbunden und das Öl fliesst in umgekehrter Richtung durch die Leitung 9, die Kanäle 11 und 15 und die Leitung 17 auf die obere Seite in das Kolbenschieber gehäuse 14 und durch die Rohrleitung 17 und den Kanal 24 zum Servomotor 19, des sen Arm im Uhrzeigersinn gedreht wird, so dass das Generatorfeld geschwächt wird.
Zur Vermeidung übermässiger Bewegun gen des Servomotors 19 beim Öffnen der Kanäle 3 und 4 haben diese wie in Fig. 2 dargestellt, einen engeren Teil 3a, welcher zuerst geöffnet wird, so dass zuerst nur ein geringer Öldurchfluss eintritt. Infolgedessen wird das Feld des Generators zuerst nur langsam verändert, und dies genügt bei nor malen Betriebsverhältnissen, wo die beiden Kanäle 3 und 4 während Lauf unter Vollast abgeschlossen sind.
Wenn eine Verringerung der Leistung er wünscht ist, wird der Kolbenschieber 14 in die Stellung b verschoben. Dabei wird nur der Kanal 16 geschlossen und das Öl kann aus der untern Seite des Servomotors bloss noch wegfliessen, so dass dieser vom Regler nicht in der dem Uhrzeigersinne entgegen gesetzten Richtung bewegt werden kann, um das Feld zu verstärken, wenn das Regler ventil zu einer Verringerung der Brennstoff zufuhr verstellt wird.
Zur Verringerung der Leistung auf ein Minimum wird der Schieberkolben 14 in die Stellung a verschoben. Hierdurch wird der Servomotor 19 vom Drehschieber 1 abge trennt und durch die Kanäle 26, 27 und 30, 31 in den äussern Ölkreislauf eingeschaltet, in welchem das Öl nur in der einen Richtung fliesst und den Flügel 21 des Servomotors im Uhrzeigersinne dreht, bis er anstösst. Auf diese Weise wird das Generatorfeld auf ein Minimum reduziert.
Die Verstellung des Kolbenschiebers 14 wird mittelst zweier Solenoide 3,6 und 37 be wirkt, von welchen das eine, 37, zur Überfüh rung in die voll ausgezogene Stellung und das andere, 36, zur Überführung in die Stel lung<I>b</I> dient. In die Stellung<I>a,</I> welche der Minimalleistung entspricht, wird der Schie ber 14 zum Beispiel durch die Schwerkraft gebracht, wenn keines der beiden Solenoide unter Strom ist. Beim Anfahren des Fahrzeuges wird, um die Entstehung eines zu hohen Stromes in den Motoren zu verhindern, der Strom zweck mässig auf einen bestimmten Maximalwert begrenzt.
Dies kann von einem Strombegren- zungsrelais mittelst der Solenoidsteuerung bewirkt werden. Das Strombegrenzungsrelais spricht an, wenn der Strom den bestimmten Wert überschreitet, und erregt das Solenoid 36, das den Kolbenschieber 14 in die Stel lung b bringt, so dass keine weitere Verstär kung des Generatorfeldes mehr möglich ist.
Wenn mit zunehmender Tourenzahl des Generators dessen Spannung einen genügend hohen Wert erreicht hat, um die Maschine voll belasten zu können, wird die Steuerung des Servomotors 19 durch das Steuerorgan 2 übernommen, und das Strombegrenzungs- relais wird nicht mehr in Wirkung treten.
Die Fig. 3 zeigt eine Einrichtung, bei welcher für die Handsteuerung zwei ge trennte Steuerorgane 38,39 vorgesehen sind, welche mittelst zweier Solenoide 40 und 41 elektrisch betätigt werden. Der Drehschieber 2 ist so ausgebildet, dass in seinem Gehäuse 5 ein Auslass 42 genügt; ausserdem ist das Rückschlagventil 32 überflüssig.
Die Steuerorgane 38 und 39 sind schema tisch in zwei Stellungen dargestellt, wobei .die vollen Linien Verbindungen bei ausge schalteten Solenoiden 40, 41 und die ge- strichelten Linien bei erregten Solenoiden darstellen.
Wenn bei dieser Einrichtung beide Solenoide 40 und 41 ausgeschaltet sind, strömt die Druckflüssigkeit durch das Organ 38 und dreht den Flügel 21 des Servomotors 19 im Uhrzeigersinne, bis der Regulier widerstand in seine Anfangsstellung zurück gebracht und der Erregerstrom auf ein Mini mum verringert ist. Für den normalen Be trieb werden beide Solenoide 40 und 41 er regt, so dass das Drehschiebergehäuse 5 über die beulen Steuerorgane 38, 39 mit dem Servomotor 19 verbunden wird und der Drehschieber 2 den Servomotor unter dem Einfluss des nicht gezeichneten Geschwindig keitsreglers einstellt.
Wenn nur das Solenoid 40 erregt wird, bleibt der Servomotor 19 ent weder in seiner innegehabten Stellung oder sein Flügel 21 dreht sich in der Uhrzeiger drehrichtung zurück, wenn die Maschine überlastet ist, bis die Überlastung beseitigt ist.
Fig. 4 zeigt eine Variante der Einrich tung nach Fig. 3. Bei dieser wird die Lei tung 28 für die Ölzufuhr durch das Organ 38 gesteuert; der Kanal 3 im Drehschieber gehäuse 5 und die Leitungen 9 und 17 fehlen, indem das Öl den Flügel 21 des Servomotors 19 nur in der dem Uhrzeiger entgegengesetzten Drehrichtung verstellt, während ein Gewicht 43 ihn im andern Dreh sinn verstellt. Wenn die Solenoide 40 und 41 stromlos sind, ist die Olzufuhr unterbro chen und das Öl wird unter der Einwirkung des Gewichtes 43 durch das Ventil 39 aus dem Motor herausgetrieben, so dass der Re gulierwiderstand in die Ausgangsstellung zurückgeführt wird, wo das Generatorfeld so s echwaeh als möogieich e ist.
Wenn die Solenoide 40 und 41 erregt werden, steuert der Dreh schieber 1 den Servomotor 19, wobei der Servomotor in der einen Richtung durch das Drucköl verstellt wird, während in der an dern Richtung das Gewicht 43 das Drucköl durch das Ventil 39 und das Reglerventil 1 zurückdrückt. Wenn nur das Solenoid 41 er- regt wird, bleibt der Servomotor 19 im Still stand oder falls die Maschine überlastet ist und der Drehschieber vom Regler 2 in der dem Uhrzeigersinne entgegengesetzten Rich tung gedreht wird und den Kanal 4 mit der Auslassleitunb 42 in Verbindung setzt, fliesst das Öl aus dem Servomotor ab und das Ge wicht 43 dreht den Servomotor 19 zurück und schwächt das Generatorfeld, bis die Über lastung beseitigt ist.
Bei den bisher beschriebenen Einrichtun gen befindet sich der Drehschieber 2 beim normalen Betrieb stets in der gezeichneten Mittellage, wenn das Kraftwerk im stationä ren Zustand ist. Dadurch ist aber auch die Stellung .des Reglers und damit -die Brenn stoffzufuhr für den stationären Zustand be stimmt. Der Verbrennungsmotor arbeitet also im stationären Zustand stets bei :derselben Belastung, und zwar zweckmässig bei Voll belastung.
Da aber bei Mehrzylindermaschi- nen zum Beispiel ein Zylinder ausfallen kann, ohne dass deswegen der Betrieb unter brochen werden soll, ist es um eine Über lastung der übrigen Zylinder zu vermeiden, zweckmässig, dass die Belastung des Verbren nungsmotors eingestellt werden kann. Hier zu dient die Einrichtung gemäss Fig. 5 bis B.
Auf der Regulierwelle 44 ist ein Hebel 45 fest. Mit diesem Hebel ist eine vertikale Spindel 46 drehbar verbunden, welche ein Gewinde 46a trägt, mit welchem eine Mutter 47 in Eingriff ist. Die Mutter 47 sitzt auf einem Hebel 48 auf der Welle 49,des Regler- steuerorganes. Die Spindel 46 hat oben einen Zapfen 46d von quadratischem Querschnitt, damit sie mittelst eines Hebels 50 gedreht werden kann. Der Hebel 50 ist mit einer Steuerstange 51 verbunden.
Beim Verstellen der Stange 51 wird die Spindel 46 gedreht und damit der Hebel 48 in bezug auf den Regulierwellenhebel 45 verschwenkt, so :dass dadurch das Reglersteuerorgan gegenüber .dem Regler verstellt wird.
Statt dessen könnten auch die Steuer kanäle im Gehäuse des Reglersteuerorganes verstellbar sein, derart, dass sie je nach ihrer Einstellung bei einer höheren oder niedrige ren Belastung der Antriebsmaschine ge schlossen werden.
Dies kann zum Beispiel in der Weise be werkstelligt sein, dass das Gehäuse des Reglersteuerorganes um seine Achse drehbar ausgebildet ist und die Kanäle in biegsame Leitungen münden.
Die Fig. 9 und 10 zeigen eine andere Ein richtung zur Veränderung der Belastung der Verbrennungsmaschine. Bei dieser Einrich tung ist 52 das Gehäuse, 53 ein Drehschieber, 54 der Deckel und 55 eine Büchse des Reg- lersteuerorganes. Der Drehschieber 53 ist auf einer Welle 56 mit einem Hebel 57 befestigt, der in Wirkungsverbindung mit dem Regler steht. Die Büchse 55 ist auf der Welle 56 mit einer Nabe 58 drehbar; auf dieser ist ein Hebel 59 befestigt, welcher von Hand oder durch eine selbsttätige Vorrichtung, zum Beispiel entsprechend der Temperatur oder dem Druck der Atmosphäre betätigt werden kann.
Die Kanäle 55a des Drehschiebers 55 sind gleich gross wie die Steuerflächen 53a des Drehschiebers und werden von ihnen bei sta tionärem Betrieb verdeckt, die entsprechen den Kanäle 52a des Gehäuses sind in Rich tung des Umfanges auf der Innenseite dieses Gehäuses bei 52b verlängert.
Aus der Zeichnung ist ersichtlich, dass durch die Drehung der Büchse 55 die Stel lung, in welcher der Drehschieber 53 die Kanäle 55a verdeckt, geändert wird, woraus sich eine Änderung der Stellung des Reglers ergibt, mit welchem der Drehschieber ver bunden ist.
Falls mehrere Strom-Erzeugeraggregate vorhanden sind, können die Solenoide für die Betätigung der handgesteuerten Steuerorgane an eine Meisterwalze angeschlossen sein, so dass die Erzeugeraggregate gleichzeitig fern gesteuert werden können. Als Betriebsflui dum kann Dampf, Gas oder Wasser verwen det werden, oder der Servomotor kann an eine Unterdruck- oder Druckluftquelle ange schlossen sein.