CH228289A - Verfahren zur Regelung von Wärmekraftanlagen, in denen mindestens der grössere Teil eines gasförmigen Arbeitsmittels einen Kreislauf beschreibt, und Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens. - Google Patents

Verfahren zur Regelung von Wärmekraftanlagen, in denen mindestens der grössere Teil eines gasförmigen Arbeitsmittels einen Kreislauf beschreibt, und Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.

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CH228289A
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  Verfahren zur Regelung von Wärmekraftanlagen, in denen mindestens der grössere Teil  eines gasförmigen Arbeitsmittels einen Kreislauf beschreibt,  und Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur  Regelung von     Wärmekraftanlagen,    in denen  mindestens der grössere Teil eines gasförmi  gen Arbeitsmittels einen Kreislauf beschreibt,  wobei es in mindestens einem Verdichter auf  höheren Druck gebracht, darauf durch äussere  Wärmezufuhr erhitzt und dann in mindestens  einer jenen Kreislaufverdichter antreibenden  und in mindestens einer einen Nutzleistungs  empfänger antreibenden Turbine entspannt  wird, wobei die den Kreislaufverdichter lund  die den Nutzleistungsverbraucher antreibeunde  Turbine voneinander unabhängige Drehzah  len haben.

   Ferner betrifft die Erfindung eine  Einrichtung zum     Ausführen    dieses Ver  fahrens.  



  Bei Anlagen dieser Art wird somit zwi  schen der Nutzleistung abgebenden Turbine  und der den Kreislaufverdichter antreibenden  Turbine weder durch eine mechanische doch  anders geartete Kupplung ein festes Dreh-         zahlverhältnis    erzwungen. Diese Betriebsart  ist besonders von Vorteil bei Anlagen, in  denen Nutzleistung an einen Verbraucher  mit stark veränderlicher Drehzahl, zum Bei  spiel an einen Verdichter, ein     Hochofeu-          gebläse    oder eine Pumpe und dergleichen ab  zugeben ist oder bei Anlagen, die zum An  trieb eines Schiffes oder einer Lokomotive  dienen.

   Die den Kreislaufverdichter antrei  bende Turbine wird dabei zweckmässig auf  fester oder nur verhältnismässig wenig ver  änderlicher Drehzahl gehalten, während eine  Drehzahländerung des     Nutzleistungsemp-          fängers    von der diesen antreibenden     Turbine          mitgemacht    wird. Dadurch wird erreicht, dass  sich das Verhältnis des höchsten Druckes     #",lm     niedrigsten Druck im     Kreislauf        praktisch     nicht ändert.  



  Bei einer für eine     bestimmte    Normaldreh  zahl des Kreislaufverdichters ausgelegten  Anlage ist bei dieser Drehzahl im wesent-      liehen das Leistungsgleichgewicht zwischen  Leistungsbedarf des     Kreislaufverdichters    und  Leistungserzeugung der ihn antreibenden  Turbine im Beharrungszustand auch bei Teil  last vorhanden, sofern das verdichtete Arbeits  mittel stets auf die gleiche Temperatur er  hitzt und zur Änderung der Leistung der An  lage nur der     Arbeitsmittelinhalt    im Kreislauf       verändert    wird.

       Störungen    des     Leistungs-          gleichgewichtes    können jedoch vorübergehend  auftreten im Augenblick des Überganges von  einer Last zu einer andern, d. h. im Augen  blick einer Druckpegeländerung im Kreis  lauf, da sich dann, infolge Ein- oder Aus  lassens von Arbeitsmittel an einer bestimm  ten Stelle des Kreislaufes, das Verhältnis von  Höchst- zu Tiefstdruck im Kreislauf vorüber  gehend ändert.  



  Diese Störungen können verstärkt auftre  ten, wenn     beispielsweise    zwecks rascher Sen  kung der     Leistungsabgabe    die Wirkung der  Druckpegelsenkung noch durch vorüber  gehende Betätigung anderer, die Nutzleistung  vermindernder Mittel, wie Drosselung des  Kreislaufstromes oder Freigabe eines Neben  schlusses zum     Kreislaufverdichter    unterstützt  wird.  



  Um derartige grössere Abweichungen von  der Normaldrehzahl des Kreislaufverdichters  zu vermeiden, ist eine Wiederherstellung des  Gleichgewichtes zwischen erhaltener und be  nötigter Leistung in bezug auf diesen Ver  dichter erforderlich. Gemäss dem Verfahren  nach vorliegender     Erfindung    werden nun bei  Leistungsabgabeänderungen auf der Nutzlei  stungsempfängerseite und während sich dlie  dadurch     hervorgerufenen,    auf den neuen Be  harrungszustand einstellenden Regelvorgänge  abspielen, Drehzahlabweichungen der den  Kreislaufverdichter antreibenden Turbine  über und unter einen vorgesehenen Bereich  durch Begrenzen vorübergehender Abwei  chungen des in dieser Turbine verarbeiteten  Druckgefälles von dem darin im Beharrungs  zustand verarbeiteten Gefälle verhindert.  



  Auf den beiliegenden Zeichnungen sind  beispielsweiss Ausführungsformen von Ein  richtungen zur Ausführung des erfindungs-    gemässen Verfahrens gezeigt, und zwar ver  anschaulicht:  Fig. 1 in vereinfachter Darstellungsweise  die Anwendung einer solchen     Einrichtung     in einer Anlage, in welcher eine den Kreis  laufverdichter antreibende und eine Nutzlei  stung abgebende Turbine vom Kreislauf  strom nacheinander durchflossen     werden     sowie eine Veränderung des Druckgefälles in  der den     Kreislaufverdichter    antreibenden  Turbine durch Freigabe entweder eines Stu  fen dieser Turbine oder eines Stufen der  Nutzleistungsturbine umgehenden Arbeits  mittelstromes erreicht wird;

    Fig. 2 die Anwendung einer solchen Ein  richtung in einer Anlage, in welcher eine den  Kreislaufverdichter antreibende und eine       Nutzleistung        abgebende    Turbine je von einem  Teil des Kreislaufstromes parallel durchflos  sen werden.  Fig. 3 zeigt in einem r - N bezw.
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    Diagramm den Zusammenhang zwischen ge  wissen Leistungsaufnahme- bezw. Leistungs  abgabecharakteristiken.  



  Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungs  form, bei welcher ein Regler in Abhängigkeit  von einer obern und untern Grenzdrehzahl  den Eintritt von Arbeitsmittel in bezw. den  Austritt aus dem Kreislauf unterbricht, und  Fig. 5 zeigt schliesslich eine Einrichtung,  bei     -v        elcher    die den Ein- und     Auslass    von Ar  beitsmittel in     bezw.    aus dem Kreislauf be  herrschenden Mittel von einem     Drucl,:verhält-          nis    beeinflusst werden.  



  In der in     Fig.    1 gezeigten Anlage durch  strömt das Arbeitsmittel des Kreislaufes  nacheinander einen Kreislaufverdichter 1,  einen     Wärmeaustauscher    2, einen Erhitzer 3,  in welchem dem Arbeitsmittel Wärme von  aussen zugeführt wird, eine den Kreislauf  verdichter 1 antreibende Turbine 4, eine Lei  tung 5, welche die Turbine 4 mit einer Nutz  leistung abgebenden Turbine 6 verbindet,  dann diese Turbine 6 und hierauf eine Lei  tung 7, durch welche es wieder in den       @Värmeaustauscher    ?     velangt,    den es durch  strömt, um schliesslich über einen     Vorkühler         8 wieder in den Kreislaufverdichter 1 zu ge  langen. Als Nutzleistungsempfänger ist ein  Verdichter 9 vorgesehen.

   Die Regelung der  Leistungsabgabe erfolgt durch Druckpegel  änderung im Kreislauf und wird von einem  Mengenregler 10 aus beeinflusst, dessen Kol  ben 11 unter dem Wirkdruck einer in  die Saugleitung des Nutzleistung empfangen  den Verdichters 9 eingebauten Venturidüse  12 steht. Mit dem Kolben 11 steht ein  Steuerschieber 13 in Wirkungsverbindung,  welcher den     Zufluss    von Druckflüssigkeit zu  einem Hilfsmotor 14 steuert. Dieser betätigt  einen Schieber 15, der bei einer Verschiebung  aus der gezeichneten Mittellage nach unten  Arbeitsmittel aus einem Speicher 16 hohen  Druckes an der Stelle 17 in den Kreislauf  eintreten und bei einer Verschiebung aus der  Mittellage nach oben Arbeitsmittel aus dem  Kreislauf in einen Speicher 18 niederen  Druckes gelangen lässt.  



  Bei zu kleiner Fördermenge, also zu klei  nem Wirkdruck der Düse 12, wird der Kol  ben 11 durch Federdruck angehoben, so dass  der Steuerschieber 13 Druckflüssigkeit nach  der obern Seite des Kolbens des Hilfsmotors  14 gelangen lässt und dieser Kolben sich  daher nach unten bewegt, mit dem Ergebnis,  dass der Schieber 15 dann so lange Arbeits  mittel aus dem Speicher 16 in den Kreislauf  überströmen lässt, bis die von der Anlage ab  gegebene Leistung genügt, um den Verdich  ter 9 auf die zur Förderung der verlangten  Menge erforderliche Drehzahl zu bringen.  



  Zur Herstellung des Leistungsgleich  gewichtes zwischen Turbine 4 und Kreislauf  verdichter 1 ist diesem Aggregat ein Flieh  kraftpendel 19 zugeordnet, welches über eine  Stange 20 mit einem Steuerschieber 21 in  Wirkungsverbindung steht. Dieser Schieber  21 beherrscht den Zufluss von Druckmittel  zu einem Hilfsmotor 22, welcher seinerseits  einen Schieber 23 betätigt, der in den Lagen  unterhalb seiner Mittellage die Verbindung  zwischen der Leitung 5, welche die Turbinen  4 und 6 verbindet, und     einer    vor der Turbine  4 liegenden Stelle 24 des Kreislaufes freigibt;

    in den Lagen oberhalb seiner Mittellage gibt    dagegen der     Schieber    23 die     Verbindung    zwi  schen der     Leitung    5     und    einer Stelle 25 des  Kreislaufes frei, welche hinter der Austritt  stelle des Arbeitsmittels aus der Turbine 6  liegt.  



  Erzeugt die     Turbine    4     mehr    Leistung als  der Kreislaufverdichter 1 aufnimmt, d. h. ver  arbeitet diese Turbine ein grösseres Druck  gefälle als bei Leistungsgleichgewicht, so  steigt die Drehzahl dieses Aggregates 4, 1  und das     Fliehkraftpendel    19 schlägt daher  aus, so dass sich die Stange 20 nach oben  bewegt und ebenso der Schieber 21.

   Das hat  zur Folge, dass der Kolben des Hilfsmotors  22 nach unten bewegt wird, so dass Arbeits  mittel, unter Umgehung der den Kreislauf  verdichter 1 antreibenden     Turbine    4, von der       Kreislaufstelle    24 durch die Leitungen 241,       24=    unmittelbar     in.    die     Verbindungsleitung    5  überströmen kann.

   Das der Turbine 4     zur     Verfügung stehende Druckgefälle wird in  einem solchen Falle auf den für die Aufrecht  erhaltung des Leistungsgleichgewichtes er  forderlichen Wert zurückgeführt, d. h. der  Schieber 23 gibt die erwähnte     Verbindung     so lange frei,     bis    wieder Gleichgewicht zwi  schen der von der Turbine 4 erzeugten und  der vom     Kreislaufverdichter    1 aufgenomme  nen Leistung erreicht ist. Auf diese Weise       werden    vorübergehende Abweichungen des in  der Turbine 4 verarbeiteten Druckgefälles  von dem darin im     Beharrungszustand    ver  arbeiteten begrenzt.

   Gibt dagegen die Tur  bine 4 zu wenig Leistung ab, so     sinkt    die  Drehzahl des Aggregates 1, 4, was     zur    Folge  hat, dass     eine    umgekehrte Bewegung des Kol  bens des Hilfsmotors 22 eingeleitet wird, d. h.  der Schieber 23 wird jetzt angehoben und  gibt     einen        Arbeitsmittelstrom    frei, der die  Turbine 6, welche Nutzleistung abgibt, um  geht. Damit erhöht sich das der Turbine 4  zur     Verfügung    stehende Gefälle, so dass das  angestrebte Leistungsgleichgewicht wieder  hergestellt wird.  



  Für die     Anwendung    der     Erfindung    ist es  belanglos,     .dass    durch die angegebenen Mass  nahmen gleichzeitig mit dem Druckgefälle  der einen     Turbine    auch jenes der andern T'ar-      bine sich ändert (und zwar in entgegengesetz  tem Sinn), da die Nutzleistungsabgabe wie  der durch entsprechende Druckpegeländerung  im Kreislauf berichtigt werden kann.  



  Anstatt Drehzahlabweichungen der Tur  bine 4 über und unter einen vorgesehenen Be  reich dadurch zu verhindern, dass in der in  Fig. 1 gezeigten Weise ein die ganze Tur  bine 4 bezw. die ganze Turbine 6 umgehen  der Arbeitsmittelstrom freigegeben wird, um  dadurch vorübergehende Abweichungen des  in jenen Turbinen verarbeiteten Druckgefälles  von dem darin im Beharrungszustand ver  arbeiteten Gefälle zu begrenzen, können vom  genannten Strom auch nur einzelne Stufen  der Turbinen 4, 6 umgangen werden. Da  durch lassen sich die Drosselverluste vermin  dern, wobei aber die Wirkung doch noch  hinreichend sein kann, da im allgemeinen nur  geringe     Leistungsunterschiede    auszugleichen  sind.  



  Im weiteren kann ein Arbeitsmittelstrom,  der die dem Erhitzer unmittelbar folgende  Turbine oder Stufen derselben umgeht, gleich  zeitig auch noch den Erhitzer vorübergehend  ganz oder teilweise umgehen, um zu verhin  dern, dass hocherhitztes Arbeitsmittel in Tur  binenstufen gelangt, in denen normalerweise  geringere Temperaturen herrschen, als sie der       Umgehungsstrom    aufweist und die daher aus  Baustoffen mit geringerer Hitzebeständigkeit  hergestellt sind. Eine solche Möglichkeit ist  in Fig. 1 durch die gestrichelte, von der  Stelle 27 des Kreislaufes abzweigende Lei  tung 271 angedeutet. Einstellbare Ventile 28  und 29 gestatten je nach ihrer Einstellung  für die Umströmung die Leitungen 241, 242  oder die Leitungen 271, 242 zu benutzen.  



  Bei entsprechender Überdeckung des  Schiebers 23 über die     Steueröffnung    besteht  auch die Möglichkeit, den Mitteln zur Be  grenzung vorübergehender     Druckgefällsab-          weichungen    einen gewissen Unempfindlich  keitsbereich zu geben, mit welchem sieh un  nötige Strömungsverluste bei geringen     Ab-          weichungen    der Drehzahl der Turbine 4 von  ihrer Neundrehzahl vermeiden lassen.

      Für den Fall, wo die den Kreislaufver  dichter antreibende und die Nutzleistung ab  gebende Turbine je von einem Teil des Kreis  laufstromes parallel durchflossen werden,  lässt sich eine Druckgefällsänderung der erst  genannten     Turbine    durch Drosselung eines  der beiden Teile des     Kreislaufstromes    errei  chen. Das Druelkgefälle der den Kreislaufver  dichter antreibenden Turbine wird dann ver  mindert durch     Drosselung    des diese Turbine  durchfliessenden Teils des Kreislaufstromes  und erhöht durch Drosselung des die Nutzlei  stungsturbine durchfliessenden Kreislaufstro  mes. Dabei ist belanglos, ob die Drosselung  am Eintritt oder am Austritt oder zwischen  Stufen der betreffenden Turbine erfolgt.  



  In Fig. 2 ist eine Anlage mit einer Ein  richtung zur Drosselung des Arbeitsmittel  stromes am Eintritt in die Turbine darge  stellt. Bei dieser Ausführung teilt sich der  Kreislaufstrom nach Verlassen des Erhitzers  40 in einer Kammer 30 in zwei durch Lei  tungen 31 bezwv. 32 fliessende Ströme, die  sich nach Beaufschlagung der den Kreislauf  verdichter 41 antreibenden Turbine 33 einer  seits und der die Nutzleistung abgebenden  Turbine 34 anderseits in einer Leitung 35  wieder vereinigen und von da denselben     Kreis-          lauf,    wie unter     Bezugnahme    auf     Fig.    1 be  schrieben wurde, fortsetzen.

   Auch hier wird  durch eine     Lageänderung    des     Fliehkraftpen-          dels    19 eine     Bewegun--    des Kolbens des Hilfs  motors ?? eingeleitet. Dieser Kolben betätigt  seinerseits     eine        Drosselklappe    36. die bei     ihrer     Verdrehung entweder den     Zufluss    von Ar  beitsmittel zur     Leitung    31 oder zur Leitung  33 drosselt.

   Ersteres tritt ein, wenn infolge       Leistungsüberschusses    der Turbine 33 die  Drehzahl steigt. und daher der Kolben des  Hilfsmotors 2? nach unten bewegt und in  fol,gedessen die Klappe 36 im     Gegenuhrzei-          gerdrehsinn    gedreht wird. Umgekehrt wird  bei zu geringer Leistungsabgabe der Tur  bine 33 und daher sinkender Drehzahl des  Aggregates 33, 41 die     Klappe    36 im     Uhrzei-          gerdrehsinn    bewegt, wodurch sie den Zutritt  von Arbeitsmittel zur Turbine 34 drosselt  und den     Druclz    vor der Turbine 33 zum Stei-      gen bringt, so dass der Leistungsfehlbetrag  wieder ausgeglichen wird.  



  Es ist angängig, das Aggregat 33, 41  innerhalb eines gewissen Drehzahlbereiches  frei spielen zu lassen, in der Weise, dass erst  bei Über- oder Unterschreiten dieses Be  reiches der entsprechende Teil des Kreislauf  stromes gedrosselt wird. Diese Möglichkeit  ist vorhanden, wenn der Kreislaufstrom in  der in     Fig.    2 gezeigten Weise auf zwei Ein  trittsöffnungen 37 und 38 der Kammer 30  verteilt wird. Eine     Verdrehung    der Klappe  36 aus der Mittellage bleibt dann wirkungs  los, solange sie innerhalb des Zwischenrau  mnes zwischen den beiden Öffnungen 37 und  38 bleibt.  



  Obschon es für die     Anwendung    der Er  findung gleichgültig ist, ob die den     Kreis-          Iaufverdichter    antreibende Turbine und die  Nutzleistungsturbine parallel oder nachein  ander in der einen oder andern Reihenfolge  vom Arbeitsmittel durchflossen werden, ist  es doch von Vorteil, wenn die den Kreislauf  verdichter antreibende Turbine vom Arbeits  mittelstrom vor der in Reihe damit     geschalte-          len    Nutzleistungsturbine durchflossen wird,  da sich dann bis zu einem gewissen Grade ein  selbsttätiger Ausgleich zwischen Antriebs  leistung     und    verbrauchter Leistung des Kreis  laufverdichters ergibt,

   sofern für Drehzahl  schwankungen dieses Verdichters ein gewis  ser Spielraum zugelassen wird. Bei ansteigen  der Drehzahl n nimmt dann, wie sich aus der       Fig.    3 ergibt, die     Leistungsaufnahme    b des  Kreislaufverdichters rascher zu als die Lei  stungsabgabe a der ihn antreibenden Turbine,  denn bei steigender Drehzahl n wächst auch  das vom Kreislaufverdichter erzeugte Ver  hältnis des höchsten zum tiefsten Druck im  Kreislauf. Der erhöhten Leistungsaufnahme  steht nun eine nahezu im gleichen Verhält  nis erhöhte Gesamtleistung der beiden Tur  binen gegenüber, wobei aber bekanntlich bei  erhöhtem Druckverhältnis zwischen Anfangs  und Enddruck die vorgeschaltete     Turbine     einen geringeren Bruchteil der Gesamtleistung  erzeugt.

      Liegt das Leistungsgleichgewicht norma  lerweise bei der Drehzahl     n"        (Fig.    3)     und        ist     nun aus irgendeinem     Grunde    die Leistungs  abgabe der den Kreislaufverdichter antrei  benden     Turbine    um einen     Betrag   <B>AN</B> zu gross,  so wird diese Gruppe soweit beschleunigt,  bis die Leistungsaufnahme des Kreislaufver  dichters um den Betrag<B><I>AN</I></B> mehr zugenom  men hat als die Leistungsabgabe der ihn  antreibenden Turbine, was bei einer um einen  gewissen Betrag An höheren Drehzahl der  Fall ist.

   Umgekehrt wird bei     einem    Lei  stungsfehlbetrag der Turbine das Leistungs  gleichgewicht bei. einer etwas     unterhalb        no     liegenden Drehzahl wieder     hergestellt.     



  Wird in     einer    Anlage der in Frage kom  menden Art eine     Druckpegeländerung    infolge       Anderung    der Leistungsaufnahme des Nutz  leistungsempfängers gefordert, so wird, so  lange Arbeitsmittel an einer Stelle des Kreis  laufes ein- oder ausgelassen wird, das Druck  gefälle, welches in den Turbinen, insbeson  dere also auch in der den Kreislaufverdich  ter antreibenden Turbine, verarbeitet wird,  von dem im     Beharrungszustand        verarbeiteten     Gefälle abweichen.

   Bei Einlass von Arbeits  mittel vor dem Eintritt in diese Turbine wird  deren Druckgefälle erhöht, so dass in dersel  ben ein Überschuss an Leistung     erhalten     wird; bei     Auslass    dagegen wird es erniedrigt,  und es ergibt sich ein Fehlbetrag an     Leistung.     Die Abweichungen sind um so grösser, je  mehr Arbeitsmittel in der Zeiteinheit     ein-          bezw.        ausgelassen    wird.

   Ohne das Eingreifen  einer besonderen Regelung wird     somit    die  Drehzahl der den Kreislaufverdichter antrei  benden Turbine nach einer um so höheren  Gleichgewichtsdrehzahl zustreben, je rascher  Arbeitsmittel in den Kreislauf eingelassen  wird,     bezw.    nach einer um so     tiefer    liegen  den Gleichgewichtsdrehzahl, je rascher Ar  beitsmittel ausgelassen wird.  



  Falls der     Nutzleistungsverbraucher    so ge  artet ist, dass auf     eine    besonders rasche An  passung der     Nutzleistungsabgabe    an ver  änderte Last verzichtet werden kann, so ist  es angängig, zu grosse Abweichungen des in  der den Kreislaufverdichter antreibenden      Turbine verarbeiteten Druckgefälles gegen  über dem im Beharrungszustand zu verarbei  tenden Druckgefälle und damit Über- oder  Unterschreiten eines vorgesehenen zulässigen  Drehzahlbereiches dieser Turbine dadurch  zu begrenzen,

   dass bei Überschreiten einer  obern Grenzdrehzahl ein weiterer Einlass von  Arbeitsmittel in den Kreislauf und bei Un  terschreiten einer untern Grenzdrehzahl ein  weiterer     Auslass    von Arbeitsmittel durch  einen von der Drehzahl des Kreislaufverdich  ters beeinflussten Regler vorübergehend ver  hindert werden.  



  Da der Gleichgewichtsdrehzahl, nach  welcher bei einer bestimmten, in der Zeitein  heit in den Kreislauf eingelassenen bezw.  aus dem Kreislauf ausgelassenen     Arbeitsmit-          telmenge    die Kreislaufverdichtergruppe vor  übergehend, d. h. solange der Ein- oder Aus  lassvorgang andauert, zustrebt, auch ein be  stimmtes Verhältnis des Enddruckes pH zum  Anfangsdruck pN dieses Verdichters zugeord  net ist, das um so höher ist, je höher die  Gleichgewichtsdrehzahl ist (Kurve c in  Fig. 3), so kann im weiteren auch der die Ein  lassmenge bezw.

   Auslassmenge vorübergehend  begrenzende Regler statt von der Drehzahl  des Kreislaufverdichters von dem Druckver  hältnis pH : pN beeinflusst werden, derart, dass  bei Überschreiten einer obern Grenze dieses  Verhältnisses ein weiterer Einlass von Ar  beitsmittel in den Kreislauf und bei Unter  schreiten einer untern Grenze dieses Verhält  nisses ein weiterer Auslass von Arbeitsmittel  aus dem Kreislauf verhindert werden.  



  Eine Einrichtung mit einem Regler, der  in Abhängigkeit von einer obern und untern       Grenzdrehzahl    den Eintritt von Arbeitsmittel  in den Kreislauf bezw. den Austritt aus dem  selben verhindert, ist in Fig. 4 dargestellt.  Dabei ist vorausgesetzt, dass die Leistungs  erzeugung der Anlage von dem Leistungs  bedarf des von ihr angetriebenen Verdichters  50 beeinflusst werde. Ein Mengenregler 51,  an dessen Kolben eine Feder 52 und der  Wirkdruck einer Venturidüse 53 Gleich  gewicht halten, steht über ein Gestänge 54,    55, 56 in Wirkungsverbindung mit einen  Steuerschieber 57, der den Druckmittelzufluss  zu einem Servomotor 58 beherrscht.

   Dieser  betätigt einen Schieber 59, der bei Abwei  chung von der gezeichneten Mittellage die  Stelle 60 des Kreislaufes entveder mit einem  Speicher 61 hohen Druckes oder mit einem  Speicher 62 niederen Druckes verbindet, so  dass also entweder aus dem erstgenannten  Speicher Arbeitsmittel in den Kreislauf  eintritt oder aus dem Kreislauf in den  zweitgenannten Speicher 62 Arbeitsmittel  austritt.  



  An den Balken 54 ist im weiteren bei 63  eine Stange 64 angelenkt, die am untern Ende  eine Schlaufe 65 trägt, in die ein Zapfen  eines mit einem Fliehkraftpendel 66 verbun  denen Hebels 6 7 eingreift. Gelenkpunkt 63  wird durch eine Feder 68 in der Mittellage  gehalten.  



  Ist nun     beispielmveise    die Liefermenge  des     Nutzleistungsverdiehters    69 zu gering, so  sinkt der Kolben des Reglers 51; der Gelenk  punkt 63 ist vorerst fester Drehpunkt für den  Ballen 54, so dass der Steuerschieber 5 7 nach  unten geht. Infolgedessen wird der Kolben  des Servomotors 58 nach     aufwärts    bewegt  und der Schieber 59 gibt daher den Einlass  von Arbeitsmittel ans Speicher 61 in den  Kreislauf frei. Die Turbinen 70 und 71 er  halten nun sofort mehr Leistung; so erhält  Turbine 70 während des     Einlassvorgunges     mehr Leistung als der Verdichter 50 auf  nimmt, so dass ihre Drehzahl steigt.

   Wird nun  eine gewisse obere Drehzahlgrenze erreicht,  so hat das     Fliehkraftpendel    66 den Hebel 67  so weit angehoben, dass der erwähnte Zapfen  dieses Hebels das     Spiel    in der Schlaufe 65       überwunden    hat und nun Stange 64 gegen die  Feder 68 angehoben wird. Dadurch wird über       C;estänge    54,      ,    56 der Schieber 57 aus der  neutralen Lage nach oben bewegt, so dass  letzten Endes Schieber 59 wieder in die  Schliesslage kommt und ein weiterer Einlass  von Arbeitsmittel in den Kreislauf verhin  dert wird, und zwar so lange, als nicht in  folge Rückgange: der Drehzahl gegen den      normalen Gleichgewichtspunkt der Arbeits  mitteleinlass wieder freigegeben wird.  



  Für den Vorgang einer Entlastung, bei  dessen Beginn also beispielsweise die Liefer  menge des Verdichters 69 zu gross ist, gehen  die Bewegungen der Regelorgane in umge  kehrtem Sinne vor sich. Es erfolgt Auslass  von Arbeitsmittel aus dem Kreislauf in den  Speicher 62. Darauffolgendes Sinken der  Drehzahl hat zur Folge, dass der Zapfen des  Hebels 67 in der Schlaufe 65 das Spiel nach  unten durchläuft und bei der untern Dreh  zahlgrenze die Stange 64 mit nach unten be  wegt. Es wird dann die ursprünglich erfolgte  Abwärtsbewegung des Schiebers 59 rück  gängig gemacht und damit weiterer     Arbeits-          mittelauslass    verhindert.

      In Fig. 5 ist schliesslich eine Einrichtung  dargestellt, bei welcher die den Ein- und Aus  lass von Arbeitsmittel vorübergehend verhin  dernden Mittel in der weiter oben erwähnten  Weise vom Druckverhältnis PH: pN beeinflusst  werden. In Fig. 5 sind die Teile, die denen  der Fig. 4 entsprechen, mit denselben Be  zugszeichen wie in Fig. 4 belegt. Bei dieser  weiteren Ausführungsform ist nun die Stange  64 am     untern    Ende bei 72 an einen Balken 73  angelenkt, welcher an seinen beiden End  punkten bei 74 und 75 durch den Kreislauf  drücken pH und pN proportionale Kräfte be  lastet ist. Bei 76 und 77 ist der Balken 73  auf Schneiden unterstützt, welche die ganze  Balkenlänge in die Strecken aH, aN bezw. bH       bN    aufteilen.

   Ist nun  
EMI0007.0005     
    so kippt Balken 73 im     Gegenuhrzeigerdreh-          sinn    um Punkt 76 und Stange 64 wird an  gehoben, d. h. es tritt. die nämliche Wirkung  ein, wie bei     einer    Drehzahlerhöhung in     Fig.    4.  Ist dagegen  
EMI0007.0010     
    so kippt der Balken 73 im Uhrzeigerdreh-    sinn um den Punkt 77 und die Stange 64  senkt sich. Zwischen     drinn,    wenn also  
EMI0007.0012     
    bleibt die Stange 73 in Ruhe und das Ge  lenk 63 ist für den Hebel 54 ein fester Dreh  punkt. Das Verhältnis
EMI0007.0013  
   ist das     niedrigst     zugelassene Druckverhältnis,
EMI0007.0015  
   das höchst  zugelassene.

   Das normalerweise im Kreislauf  herrschende Druckverhältnis
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   soll dazwi  schen liegen. Die in     Fig.    5     gezeichneten    Ver  hältnisse entsprechen     etwa    einem     normalen     Druckverhältnis 4, einem grössten 5 und     einem     tiefsten 3.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Regelung von Wärme kraftanlagen, in denen mindestens der grö ssere Teil eines gasförmigen Arbeitsmittels einen Kreislauf beschreibt, wobei es in min destens einem Verdichter verdichtet und nach Wärmezufuhr von aussen in mindestens einer diesen Verdichter antreibenden Turbine und ferner in mindestens einer einen Nutzlei- stungsempfänger antreibenden Turbine ent spannt wird.
    wobei die den Kreislaufverdich ter antreibende Turbine und die den Nutzlei- stungsempfänger antreibende Turbine mit von einander unabhängigen Drehzahlen laufen und bei Änderungen in der Leistungsabgabe seitens der den Nutzleistungsempfänger an treibenden Turbine die Dichte des Arbeits mittels im Kreislauf praktisch proportional jenen Änderungen geändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Leistungsabgabe änderungen der erwähnten Art und während sich die dadurch hervorgerufenen, auf den neuen Beharrungszustand einstellenden Re gelvorgänge abspielen,
    Drehzahlabweichun gen der den Kreislaufverdichter antreiben den Turbine über und unter einen vorgesehe nen Bereich durch Begrenzen vorübergehen der Abweichungen des in dieser Turbine verarbeiteten Druckgefälles von dem darin im Beharrungszustand verarbeiteten Gefälle ver hindert werden. UNTERANSPRÜCHE: 1.
    Verfahren nach Patentanspruch I zur Regelung von Anlagen, bei denen die den Kreislaufverdichter antreibende und die die Nutzleistung abgebende Turbine vom Kreis laufstrom hintereinander durchflossen wer den, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ver grösserung des in der den Kreislaufverdichter antreibenden Turbine verarbeiteten Druck gefälles gegenüber dem im Beharrungszustand verarbeiteten Gefälle ein Stufen dieser Tur bine umgehender Arbeitsmittelstrom zwecks Begrenzung dieser vorübergehenden Abwei chung freigegeben wird. 2.
    Verfahren nach Patentanspruch I zur Regelung von Anlagen, bei denen die den Kreislaufverdichter antreibende und die die Nutzleistung abgebende Turbine vom Kreis laufstrom hintereinander durchflossen wer den, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ver kleinerung des in der den Kreislaufverdich ter antreibenden Turbine verarbeiteten Druck gefälles gegenüber dem imBeharrungszustand verarbeiteten Gefälle ein Stufen der Nutzlei stung abgebenden Turbine umgehender Ar beitsmittelstrom zwecks Begrenzung dieser vorübergehenden Abweichung freigegeben wird. 3.
    Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Stufen der dem Er- bitzer unmittelbar nachfolgenden Turbine umgehender Arbeitsmittelstrom veranlasst wird, auch den Erhitzer mindestens teilweise zu umgehen. 4.
    Verfahren nach Patentanspruch I zur Regelung von Anlagen, bei denen die Nutz leistung abgebende und die den Kreislauf verdichter antreibende Turbine parallel je von einem Teil des Kreislaufstromes durchflossen werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ver grösserung des in der den Kreislaufverdichter antreibenden Turbine verarbeiteten Druck gefälles gegenüber dem im Beharrungs- zustand verarbeiteten Gefälle der diese Tur bine durchfliessende Teil des Kreislaufstro mes zwecks Begrenzung dieser vorübergehen den Abweichung gedrosselt wird. 5.
    Verfahren nach Patentanspruch I zur Regelung von Anlagen, bei denen die Nutz leistung abgebende und die den Kreislauf verdichter antreibende Turbine parallel je von einem Teil des Kreislaufstromes durchflossen werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verkleinerung des in der den Kreislaufver dichter antreibenden Turbine verarbeiteten Druckgefälles gegenüber dem im Beharrungs zustand verarbeiteten Gefälle der die Nutz leistung abgebende Turbine durchfliessende Teil des Kreislaufstromes zwecks Begrenzung dieser vorübergehenden Abweichung gedros selt wird. 6.
    Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass vorübergehende Abweichungen des in der den Kreislaufver dichter antreibenden Turbine verarbeiteten Druckgefälles von dem bei Leistungsgleich gewicht dieser Gruppe zu verarbeitenden Ge fälle, welche Abweichungen zufolgeEinlasses von Arbeitsmittel in den Kreislauf bezw. Auslasses von Arbeitsmittel aus dem Kreis lauf zum Zwecke der Druckpegeländerung entstanden sind, durch vorübergehende Ver hinderung weiteren Einlasses bezw. Auslasses von Arbeitsmittel begrenzt werden.
    PATENTANSPRUCH II: Einrichtung zur Ausführung des Verfah rens nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, dass lIittel vorgesehen sind, -welche vorübergehende Abweichungen des Druckgefälles, das in der den Kreislaufver- dichter antreibenden Turbine verarbeitet -wird, von dem darin im Beharrungszustand verarbeiteten Gefälle zu begrenzen ge statten.
    <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 7. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet. dass ein Drehzahl regler, welcher mit der den Kreislaufverdich ter antreibenden Turbine verbunden ist, die J Mit'el L zur Beo,renziin-, t' von Abweichungen des in dieser Turbine verarbeiteten Druckgefäl les von dem im Beharrungszustand darin ver arbeiteten beeinflusst. B.
    Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeich net, dass der Drehzahlregler Mittel zur Ver grösserung des in der den Kreislaufverdich ter antreibenden Turbine verarbeiteten Druck gefälles erst betätigt, nachdem die Drehzahl dieser Turbine um einen gewissen Bruchteil von der Normaldrehzahl nach unten abweicht und Mittel zur Verkleinerung des in der den Kreislaufverdichter antreibenden Turbine verarbeiteten Druckgefälles erst betätigt, nachdem die Drehzahl dieser Turbine um einen gewissen Bruchteil von der Normal drehzahl nach oben abweicht. 9.
    Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Ver hältnis des Enddruckes zum Anfangsdruck des Kreislaufverdichters beeinflusster Regler Mittel zur Erhöhung des Druckgefälles in der den Kreislaufverdichter antreibenden Turbine betätigt, wenn dieses Verhältnis einen bestimmten Wert überschreitet, und Mittel zur Verminderung des Druckgefälles in der den Kreislaufverdichter antreibenden Turbine betätigt, wenn dieses Verhältnis einen bestimmten Wert unterschreitet. 10.
    Einrichtung nach Patentanspruch II in Anlagen mit hintereinandergeschälteten Turbinen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Veränderung des in der den Kreislaufver dichter antreibenden Turbine verarbeiteten Druckgefälles Umgehungsleitungen für Stu fen dieser Turbine und der Nutzleistungstur- bine vorgesehen und in diesen Leitungen ein stellbare Absperrorgane eingebaut sind.
    11. Einrichtung nach Patentanspruch II in Anlagen mit parallel geschalteten Turbi nen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ver änderung des in der den Kreislaufverdichter antreibenden Turbine verarbeiteten Druck gefälles Drosselorgane vorgesehen sind, wel che den-Arbeitsmittelzufluss zu dieser Turbine und zur Nutzleistungsturbine beherrschen.
    12. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung von Abweichungen des in der den Kreislauf verdichter antreibenden Turbine verarbeiteten Druckgefälles von dem bei Leistungsgleich gewicht zu verarbeitenden Druckgefälle Re gelorgane vorgesehen sind, die den Einlass von Arbeitsmittel in den Kreislauf und den Auslass von Arbeitsmittel aus dem Kreislauf vorübergehend begrenzen.
CH228289D 1942-06-26 1942-06-26 Verfahren zur Regelung von Wärmekraftanlagen, in denen mindestens der grössere Teil eines gasförmigen Arbeitsmittels einen Kreislauf beschreibt, und Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens. CH228289A (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE903053C (de) * 1950-02-06 1954-02-01 Sulzer Ag Verfahren zur Regelung von Gasturbinen und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE903053C (de) * 1950-02-06 1954-02-01 Sulzer Ag Verfahren zur Regelung von Gasturbinen und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

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