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Vorrichtung zur Beseitigung des Pumpens bei Kreiselgebläsen. Bei den
mit konstanter Geschwindigkeit laufenden Turbogebläsen treten, sobald die Förderung
unter einen bestimmten kritischen Wert herabsinkt, gewisse störende Erscheinungen
zutage, die unter der Bezeichnung des Pumpens bekannt sind.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, durch die diese störenden
Erscheinungen vermieden werden, ohne daß Energieverluste auftreten, wobei die Förderung
in der Nähe ihres Höchstwertes gehalten wird. Diese Vorrichtung ist besonders gekennzeichnet
durch das Abstellen des Turbogebläses in dem Augenblick, da sich die Förderung dem
kritischen Wert nähert. Die Maschine wird dann selbsttätig wieder in Gang besetzt,
sobald die für eine nutzbringende Förderung notwendigen Bedingungen wieder hergestellt
sind.
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Bei den Anlagen, wo während ziemlich langer Zeiten, z. B. während
der Ruhezeit der Arbeiter, die Förderung fast gleich null ist, gestattet die Anordnung
gemäß der Erfindung erhebliche Ersparnisse zu machen, indem während dieser Zeitspanne
praktisch, der gesamte Energieaufwand vermieden wird.
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Das Abstellen des Gebläses kann z. B. dadurch bewirkt werden, daß
die Druckveränderung des Druckmittels, die an irgendeinem Punkt seines Kreislaufes
infolge der Verminderung der Förderung auftritt, dazu benutzt wird, um die Einstellung
einer Vorrichtung zu bewirken, die die Zuführung von Gas- oder Dampf unterbricht,
wenn. das Gebläse durch eine Gas- oder Dampfmaschine getrieben wird, oder auch den
Strom abstellt, wenn ein llektrotnotor benutzt wird, oder schließlich eine Auskupplungsvorrichtung
in Gang setzt, sobald der Antrieb durch eine mechanische Kraftübertragung erfolgt.
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In den Fällen, wo das Turbogebläse von einer Dampfmaschine getrieben
wird, und besonders bei Dampfturbinen, besteht eine besonders wirksame Ausführungsform
der Erfindung darin, daß die Zuführungsvorrichtung gleichzeitig unter die Abhängigkeit
von einem Fliehkraftregler und einem Druckluftregler gebracht wird, derart, daß
die Zuführung abgestellt wird, sobald .sich die Förderung dem kritischen Wert nähert,
wobei die Zuführungsvorrichtung mit dem Fliehkraftregler durch eine Vorrichtung
verbunden wird, die, sobald die Zuführung abgeschnitten ist, die Muffe des Reglers
in ihre Höchststellung hebt, damit sie die Zuführung abgesperrt hält.
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Bei der Verwendung einer Dampfturbine ist es besonders vorteilhaft,
diese Vorrichtung mit einer Einlaßvorrichtung zu vereinigen, die stufenweise die
Öffnung oder den Abschluß der Dampfkammern von gegeneinander isolierten Düsengruppen
bewirkt; wenn die Öffnung und der Abschluß der Dampfkammern mittels Druckluftv erteiler
bewirkt werden, wird die Anordnung so getroffen, daß die Entlastung des für den
Abschluß der ersten -Dampfkammer gebrauchten Preßöls gleichzeitig das Anheben der
Reglermuffe bewirkt.
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Es muß vorausgeschickt werden, daß, wenn von der Abstellung der Maschine
hier gesprochen wird, das nicht so zu verstehen ist,
daß nun durchaus
ein vollständiges Anhalten der Maschine stattfindet, sondern es soll nur die Umlaufszahl
derart herabgesetzt werden, daß praktisch eine Förderung nicht bewirkt wird. Das
Wiederanlassen der Maschine wird im allgemeinen unter der Wirkung der Druckverminderung
in dem Vorratsluftbehälter bewirkt.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Vorrichtung
gezeigt; Fig. I und 2 zeigen im Schnitt von der Seite je eine Ausführungsform in
schematischer Darstellung; Fig. 3 zeigt eine zusätzliche Anlaßvorrichtung.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. I wird das Gebläse durch eine Dampfturbine
angetrieben, deren Einlaß durch folgende Vorrichtung gesteuert wird: Der Dampf strömt,
nachdem er das Hauptventil I und die Leitung 2 durchlaufen hat, durch die Ventile
3 in die Dampfkammern 4 der verschiedenen Düsengruppen 5, Die Spindel 6 des Hauptventils
I wird durch einen Servomotor 7 verstellt und trägt an ihrem oberen Ende eine Scheibe
8, an der die Kalben i i der verschiedenen Druckölverteiler aufgehängt sind, von
denen jeder das Öffnen und Schließen eines der Ventile 3 in Abhängigkeit von der
Steuerung des Ventiles i steuert. Jedes der Ventile 3 wird zu diesem Zweck von einer
Feder 9 geschlossen gehalten, die gegen einen Kolben Io wirkt; es wird geöffnet,
sobald infolge des Anhebens des entsprechenden Verteilerkolbens II das Öl in den
Verteiler eindringt und bei I2 durch das Rohr I3 der Druckfläche des Kolbens Io
zugeführt wird. Man erreicht eine stufenweise Öffnung der Ventile 3, indem man die
Höhenlage der verschiedenen Kolben II gegen die Scheibe 8 regelt. Sobald nun das
Ventil I mit seiner Scheibe 8 abwärts geht, lassen die Kolben II nacheinander das
Öl aus den Röhren I3 nach dem Vorratsölbehälter 14 überströmen und die Ventile 3
schließen sich unter der Wirkung der Federn 9.
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Die Regelvorrichtung, die die Einstellung des Hauptventils I bewirkt,
besteht aus einem Druckluftregler I7, der hauptsächlich von einem Kolben gebildet
wird, dessen eine Druckfläche unter der Wirkung einer Feder 18 steht und am Ende
seiner Kolbenstange an einem Ende des Hebels I6 angelenkt ist. Diesem Druckluftregler
wird durch das Rohr I9 der Luftdruck aus dem Vorratsluftbehälter zugeführt, der
jenseits des Rückschlagventils angeordnet ist, das hinter dem Gebläse angeordnet
ist. Dieser Regler wird von einem Fliehkraftregler I5 unterstützt, der als Geschwindigkeitsregler
wirkt; seine Muffe ist mit dem anderen Ende des Hebels i6 verbunden. An den Hebel
I6 ist eine Stange 2o und an diese ein weiterer Hebelei angelenkt, dessen anderes
Ende an der Spindel 6 des Hauptventiles i angelenkt ist und an den außerdem die
Kolbenstange des Druckölverteilers 22 angelenkt ist, der die Bewegung des Servomotors
7 steuert.
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Um das Anheben der Muffe des. Fliehkraftreglers zu bewirken, wird
ein Kolben 23 benutzt, -dessen Kolbenstange 24 gegen den Hebel 16 drückt und stetig
unter der Wirkung der Feder 25 die Muffe des Reglers hochzuhalten strebt. Dieser
Kolben kann gegen die Federwirkung abwärts bewegt -wcrden ; wenn Drucköl durch das
Rohr 26 zugeführt wird, dieses ist von demjenigen der Rohre 13 abgezweigt, das nach
dem Ventil der ersten Dampfkammer q. führt, das sich zuerst nach dem Anlaß öffnet.
Nach der Erfindung wird die Anzahl der Düsen der ersten Kammer so gewählt, daß die
von dieser Kammer gelieferte Mindestenergie einer Förderung entspricht, die ein
wenig über der kritischen Förderung liegt, unterhalb der der fehlerhafte Gang eintritt.
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Die Wirkungsweise des. Erfindungsgegenstandes ist folgende: Angenommen,
die Maschine sei in voller Wirkung, alle Ventile 3 geöffnet und der Kolben 23 an
seinem unteren Hubende. Wenn die Förderung nachläßt, drückt die Regelvorrichtung
nach und nach das Hauptventil r wlter dem Einfluß des Reglers 17 herab und' schließt
gleichzeitig durch die Scheibe 8 die verschiedenen Kammern q. der Reihe nach, anfangend
mit der letzten, bis schließlich nur die erste Kammer in Wirkung bleibt, deren niedrigste
Wirkung einer Förderung entspricht, die ein wenig über dem kritischen Förderungswert
liegt. Wenn die Scheibe 8 dann noch weiter herabsinkt und -das Überströmen -des
in dem dieser Kammer entsprechenden Rohr 13 enthaltenen Öles gestattet, wird der
Kolben 23 von seiner Feder angehoben und bringt somit die Reglermuffe in ihre Höchststellung,
so daß die Fortsetzung der ' Abschlußbewegung des Hauptventils i gesichert ist.
Die Turbine wird dann nur mit einer ganz geringen Dampfmenge beschickt, die durch
ein Umleitungsrohr 27 strömt und durch irgendwelche besonderen Düsen 28 eingeblasen
wird; hierdurch läuft die Maschine mit einer so geringen Geschwindigkeit, daß dies
einem Stillstand der Maschine gleichkommt.
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Wenn die Maschine angehalten ist, ist das Rückschlagventil- in der
Druckleitung geschlossen, aber infolge des Verbrauchs der Druckluft sinkt der Druck
in dem Vorratsluftbehälter herab und infolgedessen vermindert -er sich auch in dem
Druckluftregler 17. Hierdurch wird deren Kolben so weit herabgesenkt,
daß
nach einer gewissen Zeit, obgleich die Muffe des Fliehkraftreglers I5 in ihrer Höchststellung
gehalten wird, ein Anheben des Ventiles I und der Scheibe 8 sowie ein Einströmen
des Drucköles in das der ersten Dampfdruckkammer entsprechende Rohr I3 stattfindet.
Diese Kammer wird demgemäß dem Dampfzulaß geöffnet und gleichzeitig der Kolben 23
herabgedrückt, so daß die Muffe des Reglers I5 ihre normale Stellung einnehmen kann.
Die Maschine gewinnt hierdurch ihre normale Geschwindigkeit wieder. Nach dem Wiederanlassen,
sobald der kritische Wert der Förderung überschritten ist, könnte man die bereits
bekannten Vorrichtungen zur Beseitigung des fehlerhaften Ganges benutzen, denn die
bei den derartigen bekannten Vorrichtungen auftretenden Fehler sind bei der geringen
Dauer des Anlassens von geringerer Bedeutung. Man kann aber mit Vorteil auch die
Vorrichtung gemäß Fig. 3 benutzen, die in folgender Weise wirkt: Von der Druckleitung
48 ist ein Rohr 49 abgezweigt, das das Druckmittel aus dem Druckrohr in eine Tülle
50 leitet, die in der Saugleitung 5I des Gebläses angeordnet ist. In diese Leitung
49 ist ein Absperrventil 52 eingebaut; dieses Ventil wird von einem Servomotor gesteuert,
dessen Kolben 53 unter der Wirkung einer Feder 54 steht, die das Ventil 52 zu öffnen
strebt. Der Kolben 53 kann durch den Druck von Drucköl herabgedrückt werden, das
dem Servomotor durch das Rohr 55 und den Verteiler 56 zugeführt wird. Der Verteiler
besitzt einen dreifachen Kolben, dessen obere Druckseite unter der Wirkung des durch
das Rohr 57 zugeführten Druckes in der Druckleitung 48 diesseits des Rückschlagventils
steht, während die untere Kolbenfläche durch das Rohr 59 unter dem Druck jenseits
des Rückschlagventiles 58 gehalten wird. Sobald die Maschine angehalten ist, sinkt
der Druck in der Druckleitung diesseits des Rückschlagventiles 58 herab; der Verteilerkolben
56 wird gehoben und läßt Drucköl dem Servomotor 53 zuströmen, wodurch infolge des
Öffnens des Ventiles 52 die Abzweigung 49 geöffnet wird. Sobald die Maschine wieder
angelaufen ist, strömt das Druckmittel durch die Abzweigung in die Tülle 5o, in
die es eingeblasen wird; die durch diese Strahlpumpe angesaugte Luft bekommt eine
gewisse lebendige Kraft, die sich in statischen Druck in dem sich erweiternden Teil
der Tülle umsetzt. Hierdurch wird der statische Druck des Ansaugens und der gesamte
ergeugte Druck vergrößert. Auf diese Weise ist es möglich, den nötigen Druck zum
Wiederanlassen des Gebläses schneller -zu erhalten. Wenn der Druck diesseits des
Rückschlagventiles 58 größer ist als der Druck jenseits dieses Ventiles, beginnt
es sich zu- öffnen. Aus demselben Grund geht der. Verteilerkolben 56 nach abwärts
und speist den Servomotor 53, derart, daß das Ventil 52 allmählich gegen den Druck
der Feder 54 geschlossen wird, während das Rückschlagventi158 allmählich geöffnet
wird. Die Bewegungen der Ventile 58 und 52 werden durch Katarakte 6o und 61 verlangsamt,
von denen der erste die beiden Endendes Zylinders des Kolbens 6= verbindet, während
der andere i:i das Rohr 55 eingebaut ist.
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Es versteht sich von selbst, daß die Anordnung der Druckölverteiler
beliebig verändert werden kann; es könnte beispielsweise die Anordnung so getroffen
werden, daß die Ventile durch die Federn geöffnet und von dem Drucköl geschlossen
werden; die Muffe des Reglers 15, wird in diesem Falle durch den Diuck des Öles
angehoben und durch die Feder 25 gesenkt.
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Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Druckänderungen in
einer Einschnürung 29 der Saugleitung des Gebläses den Abschluß einer Drosselklappe
30 in dem Dampfzulaßrohr der Maschine bewirken. Zu diesem Zweck verbindet
ein Rohr 3i die Einschnürung 29 mit einem Zylinder 32, in dem gegen die Wirkung
einer Feder 33 ein Kolben 34 verstellt werden kann, dessen untere Fläche unter dem
Druck der Außenluft steht. Die Stane-e 35 dieses Kolbens trägt den Kolben des Verteilers
36, dem das Drucköl durch das Rohr 37 zuströmt. und aus dem es durch das Rohr 38
entweicht, indem es durch Bohrungen eines Rohrschiebers 39 strömt. Der Verteiler
ist durch das Rohr 40 mit einem Zylinder 41 verbunden, indem sich gegen die Wirkung
einer Feder 42 ein Kolben 43 verschiebt, der die Drosselklappe 3o des Dampfzulaßrohres
steuert. Der Rohrschieber 39 ist an einem Kolben 44 befestigt, dessen eine Seite
unter der Wirkung einer Feder 45, die andere unter dem Druck der durch das Rohr
46 aus dem Betriebsluftbehälter zugeführten Druckluft steht, welcher jenseits des
Rücksehlagventiles der Druckleitung angeordnet ist.
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Wenn der Druck in der Einschnürung 29 infolge der Verringerung der
Förderung erhöht wird, geht der Kolben 34 abwärts und sobald sich die Förderung
ihrem kritischen Wert nähert, läßt der Verteilerkolben 36 Drucköl auf den Kolben
43 wirken, wodurch das Ventil 30 geschlossen wird. Die Dampfmaschine wird
hierdurch abgestellt oder nur durch ein Umleitungsrohr gespeist, so daß sie mit
geringer Geschwindigkeit läuft. Wenn andererseits der Druck in dem Druckluftbehälter
-herabsinkt, geht der Kolben 44 abwärts und nimmt den Rohrschieber 39 mit,
bis
die Bohrung 47 das Öl des Zylinders 41 ausströmen läßt. Das Ventil 30 öffnet sich
dann unter der Wirkung der Feder 42, worauf die Maschine anläuft. Wie bei den vorherigen
Beispielen ist es wünschenswert, Vorrichtungen anzuordnen, durch die der Zeitraum
des Anlassens verkürzt wird.
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Es versteht sich von selbst, daß der Kolben 43, statt ein Dampfzulaßventil
zu beeinflussen, auf den Widerstand eines Elektromotors, eine Auskuppelvorrichtung
oder irgendeine ähnliche Vorrichtung einwirken kann.