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Einrichtung zur Ausführung eines Verfahrens zum Verringern von durch
Wärmedehnung öder Zusammenziehung bedingten Spannungen einer gefährdeten Stelle
einer aus Rohrleitungen und Gehäusen bestehenden Anlage Zusatz zum Zusatzpatent:
1235 688 Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung oder weitere Ausbildung der durch
das Zusatzpatent 1235 688 zum Patent 1159 710 geschützten Erfindung, nämlich
einer Einrichtung zur Ausführung eines Verfahrens zum Verringern von durch Wärmedehnung
oder Zusammenziehung bedingten Spannungen einer gefährdeten Stelle einer aus Rohrleitungen
und Gehäusen bestehenden Anlage, insbesondere einer Wärmekraftanlage, bei der die
relative räumliche Winkelstellung (Sollstellung) der beiderseits der gefährdeten
Stelle befindlichen Anlageteile, z. B. Gehäuse und angeschlossene Rohrleitung, in
der Weise unverändert aufrechterhalten wird, daß man mit Hilfe einer Windeneinrichtung
od. dgl. auf einten der beiden Teile eine mit den Temperaturänderungen schwankende
Kraft ausübt, welche ihn in der ,die Sollstellung ergebenden Lage hält, wenn er
diese Stellung zu verlassen sucht, wobei die Sollstellung eine für die mittlere
jeweilige Betriebstemperatur und die theoretischen Abmessungen und Werkstoffeigenschaften
der Rohrleitungen errechnete und keine unzulässigen Spannungen ergebende Stellung
der beiderseits der gefährdeten Stelle befindlichen Anlageteile ist.
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Bei den in diesem Zusatzpatent beschriebenen Ausführungsformen der
Einrichtung erfolgt die Steuerung der Winden in Abhängigkeit von Temperaturänderungen
in der gleichen Weise, wie es in den Fig. 1, 5, 7,10,11 und 12 des Patentes
1159 710 dargestellt und beschrieben ist. Das bedeutet, daß entweder ein
Thermostat zur Verwendung gelangt, der durch eine Rohrleitung der Anlage erwärmt
wird und eine Flüssigkeit enthält, durch deren Ausdehnung oder Zusammenziehung ein
die Winde steuernder elektrischer Schalter bewegt wird, oder daß die Längenausdehnung
oder Zusammenziehung eines Rohres der Anlage gemessen wird, um in Abhängigkeit vom
Meßergebnis die Winde zu steuern.
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Gegenstand eines Zusatzpatentes 1200 620 zu jenem älteren Patent
1159 710 ist es, die Winde durch ein Gerät zu steuern, das die relative Winkelstellung
der beiderseits der gefährdeten Stelle befindlichen Anlageteile mißt. Dabei ist
das den Winkel messende und die Windeneinrichtung steuernde Gerät an zwei Meßpunkten
des einen der beiden Anlageteile angeschlossen und enthält ein seinen Steuerschalter
mit diesen Meßpunkten verbindendes Differentialgetriebe, das den Schalter in Abhängigkeit
vom Bewegungsunterschied der beiden Meßpunkte betätigt.
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Bei den in dem Zusatzpatent 1200 620 beschriebenen Ausführungsbeispielen
hat die Verbindung des Differentialgetriebes mit dem einen Meßpunkt dasselbe übersetzungsverhältnis
wie die Verbindung des Differentialgetriebes mit dem anderen Meßpunkt. Das hat aber
zur Folge, daß der Schalter nur in Abhängigkeit vom Bewegungsunterschied der beiden
Meßpunkte betätigt wird, nicht aber in Abhängigkeit von dem temperaturbedingten
absoluten Maß der Bewegung der Meßpunkte. Infolgedessen bringt die Winde den von
ihr bewegten Anlageteil bei jeder Temperatur der Anlage in dieselbe Stellung.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Anwendung des an
den zwei Meßpunkten des einen Anlageteils angeschlossenen Gerätes auch dann zu ermöglichen,
wenn die Sollstellung des von der Winde bewegten Anlageteils nicht unveränderlich
ist, sondern eine für die mittlere jeweilige Betriebstemperatur und für die theoretischen
Abmessungen und Werkstoffeigenschaften der Rohrleitung errechnete Stellung darstellt,
wie es das Zusatzpatent 1235 688 vorschreibt.
Diese Aufgabe ist
nun dadurch gelöst, daß gemäß dem Anspruch 2 des, Zusatzpatentes 1.200.6-2.0j
das die Winkelstellung messende und die Windeneinrichtung steuernde Gerät an zwei
Meßpunkten des einen der beiden Anlageteile angeschlossen ist und ein seinen Steuerschalter
finit diesem -Meßpunkten verbindendes Differentialgetriebe enthält und daß die Verbindung
dieses Differentialgetriebes mit dem einen Meßpunkt ein derart anderes Übersetzungsverhältnis
hat als seine Verbindung mit dem anderen Meßpunkt, daß es den Schalter nicht nur
in Abhängigkeit vom Bewegungsunterschied der beiden Meßpunkte, sondern auch in Abhängigkeit
von dem temperaturbedingten absoluten Maß der Bewegung der Meßpunkte betätigt.
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Vorzugsweise verwendet man die besondere Bauart der Temperaturmeßeiririchtung
des Zusatzpatentes 1200 620. Bei dieser besonderen Bauart ist - die Schaltzunge
des Steuerschalters um eine Achse schwenkbar gelagert und mit einem an ihr gelagerten
Kegelrifzel-versehen, das mit zwei um dieselbe Achse drehbaren Kegelrädern kämmt,
deren eines an den einen Meßpunkt und dessen anderes an den anderen Meßpunkt über
je einen Seilantrieb so angeschlossen ist, daß sich die beiden Kegelräder bei Verschiebung
der beiden Meßpunkte in derselben Richtung gegenläufig drehen. Zweckmäßig erfolgt
abweichend von dem- im Zusatzpatent 1200 620 beschriebenen Ausführungsbeispiel
der Anschluß der Kegelräder an die beiden Meßpunkte über Seilrollen mit verschiedenem
Durchmesser,: so daß. sich die beiden Kegelräder bei Verschiebung der beiden Meßpunkte
in derselben Richtung um gleiche Beträge gegenläufig um- ungleiche Winkel drehen
und daher die Meßzunge nur dann in Ruhe -belassen, wenn sich die Meßpunkte in
der gleichen -Richtung uni entsprechend .den Seilröllendürchmessern verschiedene
Beträge bewegen.
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Einbevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt. In diesen zeigt F i g. 1 jnr_Aufriß eine aus einem Turbinengehäuse
und einer Rohrleitung bestellende Anlage mit der schematisch dargestellten,.-erfindungsgemäß
ausgestäteten Einrichtung zum Verringern der Spumungen einer gefährdeten Stelle
dieser Anlage; F i g: 2* eine schäübildliche Darstellung - der in F i g. 1 gezeigten
Rohrleitung und Einrichtung.
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Im Punkt 26 ist mit dem in F i g. 1 im Aufriß gezeigten Gehäuse einer
'=Turbine eine durch eine dicke Linie- angedeutete. Rohrleitung - verbunden,- die
von der Verbindungsstelle-26 aus- abwärts und dann waagerecht nach- rechts verläuft.
Dieses Turbinengehäuse und die daran angeschlossene Rohrleitung unterliegen erheblichen.
Spannungen,- die dadurch bedingt sind; daß sich bei Temperaturänderungen das Gehäuse
und die Rohrleitung dehnen oder zusammenziehen. Durch diese. Spannungen ist besonders
-die Anschlußstelle-26 gefährdet. -Die nachstehend . beschriebene Einrichtung dient
dem Zweck; die :Spannungen -an. der. gefährdeten Stelle 26 zu verringern. Hierfür
greift an dem waagerechten Strang der Rohrleitung- eine in F i g. 1 nicht dargestellte
Windung- an, . die diesen waagerechten Strang in seiner Längsrichtung verschieben.kann.und
durch einen Elektromotor- antreibbar ist. Dieser Elektromotor wird durch ein Schaltgerät
56 in der einen oder in, der anderen Richtung in Gang, gesetzt oder .stillgesetzt.
Zu diesem Zweck enthält das Schaltgerät 56 eine Meßzunge-66, F i g. 2, die,, -.in
.den Raum zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten elektrischen -Kontakten
62 und 64 hindinragt. Die Winde steht .@,till, solange die Schaltzunge keinen der
beiden Kontakte berührt. Sie läuft in der einen Richtung, wenn sie den Kontakt 62
berührt; und-in der entgegengesetzten Richtung, wenn sie den Kontakt 64 berührt.
- -Wenn das Turbinengehäuse infolge von Dehnung oder Zusammenziehung aus der in
F i g. 1 mit ausgezogenen Linien dargestellten Lage in die strichpunktiert dargestellte
Lage übergeht und wenn sich außerdem die Länge des waagerechten Stranges der Rohrleitung
infolge Temperaturänderung ändert, dann hat das zur Folge, daß sich der aufrechte
Strang der Rohrleitung, der zur Verbindungsstelle 26 führt, mehr oder weniger schräg
stellt, wie dies in F i g.1 bei 350 und 354 übertrieben stark dargestellt ist. .
, - -Die 'nachstehend beschriebene Einrichtung sorgt nun dafür, daß die relative
räumliche Winkelstellung dieses aufrechten Stranges zum Turbinengehäuse auf einen
Sollwert geregelt wird, der eine für die mittlere jeweilige Betriebstemperatur und
die theoretischen Abmessungen und Werkstoffeigenschaften der Rohrleitungen errechnete
Größe aufweist, die keine unzulässigen Spannungen ergibt. Diese Regelung sorgt also
dafür, daß der aufrechte Strang der Rohrleitung bei verschiedenen mittleren Betriebstemperaturen
zwangsweise durch die Winde verschieden stark geneigt wird; wobei der jeweilige
Neigungswinkel errechnet ist. Wird zwangsweise die errechnete Neigung- eingestellt,
dann ergeben sich an der Stelle 26 keine unzulässigen Spannungen, Nunmehr sei das
elektrische- Schaltgertät 56 an Hand der F i g. 2 'im einzelnen erlä@itert.
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Parallel zum waagerechten Strang der in F i g.1 gezeigten Rohrleitung.
verlaufen üön. - dem ortsfest angeordneten elektrischen Gerät 56@-zuin aufrechten
Strang der Rohrleitung zwei Drahtseile 70, 72, die bei 59 und 60 durch Schellen
87 und 96 -am aufrechten Strang der Rohrleitung Z2 . der Rohrleitung in der- in
F i g. 2 gezeigten Weise befestigt sind. Im Gehäuse des Gerätes 56 befinden sich.
Seilrollen 85; 86, 90, .92 und 94, die um. ortsfeste Achsen umlaufend gelagert-
sind und die beiden Drahtseile 70 und 72 aufnehmen. Innorhalb- des Gehäuses l. des-
Schalt.-geräts.56 sind gleichachsig zwei -Seiltrommelri'74 und 76 drehbar gelagert.
Das Drahtseil 70 ist um die Seiltrommel 74 herumgeschlungen und - an- ihr
mit seinem Ende bei 84 befestigt,- während das Drahtseil 72 um: die Seiltrommel
76.herumgeschlungen und an ihr mit..seinem Ende bei 88 befestigt ist: Ändert sich
die Neigung des Stranges 22 der Rohrleitung, dann drehen sich die beiden Seiltrommeln
76. und 103: Denn die Seile 70, 72 werden durch - Gewichte 98; 100 straff gehalten,
die je. an@einem Seil 101 bzw.102 aufgehängt sind, das .auf der: Nabe 103. -bzw.104
.der betreffenden Seiltrommel` aufgewickelt und: befestigt ist..
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Die elektrische Schältzurige .66 _sitzt an einem Planetenradträger
126, der um eine ortsfeste Achse 118 umlaufend gelagert ist. DieseAchse läuft parallel
zur -gemeinsamen Achse 78 der. beiden ,Seiltrommeln 74, 76. Am Planetenradträger
126. -ist um eine Achse 128 innlaufend ein Kegelrad'124..,gelageit,- das mit zwei
gleichachsigen Kegelrädern 120, 122 kämmt Tedes-dieser beiden Kegelräder läuft-uni
die Achse 118 Um-,.und- ist mit-;einem .S.tirnrad.114 axzw.116
verbunden,
das mit einem Zahnkranz 110 bzw.112 der betreffenden Seiltrommel 74 bzw. 76 kämmt.
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Insoweit entspricht die Einrichtung derjenigen, die in dem Zusatzpatent
1200 620 mit Bezug auf die dortige F i g. 3 beschrieben ist. Während dort aber die
beiden Seilrollen 74 und 76 den gleichen Durchmesser haben, hat bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel die Seiltrommel 74 einen größeren Durchmesser als die Seiltrommel
76. Das bedeutet aber, daß das die Winkelstellung des aufrechten Stranges
22 der Rohrleitung messende und den Elektromotor der Winde steuernde Gerät 56 ein
Differentialgetriebe enthält, dessen Verbindung mit dem einen Meßpunkt 59 ein anderes
Übersetzungsverhältnis hat als seine Verbindung mit dem anderen Meßpunkt 60. Der
Unterschied dieser beiden übersetzungsverhältnisse ist nun so bemessen, daß der
Schalter 56 nicht nur in Abhängigkeit vom Bewegungsunterschied der beiden Meßpunkte
59 und 60, sondern auch in Abhängigkeit von dem temperaturbedingten absoluten Maß
der Bewegung dieser Meßpunkte betätigt wird. Sucht nämlich der Strang 22 der Rohrleitung
in die in F i g. 2 strichpunktierte Lage 350 überzugehen, dann wandern die zwei
Meßpunkte 59 und 60 um verschiedene Beträge mit Bezug auf F i g.1 nach links. Das
führt aber dazu, daß die beiden Seilrollen 74 und 76 um verschieden große Winkel
in Drehung versetzt werden. Hätten die beiden Seilrollen den gleichen Durchmesser,
dann würde das Differentialgetriebe, das aus den Kegelrädern 120, 122, 124
besteht,
die elektrische Schaltzunge 66 so lange bis in Stromschlußstellung bewegen, bis
die dadurch in Gang gesetzte Winde den Rohrleitungsstrang 22 wieder bis in die ursprüngliche
Neigung gebracht hat. Da aber die beiden Seiltrommeln 74, 76 verschiedene Durchmesser
haben, bringt die Winde den Rohrleitungsstrang 22 jeweils in eine geneigte Lage,
deren Neigungswinkel von der Ausdehnung des waagerechten Rohrleitungsstranges, also
von der mittleren Betriebstemperatur, abhängt. Denn die beiden Kegelräder 120 und
122 drehen sich gegenläufig um ungleiche Winkel, wenn sich die beiden Meßpunkte
59, 60 in derselben Richtung um gleiche Beträge verschieben, was z. B. der Fall
ist, wenn das Turbinengehäuse dieselbe Verschiebung erfährt wie das untere Ende
des aufrechten Rohrleitungsstranges 22 infolge Dehnung des waagerechten Stranges.
Die Meßzunge 66 gelangt daher immer dann in die in F i g. 2 gezeigte Ruhelage, wenn
sich die Meßpunkte 59, 60 in der gleichen Richtung um verschiedene Beträge bewegt
haben.
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Auf diese Weise ist erreicht, daß der aufrechte Rohrleitungsstrang
jeweils durch die Winde zwangsweise in eine Sollstellung 350, 354 gebracht wird,
welche den für die mittlere Betriebstemperatur errechneten Neigungswinkel aufweist,
bei welchem unzulässige Spannungen der gefährdeten Stelle 26 vermieden sind.