DE102014200186A1

DE102014200186A1 - Adjustment device for an impeller

Info

Publication number: DE102014200186A1
Application number: DE102014200186.2A
Authority: DE
Inventors: Oliver Hesse
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2015-01-08

Abstract

Verstelleinrichtung für ein Laufrad einer Axialturbine oder einer Axialpumpe mit verstellbaren Laufschaufeln, wobei die zum Verstellen der Laufschaufeln benötigte Energie elektrisch auf das Laufrad übertragen wird, und die Verstellung der Laufschaufeln mit Hilfe einer elektro-hydraulischen Antriebseinheit bewirkt wird.Adjusting device for an impeller of an axial turbine or an axial pump with adjustable blades, wherein the energy required for adjusting the blades is electrically transmitted to the impeller, and the adjustment of the blades by means of an electro-hydraulic drive unit is effected.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für ein Laufrad mit verstellbaren Laufschaufeln einer Axialturbine oder einer Axialpumpe z.B. vom Typ Kaplan. Solche Laufräder werden beispielsweise auch bei Rohrturbinen eingesetzt.The invention relates to an adjusting device for an impeller with adjustable blades of an axial turbine or an axial pump, for example. of the type Kaplan. Such wheels are used for example in tubular turbines.

Verstelleinrichtungen zum Schwenken der Laufradschaufeln sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. So zeigt die DE 845930 beispielsweise ein Laufrad, dessen Laufschaufeln mit Hilfe eines hydraulischen Servomotors geschwenkt werden können. Der Servomotor befindet sich meistens in der Laufradnabe in Verlängerung der Laufradwelle. Durch eine axiale Verschiebung des Servomotor-Kolbens werden die Laufschaufeln über eine geeignete Mechanik mit Lenkern und Hebeln geschwenkt. Das zum Antreiben des Servomotors benötigte Hydrauliköl wird dabei über einen Kanal in der Laufradwelle zugeführt. Adjustments for pivoting the impeller blades are known from the general state of the art. That's how it shows DE 845930 For example, an impeller whose blades can be pivoted by means of a hydraulic servo motor. The servomotor is usually located in the impeller hub in extension of the impeller shaft. By an axial displacement of the servomotor piston, the blades are pivoted about a suitable mechanism with handlebars and levers. The hydraulic oil required to drive the servo motor is supplied via a channel in the impeller shaft.

Da das Hydrauliköl von außen in die rotierende Welle eingebracht werden muss, ergibt sich ein hoher technischer Aufwand für die Verrohrung und das Abdichten der Ölzuführung. Dieser Aufwand ist auch deswegen groß, weil sich das Hydrauliköl unter hohem Druck befindet (160 bar sind nicht ungewöhnlich). Durch die langen Verrohrungswege wird außerdem eine große Menge von Hydrauliköl benötigt. Im Fehlerfall, d.h. wenn eine Undichtigkeit auftritt, ergeben sich daher hohe Risiken für die Umwelt, wenn Hydrauliköl ins Wasser gelangt.Since the hydraulic oil must be introduced from the outside into the rotating shaft, there is a high technical outlay for the piping and the sealing of the oil supply. This effort is also great because the hydraulic oil is under high pressure (160 bar are not uncommon). The long piping paths also require a large amount of hydraulic oil. In case of error, i. When a leak occurs, therefore, there are high risks to the environment when hydraulic oil enters the water.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verstelleinrichtung zum Schwenken der Laufradschaufeln in der Art weiterzuentwickeln, dass ein sehr einfacher und effizienter Aufbau entsteht, welcher die Risiken bei Ölaustritt für die Umwelt verkleinert. Dabei darf natürlich die Regelgenauigkeit nicht vermindert werden.The object of the present invention is to further develop an adjusting device for pivoting the impeller blades in such a way that a very simple and efficient structure is created, which reduces the risks of oil leakage to the environment. Of course, the control accuracy must not be reduced.

Der Erfinder hat erkannt, dass die gestellte Aufgabe durch eine Verstelleinrichtung zum Schwenken der Laufradschaufeln mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst werden kann. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.The inventor has recognized that the stated object can be achieved by an adjusting device for pivoting the impeller blades with the characterizing features of claim 1. Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims therefrom.

Der Erfinder hat erkannt, dass die genannten Probleme dadurch verursacht werden, dass die Energie zum Verstellen der Laufradschaufeln mit Hilfe des Hydrauliköls in das Laufrad transportiert wird. Als Alternative dafür bietet sich die Übertragung der Energie in elektrischer Form an. Dieser Gedanke ist nicht neu und findet sich z.B. in der DE 464551. Die Übertragung auf das drehende Laufrad erfolgt dabei über Schleifringe. Allerdings muss dann im Laufrad die elektrische Energie wieder in mechanische Energie gewandelt werden, was zu erheblichen Schwierigkeiten führt (siehe die Bemerkungen in der DE 464551 ). Aus diesem Grunde wurde diese Idee seit 1928 in keiner großen Anlage verwirklicht, sondern die Verwendung der hydraulischen Energieübertragung ist immer noch Standard. The inventor has recognized that the problems mentioned are caused by the energy for moving the impeller blades being transported by means of the hydraulic oil into the impeller. As an alternative, the transmission of the energy in electrical form lends itself to. This idea is not new and can be found eg in the DE 464551. The transmission to the rotating impeller takes place via slip rings. However, the electrical energy in the impeller must then be converted back into mechanical energy, which leads to considerable difficulties (see the remarks in the DE 464551 ). For this reason, this idea has not been realized in any major facility since 1928, but the use of hydraulic power transmission is still standard.

Der Erfinder hat erkannt, dass sich die Probleme mit der elektrischen Energieübertragung dadurch meistern lassen, wenn anstelle eines elektrischen Motors zum Wandeln der elektrischen Energie in mechanische Energie, eine Kombination von Elektromotor, Pumpte, Ventilblock, Tank und Hydraulikzylinder verwendet wird. Diese Kombination ist unter dem Namen elektro-hydraulische Antriebseinheit bekannt. D.h. die elektrische Energie wird mit Hilfe der Pumpe in hydraulische Energie und dann über den Hydraulikzylinder in mechanische Energie gewandelt. Durch die Verwendung einer solchen elektro-hydraulischen Antriebseinheit können die Anforderungen an die Regelgenauigkeit erfüllt werden. Die Menge an Hydrauliköl, die bei Verwendung einer elektro-hydraulischen Antriebseinheit benötigt wird, ist um ein Vielfaches geringer als bei der Lösung gemäß dem Stand der Technik (Übertragung der Energie mittels Hydrauliköl).The inventor has recognized that the problems with electric power transmission can be mastered by using a combination of electric motor, pump, valve block, tank and hydraulic cylinder instead of an electric motor for converting electrical energy into mechanical energy. This combination is known under the name electro-hydraulic drive unit. That the electrical energy is converted into hydraulic energy by means of the pump and then into mechanical energy via the hydraulic cylinder. By using such an electro-hydraulic drive unit, the requirements for the control accuracy can be met. The amount of hydraulic oil that is required when using an electro-hydraulic drive unit is many times less than in the solution according to the prior art (transmission of energy by means of hydraulic oil).

Die jeweils aktuelle Drehstellung der Laufradschaufeln zwecks Rückführung in den Regler der Turbine bzw. der Pumpe, kann dabei ebenfalls elektrisch über separate Schleifkontakte erfolgen, oder auch per Drahtlosübertragung beispielsweise mit Hilfe der Bluetooths Technologie.The respective current rotational position of the impeller blades for the purpose of returning to the controller of the turbine or the pump can also be done electrically via separate sliding contacts, or by wireless transmission, for example with the aid of Bluetooth technology.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 845930 [0002]
DE 464551 [0006, 0006]

Claims

Adjusting device for an impeller of an axial turbine or an axial pump with adjustable blades, wherein the energy required for adjusting the blades is electrically transmitted to the impeller, characterized in that the adjustment of the blades by means of an electro-hydraulic drive unit is effected.

Adjusting device according to claim 1, characterized in that the return of the current rotational position of the blades to the controller is carried out electrically via sliding contacts.

Adjusting device according to claim 1, characterized in that the return of the current rotational position of the blades to the controller is wireless.

Adjusting device according to claim 3, characterized in that the return of the current rotational position of the blades to the controller via Bluetooth.