AT111099B

AT111099B - Regulierverfahren und -vorrichtung für Wasserkraftmaschinen oder Pumpen mit Flettner-Rotoren.

Info

Publication number: AT111099B
Authority: AT
Inventors: Victor Dr Ing Mann
Original assignee: Victor Dr Ing Mann
Priority date: 1925-07-20
Filing date: 1925-07-20
Publication date: 1928-10-25

Description

Regulierverfahren nnd-vorrichtung für Wasserkraftmaschinen oder Pumpen mit
Flettner-Rotoren.
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bei Gegenschaltung werden sie sieh subtrahieren. man erhält also eine Differenzwirkung. wie sie z. B. von Differentialgetrieben, Differentialschrauben u. a. m. her bekannt ist.

Die beiden Schaltungsarten bedingen
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Es mag nicht immer erwünscht sein, die beiden verkoppelten Regulierungsarten nach Belieben sieh auswirken zu lassen, es ist deshalb vorgesehen, dem Steuerkolben 37 gegenüber den Steuerkanälen im Steuerzylinder des Servomotors der Erregung oder des Servomotors des Leitrades (die beiden Steuerzylinder können vereinigt, wie in den vorliegenden Abbildungen angegeben oder getrennt und je mit eigenem Steuerkolben ausgestattet sein) eine mehr oder weniger, also verschieden grosse Uberdeekung zu geben, um so dem einen oder andern Servomotor innerhalb eines gewissen Drehzahlbereieh s Aktionsfähigkeit zu verleihen, ohne dass der andere Servomotor anspringt (Fig. 12).

In Fig. 12 sind ferner zu den einzelnen Pressflüssigkeitszuleitungen zu den Servomotoren Drosselorgane (Regulierschrauben) 82, 83, 84, 85 vorgesehen, deren Zweck ist, die Erregungsregulierung gegenüber der Leitschaufelregulierung relativ träge machen zu können oder umgekehrt, um auf diese Weise der einen von beiden Regulierungen den Haupt-
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können.

Zu diesem Zweck ist (Fig. 14) die Kolbenstange 86 des Servomotorkolbens 87 des Leitapparates, dessen Stellung ja eine Funktion derjenigen des Leitapparates, also der Wassermenge Q ist, durch Gestänge 88, 89, 90, 91 mit dem Hebelarm ? einer Kurvenscheibe 94 zwangsläufig verbunden, in deren
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Erfolgt der Antrieb der Welle 17 der Erregung nicht durch Peltonrad 58, sondern durch Elektromotor 18, so ist (Fig. 15) das Gestänge 96,97, 98 der Rolle 95 statt mit Nadel 6. 3 mit dem Regulierhebel 47 des Regulierwiderstandes 48 (vgl. Fig. 8) zu verbinden. Der Servomotor 44, 45 der Erregung (Fig. 8) kommt hier in Wegfall.

Da, soviel bekannt ist, die M, Kurve der Fig. 13 in der Nähe des Maximums ziemlich flach verläuft, so werden mässige Fehler in der Bestimmung des Verlaufes der Kurve 98 nur von geringem Einfluss auf den Wirkungsgrad der Turbine sein. Es stellt daher die Herstellung der Kurvenscheibe 94 keine besonders grossen Anforderungen an Versuchsanstalt und Fabrikation, ja es ist sogar möglich, ohne wesentlich ungün- stige Beeinflussung des Wirkungsgrades der Turbine eine und dieselbe Kurvenseheibe 94 bzw. Kurve 93 für eine ganze Reihe von Turbinentypen anzuwenden.

Kehrt man die Drehrichtung der Zylinder 10 um, so wechselt die Seitenkraft P der Zylinder 10 und damit das Drehmoment Md seine Richtung, im übrigen ändern sich die Verhältnisse, wenigstens bei einem zur Hüllfläche des rotierenden Laufradeintritts senkrechten Strömungsfeld, nicht. Um die Drehriehtung der Zylinder 10 umzukehren, hat man bei Antrieb der Welle 17 durch einen Elektromotor dessen Drehsinn durch Polwechsel entweder am Feld oder am Anker umzukehren. Die Vorrichtungen hiezu sind bekannt und lassen sich ohne Umständlichkeit handhaben. Bei Antrieb der Welle 17 durch Peltonrad 58 muss zwecks Umkehr der Drehriehtung das Peltonrad umgekehrt auf die Welle 17 aufgekeilt werden ; gleichzeitig ist die Beaufschlagungsdüse 52 in die neue Drehriehtung umzuschwenken.

Zu diesem Zwecke ist dieselbe um Achse 64, 65 drehbar. Die Zuleitung der Beaufsehlagungsflüssigkeit erfolgt dabei durch eine Hohlwelle 64 (Fig. 10), der andere Zapfen 65 übernimmt mittels einer über dem Zapfen 65 drehbaren Manschette 66 die Zuleitung der Pressflüssigkeit zu dem Servomotorzylinder 52. An entsprechenden Zapfen sind mittels Überwurfmutter die Zuleitungen 42, 43 (vgl. Fig. 8) an die Manschette angeschlossen. Die Zapfen sind durchbohrt und stellen dadurch die Verbindung zu den Ringräumen 67 und 68 her. Der Zapfen enthält ferner Bohrungen 69, 70 sowie 71 und einen Ringraum 72.

An die Bohrung 76 ist mittels Überwurfmutter die Rohrleitung 43, an den Ringraum 72 ebenso die Leitung 42
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entsprechenden Bohrungen am Gehäuse 79 des Peltonrades eingeschraubt werden kann und mit seinem freien Ende 80 in eine entsprechende Bohrung der Düsenwand 52 eingreift, um so die Düse 52 in ihrer Stellung zu verriegeln.

Der wesentlichste Vorteil der Erregungsturbine gegenüber Turbinen bisheriger Bauart liegt in der weiteren Regulierungsmöglichkeit durch Änderung des Drehmoments in Abhängigkeit von der Erregung c". Wenn es nicht auf wassersparende Regulierung ankommt, kann die Geschwindigkeitsregulierung allein durch Änderung der Erregung erfolgen, so dass der sonst übliche Leitapparat mit Finkschen Drehschaufeln und dem dazu gehörigen und wegen der erforderlichen grossen Verstellkräfte grosse und teure Servomotor in Wegfall kommen kann. Bei der Gesehwindigkeitsregulierung durch Änderung der Erregung ist dagegen der Kraftbedarf sehr gering, man kommt daher mit Servomotoren von geringem Arbeitsvermögen aus. Der hiedurch gekennzeichnete Vorteil beruht also in einer Vereinfachung und Verbilligung der Regulierorgane..

Soll jedoch zwecks wassersparender Regulierung ein Leitapparat mit Finkschen Drehschaufeln verwendet werden, so wird es meist genügen, denselben von Hand zu betätigen, statt denselben an die automatische Regulierung wie sonst üblich anzuschliessen, da die automatische Feinregulierung der Drehzahl der Erregungsturbine auch in diesem Fall durch die Änderung der Erregung erfolgen kann. Es bleibt also auch für diesen Fall die Vereinfachung und Verbilligung der Regulierorgane.

Bei Anwendung der aus Leitradregulierung und Erregerregulierung kombinierten Regulierung ergeben sich jedoch Vorteile, insofern bei der Parallelschaltung der Servomotoren von Leitrad und Erregung ein besonders rasches Unschädlichmachen stärkerer Drehzahlsehwankungen möglich wird, während die Gegenschaltung die Drehzahlabweichungen von der normalen zunächst verstärkt und damit das kräftige Eingreifen der Regulierung verstärkt und beschleunigt, wenn der Servomotor der Erregung zuerst anspringt oder eine Dämpfung der Drehzahlschwankungen herbeiführt und die Wirkung einer Rückführung ergibt und Überregulierung vermeidet bzw. vermindert, wenn der Servomotor der Erregung nach demjenigen des Leitrades anspringt.

Als weitere Vorteile sind zu nennen : a) der Drehsinn der Turbine kann ohne besonderes Vorgelege umgekehrt werden ; b) die Strömungsrichtung der Turbine kann umgekehrt werden, d. h. die Turbine kann in die Verbindungsleitung zweier Wasserbecken eingeschaltet werden, wobei die Strömung zeitweilig vom ersten zum zweiten oder vom zweiten zum ersten Becken hin erfolgen kann ; c) Umkehrbarkeit des Prozesses : Die Maschine ist umkehrbar, kann also auch als Pumpe laufen ; darin liegt ein Vorteil bei Anwendung der Erregungsturbine für hydraulische Hochdruckpumpspeicherkraftwerke, insofern dann eine besondere Pumpe nicht mehr benötigt wird. Die Maschinenanlage besteht dann aus einem einzigen Satz : hydraulische Maschine und die damit gekuppelte elektrische Maschine. Beide Maschinen sind umkehrbar.

Bei Leistungsabgabe aus dem Hochdruckspeicher arbeitet die hydraulische Maschine als Turbine, die elektrische Maschine als Generator ; bei Pumpbetrieb arbeitet die hydraulische Maschine als Pumpe, die elektrische Maschine als Motor. Um den Betrieb der Turbine als Pumpe zu ermöglichen, muss entweder die Drehrichtung des Laufrades 6 oder diejenige der Zylinder 10 umgekehrt werden.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Regulierverfahren für Wasserkraftmaschinen oder Pumpen mit Flettner-Rotoren, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierung durch Verstellung des Leitapparates im Verein mit der Drehzahländerung der Rotoren erfolgt.

Claims

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb der Rotoren (10) durch die hohle Turbinenwelle (14) eine Welle (17) geführt ist, welche im Hohlraum der Laufradnabe (7) ein mit den Kegelrädern (15) der Rotoren kämmendes Zentralkegelrad (16) trägt, dessen anderes Ende jedoch mit einem Kraftantrieb gekuppelt ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Welle (17) durch einen auf von der Turbine unabhängige Tragbalken (64), die mit dem Lagerbalken für das Stützund Halslager der Welle (14) des Laufrades (6) verbunden sein können, aufgestellten Motor bewirkt wird.

4. Vorrichtung nach den AnsprÜchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Welle (17) durch einen von der Turbine abhängigen Motor (58) erfolgt, wobei die zu dessen Betrieb erforderliche Kraft von einer besonderen von der Antriebswelle (24) aus angetriebenen Maschine (49) (Pumpe oder elektrischer Generator) geliefert wird.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pole bzw. der Ständer des Elektromotors (18) auf der Turbinenwelle (14), der Anker bzw. Rotor auf der Antriebswelle (17) der Rotoren montiert ist 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (52) des Peltonrades (, 58), welch letzteres auf der Antriebswelle (17) der Rotoren montiert ist, mittels eines <Desc/Clms Page number 5> Armes (99) auf der Turbinenwelle (14) befestigt wird, wobei die Zuleitung der Pressflüssigkeit durch ein konzentrisch mit der Welle (14) drehbares Gelenkstück (101) erfolgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antriebsmotor der Welle (17) mit einem automatischen Regler, bestehend aus Pendel (33), Steuergestänge (34, 35, 36), Steuerkolben (37), Steuerzylinder (38), Servomotorzylinder (45), Servomotorkolben (44), Servomotorgestänge (46), elektrischem Vorschaltwiderstand (48) mit Regulierhebel (47) verbunden ist.

8. Vorriehtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Antriebsmotor der Welle (17) mit einem automatischen Regler, bestehend aus Pendel (33), Steuergestänge (34 EMI5.1 nadel (63) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Doppelregulierung für Leitapparat und Erregung ausgerüstet werden kann, wobei die beiden Regulierungsarten so geschaltet werden können, dass sie sich in ihrer Wirkung entweder addieren oder subtrahieren.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerkolben (40, 41) mit verschieden grossen Überdeckungen bezüglich der Steuerkanäle des Servomotors, des Leitapparates und des Servomotors der Erregung versehen sind.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in die Zuleitungen zu den Servomotoren des Leitapparates und der Erregung verstellbare Drosselorgane (82, 83, 84, 85) eingebaut sind.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung der EMI5.2 des Erregermotors (-durch Gestänge (98, 97, 96), Rolle (95), Kurve (93) in Kurvenscheibe (94), Hebel (92), Gestänge (91, 90, 89, -in zwangsläufig veränderliche Abhängigkeit von der Bewegung des Servomotorkolbens (87) des Servomotors des Leitapparates gebracht ist, wobei der Servomotor (54, 55 bzw. 44, 45) der Erregung in Wegfall kommt.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Peltonrad (58) umgekehrt auf der Welle (17) aufgekeilt und dessen Düse (52) um eine Drehachse (64) in die neue Drehrichtung des Peltonrades umgeschwenkt werden kann.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehsinn der EMI5.3 70 bzw. 71, 72) des Drehzapfens (65) sowie durch Doppelrohr (73), das sich vor dem Servomotorzylinder 55 wieder in die Einzelrohre (42, 43) teilt, zugeführt wird.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung auch von innen erfolgen kann, ohne irgendwelche Änderungen an der Schaufelung nötig zu machen. EMI5.4

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationskörper (10) zur Erhöhung der Festigkeit auch mit welliger Oberfläche hergestellt werden können.