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Vorriehtung zum Verstellen der Leitsehaufeln von Wasserturbinen.
Die Leitschaufeln von Wasserturbinen sind zwecks gleichmässiger Verdrehung während der Regulierung bei den üblichen konstruktiven Ausführungen mit einem vom Regler verstellten Regulierring versehen, welcher mit den Drehachsen der einzelnen Leitschaufeln gelenkig verbunden ist. Die Fig. 1 der Zeichnung veranschaulicht dieses bekannte konstruktive Prinzip, wobei die Leitschaufeln mit a, und der erwähnte Ring mit b bezeichnet ist.
Dieser Ausführung haften jedoch Mängel an, welche dadurch bedingt sind, dass die Zapfenmittelpunkte der an der Reglerseite des Turbinengehäuses von aussen auf die Drehachsen der Leitschaufeln gekeilten Kurbelarme c sich auf Kreisen bewegen, deren Radien der Länge dieser Kurbelarme entsprechen, welche Bewegung jedoch mit keiner der von den einzelnen Punkten des Regulierringes mit viel grösseren Radien beschriebenen Bahnen identisch ist, aus welchem Grunde die zwischen dem Regulierring und den Kurbelarmen mit Hilfe der Laschen d hergestellte, bereits erwähnte gelenkige Verbindung benötigt wird. Diese gelenkige Verbindung macht
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den zur Turbinenachse konzentrischen Drehachsen der an den Drehschaufeln vorgesehenen Kurbelarme an der Regulierseite des Turbinengehäuses angeordnet,
so entsteht dadurch gemäss Fig. 3 bereits die den Gegenstand der Erfindung bildende Neuerung. In dieser Figur sind also im Sinne der Bezeichnungen der Fig. 1 der als Regulierorgan dienende Kreisringteil wieder mit b, die denselben tragenden Kurbel- arme mit c, die Treibstange mit f, die Leitsehaufeln mit a bezeichnet ; diese letzteren schliessen mit den durch ihre Zapfenmittelpunkte gehenden Radien immer gleich grosse Winkel ein. weshalb die durch die Schaufeln und durch die entsprechenden Kurbelarme c gebildeten Winkel sehaufelweise verschieden gross sind.
Trotz diesem Umstand werden jedoch die Schaufeln zufolge der Verdrehung der Kurbelarme um das gleiche Winkelmass verdreht, so dass sämtliche Leitsehaufeln nach einer gewissen Verstellung mit den durch ihren Drehzapfenmittelpunkt gehenden Radien wieder überall gleich grosse Winkel ein- schliessen. Auf diese Weise ist die Hauptbedingung der Schaufelbetätigung vollkommen befriedigt, dabei wird gegenüber den bisherigen Ausführungen für jede Schaufel eine Lasche und ein besonderer
Zapfen erspart ; da die Kurbelarme wegen Fortfall der Laschen den regulierende Kreisringteil auch selbst festzuhalten vermögen, wird jede weitere Zentrierung oder Führung für denselben gleichfalls überflüssig.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung sind die Leitschaufeln und die mit diesen verbundenen
Kurbelarme in zwei Gruppen geteilt, deren Betätigungsorgane durch je einen in entgegengesetztem
Sinne bewegten (gedrückten bzw. gezogenen) Kreisringteil gebildet sind ; so werden z. B. ausser der bereits besprochenen oberen Schaufelgruppe die Schaufeln der unteren Gruppe durch die Zugstange y bewegt. Die Betätigungsstangen t und g hängen mit dem Regler bzw. mit der Regleraehse zusammen.
Die erwähnten beiden Kreisringteile ersetzen eigentlich den ungeteilten Regulierring der bisher üblichen Reguliereinriehtungen ; die Aufteilung desselben auf zwei besondere Teile ist nur deshalb notwendig geworden, weil die Kurbelarme der Schaufeln der oberen und unteren Gruppe in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden müssen, was wieder nur die Folge der besonderen konstruktiven Anordnung der Fig. 3 ist.
Die Kurbelarme sowie die zugehörigen Kreisringteile können auch in derselben Richtung bewegt werden, falls gemäss Fig. 4 sämtliche Kurbelarme untereinander parallel und derart angeordnet sind, dass sie mit ihren identischen Zapfen alle in eine und dieselbe Richtung zeigen.
In diesem Falle ist aber auch die Teilung des Regulierringes nicht mehr notwendig, weshalb die Reguliereinrichtung auch die in Fig. 7 ersichtliche Form erhalten kann, bei welcher die Betätigung des Regulierringes von der Regleraehse nur von einer, je nach dem Regelungsvorgang gezogenen oder gedrückten Stange/* bewirkt wird. Diese Anordnung ist bezüglich der Einheit des Regulierringes ähnlich der bisher üblichen Anordnung, bezüglich der Betätigung besteht zwischen beiden ein Unterschied nur darin, dass der Regulierring der bisherigen Ausführungen konzentrisch um die Turbinenaehse, der des beschriebenen Ausführungsbeispiels dagegen jedoch exzentrisch bewegt wird.
Die Anordnung besitzt aber ausser den bereits erwähnten auch noch den besonderen weiteren Vorteil, dass die eine Treibstange des Regulierringes erspart wird.
Die Ausführungsbeispiele gemäss Fig. 4 und 7 können natürlich nur dann angewendet werden. wenn an derjenigen Seite, an welcher der Regulierring bzw. Regulierringteil der Turbinenaehse näher liegt, ein entsprechender freier Raum zur Verfügung steht. Im Gegenfalle ist die Anordnung gemäss Fig. 3 bzw. Fig. 5 am Platze.
Gemäss Fig. 3 ist die Betätigung der parallelen Treibstangen f, g der in entgegengesetzter Richtung bewegten Ringteile umständlich, und ist diese Figur mehr von prinzipieller Bedeutung, als für die Ausführung wichtig. Bei der praktischen Ausführung sind die Treibstangen, ähnlich den bisherigen Anordnungen, mit sich kreuzenden Richtungen zu entwerfen, damit die Bewegung von der Reglerachse mit kleinen Kurbelarmen abgenommen werden kann. Die entsprechende Anordnung ist in Fig. 5 ersichtlich.
Bei dieser Ausführung ist die Stellung der Leitschaufeln in bezug auf die durch die Turbinenaehse gehenden Radien innerhalb der einzelnen, durch je einen gemeinsamen Kreisringteil zusammengefassten Schaufelgruppen für eine Regulierstellung überall die gleiche, zufolge der vorliegenden Konstruktion wird dies jedoch zwischen den zwei Gruppen im allgemeinen nicht der Fall sein, so dass es möglich ist,
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andern Gruppe ist.
Die Bedingung für die notwendige gleichmässige Schaufelverstellung innerhalb beider Gruppen ist, dass die Treibstangen f, g während der Regulierung immer zu sieh selbst parallel bewegt werden ; zu diesem Zwecke ist aber nichts anderes notwendig, als dass die an der Reglerachse mit den erwähnten Treibstangen verbundenen Kurbelarme den die Schaufeln der entsprechenden Gruppe verdrehenden Kurbelarmen parallel und gleich lang werden. Bei Beachtung dieser Bedingung können Länge und Richtung der Kurbelarme für beide Gruppen noch immer verschieden bleiben.
Bei Anwendung von nicht gemäss der obigen Bedingung entworfenen Treibstangen wird die Winkelverstellung der einzelnen Sehaufelgruppen in bezug auf eine Vergleichsstellung mit gleich grossen Winkeln im allgemein ungleich sein. Insofern aber die genaue Einhaltung der jetzt erwähnten Prinzips auf konstruktive Schwierigkeiten stossen würde, sind auch angenäherte Lösungen zulässig, da die Differenz in den Verstellwinkeln der Schaufeln nicht gross wird. solange auch die in der Parallelität
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und Grösse der Kurbeln tolerierte Differenz nicht zu gross ist, und ausserdem kann diese Differenz in bezug auf eine praktisch am häufigsten vorkommende Mittelstellung ausgeglichen werden.
Die Abweichungen können ferner dadurch noch kleiner gemacht werden, dass die Kurbeln auf die Treibstangen in der erwähnten Mittelstellung angenähert oder genau senkrecht sind.
In Fig. 6 wird ein gemäss Fig. 4 geteilter Regulierung gezeigt, bei welchem der eine Ringteil zufolge der besonderen Anordnung der Kurbelarme der Turbinenachse näher liegt als der andere, so dass die erwähnten Kurbelarme mit ihren identischen Zapfen angenähert in dieselbe Richtung zeigen (wobei die Kurbelarme beider Gruppen untereinander nicht unbedingt parallel sein müssen). Die Kurbelarme können gruppenweise auch in diesem Falle verschieden lang sein, und insofern sie für beide Gruppen, d. h. für alle Leitschaufeln der Turbine gleich gross und in derselben Richtung parallel sind, können dieselben gemäss der in Fig. 6 gezeigten Anordnung von der Reglerachse zwar mittels zwei besonderer Treibstangen, jedoch von einer einzigen Kurbel betätigt werden.
Ausser den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind noch verschiedene weitere Anordnungen möglich. Im Falle eines geteilten Ringes kann dieser z. B. auch aus drei oder mehr Teilen bestehen, und können auch Grösse oder Radius der einzelnen Ringteile, sowie die Anzahl der in die einzelnen Gruppen gehörigen Schaufeln verschieden sein.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Verstellen der Leitschaufeln von Wasserturbinen, dadurch gekennzeichnet, dass die die Leitschaufeln verstellenden Kurbelarme für sämtliche Leitschaufeln oder für gewisse Gruppen derselben gleich lang und untereinahder parallel sind und ihre Betätigung durch äquidistante Verschiebung der sie zu gemeinschaftlich bewegten Systemen zusammenfassenden Verbindungsorgane erfolgt.