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Doppelregler für Wasserturbinen, insbesondere Kaplanturbinen.
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stellgeschwindigkeit meist schwerer erreichbar ist als beim Leitsehaufelkolben und da zudem bei manchen
Reglerbauarten (z. B. der in Fig. 1 dargestellten) ein Voreilen des Laufsehaufelkolbens durch die Art der Steuerung ausgeschlossen ist, ist es meistens das Voreilen des Leitschaufelkolbens, welches- unter gewissen Bedingungen-die ungünstige Reglerwirkung verschuldet.
Das Eintreten einer Abweichung von der gegenseitigen Zuordnung bei den schnellen Regulier- bewegungen nach Belastungsvergrösserungen hat man bisher durch gegenseitige Abstimmung der grössten Öffnungsgeschwindigkeiten, deren die beiden Kraftkolben fähig sind, zu vermeiden gesucht.
In der Regel unterliegt die grösste Verstellgeschwindigkeit des Laufschaufelkolbens konstruktiv gewissen
Beschränkungen, während es bei dem Leitschaufelkolben gelingt, grosse Verstellgeschwindigkeiten zu erreichen. Die genannte Abstimmung bestand also meistens darin, dass die grösstmögliche Öffnunggeschwindigkeit des Leitsehaufelkolbens durch eine Drosselvorriehtung für die Ölströmung künstlich herabgesetzt wurde.
Eine ganz befriedigende Lösung der Aufgabe ist auf diesem Wege jedoch nicht möglich. Die Abhängigkeit der Verstellgesehwindigkeiten von den wechselnden Widerständen der Leit-und Lauf- radschaufeln und von der temperaturbedingten Zähigkeit des Öles bewirkt Änderungen der grössten Verstellgesehwindigkeiten. Es kommt hinzu, dass zur Aufrechterhaltung der Zuordnung auf dem ganzen Regelbereich das Geschwindigkeitsverhältnis der beiden Kraftkolben nicht unverändert sein darf ; im Bereiche kleiner Turbinenleistungen müsste das Verhältnis
Geschwindigkeit des Leitschaufelkolbens
Geschwindigkeit des Laufschaufelkolbens grösser sein als im Bereiche grosser Turbinenleistungen.
Nach der vorliegenden Erfindung wird die Steuerung des Leitsehaufelkolbens mit einer Sperrung versehen, welche die Öffnungsbewegung des Leitschaufelkolbens verlangsamt oder ganz unterbindet, sobald die Leitsehaufeln erheblich weiter geöffnet sind als der Zuordnung zu der augenblicklichen Laufschaufelstellung entspricht. Bei den schnellen, nach einer plötzlichen Belastungsvergrösserung auftretenden Regelbewegungen wird dadurch gewissermassen der Leitsehaufelkolben gezwungen, zu warten, bis der Laufschaufelkolben nachgekommen ist.
In Fig. 1 ist das Schema eines Doppelreglers bekannter Bauart für Kaplanturbinen gezeichnet. u. zw. ist diejenige Bauart dargestellt, bei der der Leitschaufelkolben vom Fliehkraftpendel und der Laufschaufelkolben vom Leitschaufelkolben gesteuert wird. Das Fliehkraftpendel 1 verstellt durch den Ruekführhebel 2 das Steuerventil3 des Leitschaufelkolbens 4, dessen Kolbenstange 5 im Punkte 6 an das Leitsehaufelgetriebe angeschlossen ist. Die Stellungen, die der Punkt 6 bei ganz geschlossenen und bei ganz geöffneten Leitschaufeln einnehmen würde, sind in der Zeichnung mit geschlossen" und offen"bezeichnet. Auf der Kolbenstange 5 ist die Kurvenbahn 7 befestigt.
Diese wird von der Rolle 8 abgetastet ; die Rolle 8 sitzt auf dem einen Arm des um den festen Punkt 9 drehbaren Winkelhebels 10, sie wird durch die Feder 11 an die Kurvenbahn angedrückt. Der andere Arm des Winkel-
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kolbens 15, an dessen Kolbenstange im Punkte 16 das Laufschaufelgetriebe angeschlossen ist. Die Stellungen, die der Punkt 16 bei kleinster und bei grösster Turbinenleistung einnehmen würde, sind in der Zeichnung durch die Worte flach"und steil"bezeichnet.
Die Form der Kurvenbahn 7 ist so gewählt, dass bei Mittelstellung beider Steuerventile, d. It. im Beharrungszustande immer, die beiden Kraftkolben zugeordnete Stellungen einnehmen. In Fig. J (und auch in den andern Figuren) sind die Teile so gezeichnet, wie sie im Beharrungszustande bei Mittelstellung des Leitschaufelkolbens stehen ; da im Bereiche kleinerer Leistungen einem bestimmten Weg des Leitschaufelkolbens ein kleinerer Weg des Laufschaufelkolbens zugeordnet ist als im Bereiche grösserer Leistungen, steht dabei der Laufsehaufelkolben nicht in Hubmitte, sondern näher an der Endstellung flach".
Im Beharrungszustande steuert sich der Laufsehaufelkolben, wie man aus der Fig. 1 leicht ersieht, stets wieder in die der Stellung des Leitschal1felkolbens zugeordnete Stellung ein, falls eine kleine Abweichung eingetreten sein sollte. Inwieweit die Zuordnung während des Regelungsvorganges
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vergrösserung ab.
Bei kleinen Belastungsvergrösserungen werden dem Leitschaufelkolben nur kleine Verstellgeschwindigkeiten vorgeschrieben, das Steuerventil 14 wird deswegen nur wenig aus der Mittellage verschoben und bleibt im Bereich seines Nutzhubes, innerhalb dessen die sekundlich durchfliessende Ölmenge im wesentlichen nur durch die Strömungswiderstände an den steuernden Kanten der Steuerventile bestimmt wird ; eine kleine Veränderung der Steuerventilstellung hat dabei eine erhebliche Veränderung der Verstellgeschwindigkeit des Kraftkolbens zur Folge. Da der Nutzhub des Steuerventils 14 nur verhältnismässig klein ist, stimmt dabei die Stellung, in die der Laufschaufelkolben während der Verstellbewegung jeweils eingesteuert wird, genügend genau mit der der jeweiligen Stellung des Leitschaufelkolbens zugeordneten Stellung überein.
Bei grossen Belastungsänderungen treten dagegen starke Abweichungen auf : der Leitschaufelkolben 4 bewegt sich schnell nach oben und die lterstellgesehwindigkeit, die der Laufschaufelkolben 15 annehmen müsste, um jeweils in der zugeord-
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hier wie dort vom Fliehkraftpendel durch den Rfteldührhebel ? und das Steuerventil 17 gesteuert.
Dagegen wird abweichend von Fig. 2 das Steuerventil 14 des Laufradkolbens 15 vom Fliehkraftpendel durch den Rückführhebel-37 verstellt ; die Rückübertragung der Laufschaufelkolbenbewegung auf den Rüekführhebel. 37 erfolgt durch den im festen Punkt 38 gelagerten Winkelhebel 39, der die Kurvenbahn40 für die Rolle 41 trägt ; diese Rolle sitzt am rechten Ende des Hebels-37 und wird durch die Feder 42 an die Kurvenbahn angedrückt ; die Form der Kurvenbahn ist in bekannter Weise so gewählt, dass sich im Beharrungszustand und bei langsamer Regelbewegung die gewünschte Zuordnung ergibt.
Wenn bei den schnellen Öffnungsbewegungen nach grossen Belastungsvergrösserungen der Laufsehaufel- kolben 15 hinter der der Stellung des Leitschaufelkolbens 4 zugeordneten Stellung zurückbleibt, erleidet das Steuerventil 14 eine grosse Verschiebung aus der Mittellage nach unten, so dass das Sperrventil 24 in gleicher Weise wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Regler die Öffnungsbewegung des Leitschaufelkolbens hemmt.
Für das richtige Arbeiten eines nach Fig. 4 ausgeführten Reglers besteht die Bedingung, dass das Steuerventil des Leitschaufelkolbens und die zugehörigen Ölleitungen so reichlich bemessen sind, dass von den beiden Kraftkolben niemals der Leitschaufelkolben der zurückbleibende Kolben sein kann. Eine solche Bemessung ist meistens leicht möglich. Andernfalls würde man auch in die Steuerung des Laufschaufelkolbens eine Sperrung einzubauen haben, welche dessen Öffnungsbewegung verlangsamt, wenn der Leitscl1aufelkolben zurückzubleiben beginnt. Es wäre also beispielsweise bei dem in Fig. 4 dargestellten Regler auch die Druckölzuleitung zum Steuerventil.
M in zwei Äste zu zerlegen und in den beim Öffnen durchströmten Ast ein Sperrventil einzubauen, das in Wirkung tritt, wenn das Steuerventil 17 des Leitsehaufelkolbens über die Grenze des Nutzhubes hinaus nach unten verschoben wird.
Dadurch wird jeder der beiden Kraftkolben daran gehindert, gegen den andern Kraftkolben vorzueilen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Doppelregler für Kaplanturbinen, der für die Verstellung der Leitseliaufeln und der Laufschaufeln je einen besonderen Kraftkolben hat und bei dem für den Beharrungszustand jeder Stellung des Leitschaufelkolbens eine bestimmte Stellung des Laufschaufelkolbens zugeordnet ist, gekenn- zeichnet durch eine Vorrichtung (Sperrventil 24 in Fig. 2 und 4, Steuerventil. 3 in Fig. 3), die den zum Öffnen des einen Kolbens dienenden Ölstrom sperren kann und die mit beiden Kolben derart in Verbindung gebracht ist, dass die Sperrung eintritt, wenn beim Öffnen der andere Kolben gegen die dem erstgenannten einen Kolben zugeordnete Stellung zurückgeblieben ist, und dass die Sperrung wieder aufgehoben wird, wenn der andere Kolben die zugeordnete Stellung wieder erreicht hat.