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Laufrad mit beweglichen Schaufeln für Kreiselmaschinen.
Die Erfindung betrifft ein Laufrad mit beweglichen Schaufeln für Kreiselmaschinen und bezweckt, durch eine im Wesen parallel zur Laufradachse gerichtete Anordnung des Verstellmechanismus den Durchmesser des Laufradnabenkörpers auch bei Einbau von fünf, sechs oder mehr Flügeln möglichst klein zu halten und die Verstellkräfte auf ein möglichst geringes Mass zu beschränken.
Es ist bekannt, dass zum Verstellen der Laufradschaufeln von Kreiselmaschinen auf den Zapfen der Schaufeln Hebel, u. zw. in einer quer zur Laufradaehse gerichteten Lage, angeordnet sind, die durch achsparallele Laschen mit dem Kopf der Regelstange in Verbindung stehen. Die quer zur Achse gerichteten Regelhebel versperren den Laufradquerschnitt bei dem zur Verfügung stehenden engen Raum sehr und bedingen besonders dann, wenn es sich um den Einbau von fünf, sechs oder mehr Schaufeln handelt, einen zum Laufradaussendurchmesser unverhältnismässig grossen Nabendurchmesser, der den Durchflussquerschnitt und damit die Sehluckfähigkeit der Maschine sehr verringert, den Wirkungsgrad ungünstig beeinflusst und die Gestehungskosten erhöht.
Weiters bereitet die querachsige Lage der Regelhebel, insbesondere bei Kreiselmaschinen mit höherem Gefälle, wegen der damit verbundenen grossen Kräfte, deren Beherrschung wiederum grosse Dimensionen der inneren Einrichtung des Nabenkörpers verlangt, gewisse konstruktive Schwierigkeiten.
Es ist auch bekannt, zum Verstellen der Laufradschaufeln von Kreiselmaschinen Winkelhebel auf den Zapfen der Schaufeln anzuordnen ; bei diesem bekannten Laufrad liegt aber das Gestänge für die Laufschaufelverstellung ausserhalb der Laufradnabe. Diese Anordnung hat den Nachteil, dass durch das im Wasserstrom liegende Gestänge eine schlechte Wasserführung eintritt und die Gelenke der Gestänge kaum geschmiert werden können.
Die Erfindung vermeidet die genannten Übelstände dadurch, dass das die Laufradschaufeln verstellende, in bekannter Weise als Winkelhebel ausgebildete Gestänge im Innern des Laufradnabenkörpers angeordnet ist und die Hebelübersetzungen zwischen den Regelkurbeln und der Regelstange so gewählt sind, dass die Verstellkraft an der Regelstange gering ist.
Ein Ausführungsbeispiel eines Kaplanlaufrades mit sieben Flügeln ist auf der Zeichnung dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch den Flügelkopf, Fig. 2 schematisch die Anordnung des die Verstellung der Schaufeln vermittelnden Gestänges, Fig. 3 einen Schnitt durch die Mittelebene der Schaufelachsen, die Fig. 4 und 5 zeigen Einzelheiten der Füllstücke zum Ausbau der Schaufeln und die Fig. 6 und 7 Einzelheiten der Dichtung.
Im Nabenkörper a ist in einem zwischen dem Flügelteller cl und dem am Flügelzapfen c festsitzenden Bund f eine zweiteilige Lagerbüchse g eingefügt, die an ihrer dem Nabeninnern zugekehrten Seite für Bajonettverbindung mit dem Nabenkörper a ausgebildet ist. Der Zapfen c wird gleichzeitig mit der Lagerbüchse g in die Bohrung des Nabenkörpers a eingeführt und dort mittels der durch Verdrehung der Büchse g hergestellten Bajonettverbindung gegen nach aussen gerichtete Kräfte gesichert.
Die Übertragung der von den Laufradflügeln b in Richtung e ausgeübten Fliehkräfte auf den Nabenkörper a geschieht bei der erfindungsgemässen Bauart vom festen Bund f über die Lagerbüchse g, die nach erfolgter Verdrehung in ihrer Betriebslage durch eine Feder od. dgl. gegen Verdrehung dem Nabenkörper gegenüber gesichert wird und deren Anwendung die einteilige Ausführung des Nabenkörpers gestattet. Der äussere Mantel des Nabenkörpers a erhält also nur die Öffnungen zum Einbringen der Büchse g mit den Schlitzen & zum Durchführen der Bajonettklauen gl, wodurch die Aussparungen
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kräften. Der Einbau der Laufradflügel b wird ohne besonderes Schwenken der Flügel durchgeführt, wodurch ein einfaches Montieren gewährleistet ist.
Der in Richtung der Turbinenaehse auf die Laufradschaufeln wirkende Wasserdruck und das hiedurch entstehende Moment wird in den Lagerstellen dl und d aufgenommen.
Der auf dem Schaufelzapfen c festsitzende Regelhebel 7t ist nicht wie bisher waagrecht, also parallel zur Quersehnittebene der Laufradnabe, angeordnet, sondern im Wesen parallel zur Laufrad-
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mit dem Kopf o der Regelstange p in Verbindung steht, verwandelt die vom Laufradservometer eingeleitete achsparallele Bewegung der Regelstange p in eine quer zur Achse geriehtete und überträgt sie auf den Regelhebel h und damit auf die mit diesem verbundene Laufradschaufel b.
Die Regelhebel & , die auf dem Zapfen c angeordnet sind, erhalten vorteilhafterweise ganz besondere
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auf die den Regelhebel festhaltenden Passbolzen notwendig ist. Die zur Befestigung der Regelhebel auf den Zapfen vorgesehenen Passbolzen haben nur die Verstellkräfte der Flügel zu übertragen und können daher mit Rücksicht auf den sehr beengten Raum im Nabeninneren verhältnismässig klein gehalten werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn unterhalb jedes Flügelzapfens c im Nabenkörper a Aussparungen vorgesehen sind, die während des Betriebes der Turbine durch Füllstücke q (Fig. 4 und 5) ausgefüllt sind, derart, dass eine strömungstechnische einwandfreie Oberfläche des Flügelkopfes gewährleistet ist.
Der Ausbau eines Laufradflügels b kann dann in sehr einfacher Weise dadurch geschehen, dass das Füllstück q abgeschraubt und die Verbindung des Flügeltellers e1 mit seinem Flügelzapfen c gelöst wird. Dann kann das Schaufelblatt durch die Aussparung unter den Zapfenlagern nach unten abgesenkt und durch das Saugrohr oder gegebenenfalls nach Verschwenken der Schaufel nach oben durch den Leitapparat herausgenommen werden. Die Flügelzapfen bleiben mit den Elementen des Regelgestänges fest verbunden.
Durch diese erfindungsgemässe Ausbildung wird erreicht, dass die das Laufrad umgebende Leitringwand allseitig fest einbetoniert werden kann, dass das Neueinstellen der Drehzapfen im Regelgestänge nach dem Wiedereinbau einer Schaufel fortfällt und dass zwischen den Naben der Flügelzapfenlager im Flügelkopf und den Flügelzapfen der Schaufeln eine einteilige und auswechselbare Dichtung verwendet werden kann.
Die in dem Spalt zwischen dem Nabenkörper a und dem Flügelzapfen c liegende ringförmige Dichtung r (Fig. 6 und 7) wird erfindungsgemäss als Dachmanschette ausgebildet, die durch einen durch eine Reihe von Federn s angepressten ringförmigen Druckkörper t in Spannung gehalten wird. Die
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löcher durch eingeschweisste Deckel verschlossen sind oder an dem ein zweiter Ring befestigt ist.
Durch diese Anordnung wird es möglich, den Durchmesser des Laufradnabenkörpers auch bei Einbau von fünf, sechs oder mehr Schaufeln auf dem kleinstmöglichen Mass zu halten. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist der, dass durch die im Wesen parallel zur Achse gerichtete Anordnung des die Verstellung der Laufradschaufeln vermittelnden Gestänges die Verstellkräfte der Schaufeln durch Vergrösserung der Hebelradien verringert werden können. Durch die Anordnung der gesamten Verstellvorrichtung für die Laufradschaufeln im Innern des Laufradnabenkörpers ist ausserdem eine gute Wasserführung und eine gute Schmierung des Verstellgestänges gewährleistet. Das Gestänge liegt nicht mehr im Wasser ; es ist im Gegenteil möglich, es ganz im Ölbad im Innern des Laufradnabenkörpers anzuordnen.
Besonders geeignet ist die Bauart gemäss der Erfindung für Flügelradturbinen mit sehr hohem Gefälle und grossen Abmessungen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Laufrad mit beweglichen Schaufeln für Kreiselmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass das die Laufradsehaufeln verstellende, in bekannter Weise als Winkelhebel ausgebildete Gestänge o, M, ?, m im Innern des Laufradnabenkörpers angeordnet ist und die Hebelübersetzungen zwischen den Regelkurbeln f) und der Regelstange (p) so gewählt sind, dass die Verstellkraft an der Regelstange (p) gering ist.