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Einrichtung zum Verstellen der Laufradschaufeln von Schraubenpumpen und
Kaplanturbinen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verstellen von Laufradschaufeln besonders bei Schraubenpumpen und Kaplanturbinen während des Betriebes.
Es sind eine Reihe von Einrichtungen zum Verstellen der Laufradschaufeln von Umlaufmaschinen während des Betriebes bekannt. Zum Beispiel kann die Einrichtung bei Pumpen so angeordnet sein, dass in der Laufradnabe eine Rosette eingebaut ist, die mit Hilfe von Hebeln, Verzahnungen oder einer andern Übertragungsart die Laufradschaufeln verstellt, wobei diese Rosette durch eine Hebeleinrichtung und eine durch die hohle Welle der Maschine in den Maschinenraum herausgeführte Zugstange angetrieben wird. Bei einer andern Verstelleinrichtung wird die Rosette durch ein Wellenschutzrohr angetrieben, das ähnlich wie die Zugstange zum Maschinenraum geführt ist. Eine weitere bekannte Einrichtung ist so ausgeführt, dass die Schaufeln mit Hilfe einer über den Verteiler vom Servomotor aus gesteuerte Planetenverbindung der Schaufelhebel verstellt werden.
Auch bei Turbinen findet man die bekannten Verstelleinrichtungen mit einem Servomotor, der in der Radnabe, in der Kupplung u. ähnl. angeordnet ist.
Verstelleinrichtungen, welche die Schaufeln während des Betriebes der Maschine verstellen, kommen besonders dort zur Anwendung, wo ein Stillstand der Maschine nicht möglich ist, z. B. bei Kühlmaschi - nen in Kraftwerken und weiterhin in Fällen, wenn es auf Grund von geänderten Arbeitsbedingungen (z. B. grosse Oberflächenschwankungen) notwendig ist, die Turbine darauf einzustellen, um eine Rationalisierung des Betriebes und optimale Arbeitsbedingungen für die Wasserstrahlmaschinen zu erreichen.
Die hier angeführten bekannten Ausführungen haben den Nachteil, dass die Regeleinrichtung, z. B. bei Pumpen, die Baulänge einschränkt, gleichzeitig steigen infolge der Lageranzahlerhöhung die Verluste. Die Regeleinrichtungen, d. h. Einrichtungen zum Verstellen der Schaufeln, sind auch ziemlich kostspielig. Ausserdem können regellose Pumpen ohne grundsätzlichen Eingriff in die Konstruktion für den Betrieb mit Regelung nicht in hinreichender Weise ausgerüstet werden, was ein erhöhtes Produktionssortiment notwendig macht.
Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, die eine einfache und nicht zu kostspielige automatische Regelung, d. h. ein Verstellen der Laufradschaufeln von Wasserstrahlmaschinen gestattet und eine schnelle und zufriedenstellende Verbesserung der Maschinen ohne Regelung ermöglicht. Gleichzeitig soll die erfindungsgemässe Ausbildung die Baulänge der Maschine, beispielsweise der Pumpe, durch die Verstelleinrichtung nicht ungünstig beeinflussen und bei der die infolge der Herausführung der Regeleinrichtung aus der Maschine entstehenden Produktivitätsverluste wegfallen.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zum Verstellen der Laufradschaufeln von Schraubenpumpen und Kaplanturbinen, wobei die Schaufeln über Hebel od. ähnl. Einrichtungen durch ein mit Hilfe eines im Längslager angeordneten Steuerelementes, z. B. einer Steuerschraube oder Steuermutter betätigtes Verstellglied, gesteuert werden und das Steuerelement mit dem Eisenkern einer Induktionsspule verbunden ist, an das ein das Ausmass der Schaufelschwenkung zum Ausdruck bringender Anzeiger angeschlossen ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die zum Antrieb des Steuerelementes dienende Antriebsvorrichtung (Elektromotor, Getriebegehäuse) unterhalb der Verstelleinrichtung und von dieser wasserdicht getrennt in einem Ölbad im Hohlraum des Schaufelrades angeordnet ist, wobei sich in der unteren Wand des Getriebegehäuses Schmierkanäle befinden.
Vorteilhafterweise ist der den Elektromotor und das Getriebegehäuse enthaltende Raum mit Hilfe
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einer in an sich bekannter Weise gewellten Stopfbuchsenmembran, die zwischen dem Rand des Nabenkörpers, dem des Nabendeckels und an der unteren Stirn der Verstellrosette befestigt ist, von dem übrigen Nabenraum wasserdicht getrennt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
Die Einrichtung nach der Erfindung besteht aus einem Verstellglied 11, dessen Armanzahl der Zahl der zu verstellenden Schaufeln 12 des Laufrades entspricht. Das Verstellen einer jeden Schaufel 12 geschieht in an sich bekannter Weise mit Hilfe von Zugstangenpaaren 13,14 und dem Hebel 15, der am Zapfen 16 der Schaufel 12 mit dem Stift 17 befestigt ist. Das Verstellglied 11 ist mit einer Gewindebohrung versehen, in die das Steuerelement 18, beispielsweise eine Steuerschraube, eingreift. An dem oberen Ende des Steuerelementes 18 ist ein Eisenkern 19 der Induktionsspule 20 befestigt, die im oberen Teil der Bohrung des Verstellgliedes 11 befestigt ist.
Diese Bohrung ist an ihrem oberen Ende durch die wasserdichte Kabelstopfbuchse 21 verschlossen, welche den Kabelanschluss 22 der Induktionsspule 20 nach aussen führt. Das Steuerelement 18 weist an seinem unteren Ende unterhalb des Verstellgliedes 11 einen grösseren Durchmesser auf und ist über das mit einer Mutterschraube 24 an dem Steuerelement 18 festgeschraubte Längslager 23 in dem Nabendeckel 25 und in dem oberen Deckel 26 des Getriebegehäuses 27 gelagert. Das Getriebegehäuse 27 ist von bekannter Ausführung und reduziert die Drehzahl des Elektromotors 28 auf eine für das Steuerelement 18 erforderliche Drehzahl.
Der für beide Umdrehungsrichtungen ausgelegte Elektromotor 28 ist von unten an dem Getriebegehäuse 27 befestigt und wird von dem unteren Deckel 29 des Getriebegehäuses 27, welches eine entsprechende. als Abschluss der Laufradnabe 30 geeignete Form hat, wasserdicht abgedeckt. Gespeist wird der Elektromotor 28 über ein Zuleitungskabel 31, das auch den Kabelanschluss 22 der Induktionsspule 20 trägt. Das Zuleitungskabel 31 führt von dem Elektromotor 28 durch einen Kanal des Getriebegehäuses 27, durch dessen oberen Deckel 26 und den Nabendeckel 25 der Kanal mit der unteren Stopfbuchse 32 verschlossen ist. Weiter durchquert das Zuleitungskabel 31 den Laufradnabenhohlraum 30, wo es, wie bereits ausgeführt, den Kabelanschluss 22 aufnimmt und wird durch die obere Stopfbuchse 33 aus demLaufrad herausgeführt.
Die Weiterführung des Zuleitungskabels 31 kann verschiedenartig geschehen. In der Zeichnung ist eine Ausführung angedeutet, bei der das Zuleitungskabel 31 ausserhalb der Pumpenwelle 34 an deren Oberfläche entlang in den an der Seite der Pumpenwelle 34 in den Wellenbuchsen 35 angebrachten Rillen geführt ist. Wenn die Pumpenwelle genügend festigkeitsbemessen ist, kann das Zuleitungskabel 31 in eine Oberflächenrille gelegt werden. Ist die Pumpenwelle 34 hohl, so kann das Zuleitungskabel 31 auch innerhalb des Hohlraumes geführt werden.
An dem oberen trocknen Ende der Pumpenwelle 34a verläuft die Stromzuleitung nach der bekannten Weise über die dort angebrachten Schleifringe. Damit in den Raum mit dem Getriebegehäuse 27 und in den mit dem Elektromotor 28 keine geschöpfte Flüssigkeit gelangt, ist zwischen dem Laufradnabengehäuse 30 und dem Nabendeckel 25 eine gewellte Stopfbuchsenmembran 36 aus Gummi od. ähnl. angebracht, die beide Hohlräume wasserdicht voneinander trennt und das Bewegen des Verstellgliedes 11, an deren Unterseite sie mit Hilfe einer entsprechenden Stopfbuchsenunterlage 37 befestigt ist, ermöglicht. Der Hohlraum 39 des unteren, die Nabe 30 schliessenden Deckels 29 ist mit Öl angefüllt, welches beim Drehen des Laufrades infolge der Schleuderkraft über die Schmierkanäle 38 in das Getriebegehäuse 27 gelangt und dadurch das Getriebe schmiert.
Müssen die Schaufeln 12 des Laufrades um einen bestimmten Winkel verstellt werden, so wird der Elektromotor 28 im Hohlraum 39 in Gang gesetzt und dreht dann über das Getriebe das Steuerelement 18. Das Verstellglied 11 verstellt dabei die Schaufeln 12 über das Zugstangenpaar 13, 14 und den Hebel 15. Zugleich verschiebt das Steuerelement 18 den Eisenkern 19 in der Induktionsspule 20. Die Induktionsänderung äussert sich als Zeigerausschlag auf dem Steuerpult des Maschinenraumes, wobei der Ausschlaggrad in Werten ausgedrückt werden kann, die den Verstellgrad der Schaufeln 12 des Laufrades angeben. Durch Änderung des Drehsinnes des Elektromotors 28 können die Schaufeln 12 in die Ausgangsstellung zurückgedreht werden.
Die Anordnung der Einrichtung nach der Erfindung kann auch so erfolgen, dass der Elektromotor 28 und bzw. oder das Getriebegehäuse 27 oberhalb der Nabe 30 angebracht werden, beispielsweise der Elektromotor 28 auf der einen und das Getriebegehäuse 27 auf der andern Seite. Diese Ausgestaltung ist aber kompliziert und für den gegebenen Fall besonders vom Standpunkt der räumlichen Gestaltung weniger geeignet.
Das Verstellglied 11 kann auch als Schraube ausgeführt sein und das Steuerelement 18 als Steuermutter, was in einigen Fällen die gesamte Konstruktion der Nabe verkürzt.
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Die Einrichtung nach der Erfindung ist ein Fortschritt gegenüber dem bisherigen Stand, denn sie sichert auf eine verhältnismässig einfache Art ohne grossen Kostenaufwand das Verstellen der Schaufeln von Wasserstrahlmaschinen, wobei die Einrichtung direkt von dem Steuerpult des Maschinenhauses aus gesteuert werden kann. Die Baulänge der Wasserstrahlmaschinen, z. B. der Schraubenpumpen, wird durch den Einbau einer Regeleinrichtung nicht eingeschränkt.
Als ein bedeutender Vorteil kann weiterhin die Tatsache angesehen werden, dass mit dieser Regeleinrichtung Schraubenpumpen usw., die vorher keine Regeleinrichtung besassen, ohne wesentliche und aufwandreiche Konstruktionsänderungen nachträglich damit versehen werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Verstellen derLaufradschaufeln vonSchraubenpumpen und Kaplanturbinen, wobei die Schaufeln über Hebel od. ähnl. Einrichtungen durch ein mit Hilfe eines im Längslager angeordneten Steuerelementes, z. B. einer Steuerschraube oder Steuermutter betätigtes Verstellglied, gesteuert werden und das Steuerelement mit dem Eisenkern einer Induktionsspule verbunden ist, an das ein das Ausmass der Schaufelschwenkung zum Ausdruck bringender Anzeiger angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Antrieb des Steuerelementes (18) dienende Antriebsvorrichtung (Elektromotor 28, Getriebegehäuse 27) unterhalb derVerstelleinrichtung (13-20) und von diesen wasserdicht getrennt in einem Ölbad im Hohlraum (30) des Schaufelrades angeordnet ist, wobei sich in der unteren Wand des Getriebegehäuse (27)
Schmierkanäle befinden.
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