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Die Erfindung betrifft verstellbare Leiterschaufeln für Turbinen, insbesondere für Francis- bzw.
Pumpturbinen für grosse Fallhöhen, mit fliegender oder beidseitiger Schaufellagerung, bei denen an den zugekehrten Stirnwänden der Leitschaufelschutzwände koaxial zur Schwenkachse der Leitschaufeln kreisförmige Aussparungen angeordnet sind, in die unter Belassung eines Spaltes an den Leitschaufeln befestigte flache Endscheiben eingreifen.
Es werden heute Francisturbinen für Fallhöhen bis zu 700 m und 100 MW Leistung ausgeführt. Die hohen Wasserdrücke führen in Verbindung mit den grösseren Turbinenabmessungen zu wesentlichen axialen Deformationen des Austrittsquerschnittes der Turbinenspirale (Stützschaufelring) und der beiden Turbinendeckel im Bereich der Leitschaufeln, welche die Spalte zwischen den Leitschaufeln und den Leitradschutzwänden vergrössern. Diese vergrösserten Spalte bringen Wirkungsgradeinbussen für die Turbine. Zu ihrer Vermeidung war bisnun eine aufwendige Bauweise der genannten Turbinenteile erforderlich.
Es sind Konstruktionen bekannt, in denen mit der Leitschaufel verbundene Scheiben verwendet werden, die in entsprechend kreisförmige Ausnehmungen an den zugekehrten Stirnwänden der Leitschaufelschutzwände eingreifen. Durch diese Massnahme wird jedoch insbesondere bei hohen Wasserdrücken vermehrt auftretenden Spaltverlusten nicht hinreichend begegnet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Einbussen an Turbinenwirkungsgrad durch Spalterweiterung hinreichend zu vermindern und gleichzeitig eine leichtere und billigere Ausführung des Stützschaufelringes der Spirale und der beiden Turbinendeckel zu erreichen. Hiezu wird vorgeschlagen, dass bei eingangs erwähnten verstellbaren Leitschaufeln für Turbinen, gemäss der Erfindung die Endscheiben, insbesondere deren Stirnseiten, eine labyrinthartige Ausbildung am Dichtspalt aufweisen.
An Hand eines Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert. Es zeigen Fig. l einen Axialschnitt durch eine fliegend gelagerte Leitschaufel, Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine beidseitig gelagerte Leitschaufel, Fig. 3 einen Querschnitt zweier benachbarter Leitschaufeln.
Die Fig. l zeigt einen Längsschnitt einer Schaufellagerung mit fliegend angeordnetem Lager der Leitschaufel Hiebei ist die Leitschaufel--l--über einen Lagerzapfen--la--durch die Leitschutzwand--6-- im Gehäuse drehbar gelagert. An der Verbindungsstelle des Lagerzapfens--la--mit der Leitschaufel--l--
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An der gegenüberliegenden Seite der Leitschaufel--l--ist ebenfalls eine Endscheibe --3-- befestigt bzw. angeordnet und in die hiefür vorgesehene Aussparung --5-- eingelegt. Wesentlich ist auch hier, dass die Tiefe bzw. der Durchmesser der kreisförmigen Aussparung--5--so gewählt wird, dass ein Drossel- bzw.
Dichtspalt--9--entsteht.
Die Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt einer beidseitig gelagerten Leitschaufel Auch hier ist, wie bereits in Fig. l beschrieben, eine Aussparung--4, 5--in den Leitschutzwänden --6, 7-- vorgesehen. An den Enden der Leitschaufel also an den Lagerstellen, sind Endscheiben--2, 3--befestigt, die in
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bzw. ein Axialdichtring--12--eingelegt ist. Auch hier ist es möglich, die Stirnseite der Endscheiben --2, 3--mit einer labyrinthartigen Ausbildung zu versehen (in den Zeichnungen nicht angeführt), um die Dichtwirkung des Dichtspaltes--8, 9--noch zu erhöhen. Als besonderer Vorteil ist die Tatsache anzusehen, dass durch Anordnung von Dichtelementen, sei es durch Bildung eines Drossel-bzw.
Dichtspaltes--8, 9-oder Verwendung von Dichtungen--10, 12--, der störende Axialschub der Leitschaufeln--l-entfällt. Die Spurfläche der Lagerbüchse braucht somit nicht überdimensioniert werden.
Die Fig. 3 zeigt eine Draufsicht zu einem Schnitt zweier benachbarter Leitschaufeln --1--. Hiebei ist die Anordnung bzw. die Teilung--T--der Leitschaufeln--l--aufgeführt. Die Teilung-T--ist grösser als der Durchmesser--D--der Endscheiben--2, 3--, d. h. die Endscheiben--2, 3--werden soviel geringfügig kleiner ausgeführt, dass die Teilung--T--möglich ist, ohne dass sich die Endscheiben--2, 3--berühren und dass noch genügend grosser Abstand der Aussparungen--4, 5-zueinander verbleibt.
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The invention relates to adjustable guide vanes for turbines, in particular for Francis or
Pump turbines for large heads, with floating or bilateral blade bearings, in which circular recesses are arranged on the facing end walls of the guide blade protection walls coaxially to the pivot axis of the guide blades, into which flat end disks attached to the guide blades engage with a gap.
Today Francis turbines are designed for heads up to 700 m and 100 MW power. The high water pressures in connection with the larger turbine dimensions lead to substantial axial deformations of the outlet cross-section of the turbine spiral (support vane ring) and the two turbine covers in the area of the guide vanes, which increase the gap between the guide vanes and the guide vane protection walls. These enlarged gaps reduce the efficiency of the turbine. In order to avoid them, a complex construction of the mentioned turbine parts was necessary up to now.
Constructions are known in which disks connected to the guide vane are used which engage in correspondingly circular recesses on the facing end walls of the guide vane protection walls. However, this measure does not adequately counteract increased gap losses, especially at high water pressures.
The invention is therefore based on the object of sufficiently reducing the loss of turbine efficiency by widening the gap and at the same time achieving a lighter and cheaper design of the support vane ring of the spiral and the two turbine covers. To this end, it is proposed that in the case of adjustable guide vanes for turbines mentioned at the beginning, according to the invention, the end disks, in particular their end faces, have a labyrinth-like design at the sealing gap.
The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. 1 shows an axial section through a cantilevered guide vane, FIG. 2 shows an axial section through a guide vane mounted on both sides, FIG. 3 shows a cross section of two adjacent guide vanes.
Fig. 1 shows a longitudinal section of a blade bearing with overhung bearing of the guide vane. Here, the guide vane - 1 - is rotatably mounted in the housing via a bearing pin - la - through the protective wall - 6 -. At the junction of the bearing journal - la - with the guide vane - l--
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On the opposite side of the guide vane - 1 - an end plate --3-- is also attached or arranged and inserted into the recess --5-- provided for this purpose. Here, too, it is essential that the depth or the diameter of the circular recess - 5 - is chosen so that a throttle or
Sealing gap - 9 - is created.
FIG. 2 shows a longitudinal section of a guide vane mounted on both sides. Here, too, as already described in FIG. 1, a recess - 4, 5 - is provided in the guide protection walls - 6, 7 -. End plates - 2, 3 - are attached to the ends of the guide vane, i.e. at the bearing points, which are shown in FIG
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or an axial sealing ring - 12 - is inserted. Here, too, it is possible to provide the end face of the end disks - 2, 3 - with a labyrinth-like design (not shown in the drawings) in order to further increase the sealing effect of the sealing gap - 8, 9. A particular advantage is the fact that the arrangement of sealing elements, be it through the formation of a throttle or.
Sealing gap - 8, 9 - or the use of seals - 10, 12 -, the disruptive axial thrust of the guide vanes - l-omitted. The track surface of the bearing bush therefore does not need to be oversized.
Fig. 3 shows a plan view of a section between two adjacent guide vanes --1--. The arrangement or the pitch - T - of the guide vanes - l - is listed here. The pitch - T - is larger than the diameter - D - of the end plates - 2, 3 -, i.e. H. the end disks - 2, 3 - are made so much slightly smaller that the division - T - is possible without the end disks - 2, 3 - touching and the gap between the recesses - 4 , 5 remains to one another.
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