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Die Erfindung bezieht sich auf eine Freistrahlturbinen-Düse mit geradliniger Zuströmung, bei welcher die Düse über ein Zwischenrohr mit einem Antriebsgehäuse zu einer Einheit zusammengeflanscht ist, wobei das Antriebsgehäuse vorwiegend ausserhalb des Turbinengehäuses untergebracht ist und im Zwischenrohr ein konisch zusammenlaufendes Führungskreuz mit Stegen eingebaut ist, wobei ein Steg des Regulier- gehäuses verdickt und mit einem durchgehenden Schlitz ausgebildet ist und der Antrieb durch diesen
Schlitz durchgeführt ist.
Bekannt ist eine Düse mit angeschlossenem Krümmer, wobei die Düsennadel zum Öffnen und
Verschliessen der Düse mit einem durch den Krümmer nach aussen geführten Schaft axial verschiebbar ist.
Beim Durchtritt durch den Krümmer ist der Schaft geführt und abgedichtet. Eine weitere Führung befindet sich unmittelbar vor der Düsennadel, wobei die Führungsbüchse durch ein umströmtes
Führungskreuz gehalten wird. Diese Konstruktion hat den Nachteil, dass durch den Düsenkrümmer und notwendigerweise vorgeschaltete weitere Krümmer speziell bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten Verluste entstehen und ausserdem durch Krümmungen eine Drallwirkung gefördert wird, welche zu einer un- erwünschten Zerstäubung des Düsenstrahles und somit einer Beeinträchtigung des Wirkungsgrades der
Freistrahlturbine führen kann. Durch Vergrösserung der Krümmungsradien lassen sich diese schädlichen
Auswirkungen wohl mildern, aber nicht beseitigen, ausserdem führt eine Vergrösserung der Krümmung- radien zu einer Erhöhung der Herstellungskosten.
Der Vorteil dieser Ausführung liegt jedoch darin, dass die Düse durch die Düsennadel und den Düsenschacht von aussen reguliert werden kann.
Bekannt ist weiter eine Ausführung, bei der die Wasserführung vor der Düse und vor dem Führungskreuz, welches zur Wasserberuhigung dient, in zwei von einander unabhängig auseinander- geführten Rohren mit je halbem Querschnitt geteilt ist. Die Einzelrohre sind unter Freilassung eines durchgehenden, nicht durchströmten Raumes zwischen den Einzelrohren hinter diesem Raum auf einen Durchmesser des Anschlussrohres wieder zusammengeführt, so dass sich im Prinzip eine geradlinige Wasserführung ergibt. Zwischen den beiden Rohrteilen mit halben Durchflussquerschnitt und halber Durchflussmenge ergibt sich ein Platz für die Anbringung des Düsenantriebes. Der Düsenschaft, der die Düsennadel trägt, ist in diesen leeren Raum geführt, so dass von dort aus die Düsennadel zur Verstellung der Durchflussmenge axial verschoben werden kann.
Der Düsenantrieb ist gut zugänglich, jedoch ergibt sich eine grosse Baulänge und grosse Herstellungskosten. Diese Ausführung ist vereinzelt bei Grosskraftwerken eingesetzt worden.
Weiters gibt es eine Düsensteuerung, bei welcher ein Verstellmotor innerhalb des Wasserzuführungsrohres zur Düse in Form eines Hydraulikzylinders in die Strömung eingebettet ist. Die Steuerungszuführung zum Hydraulikzylinder erfolgt über Bohrungen in ein Wasserführungskreuz, welches zur Beruhigung des Wassers im durchströmten Bereich angebracht ist. Fallweise sind innerhalb des Servomotors weitere Ausgleichsfedern untergebracht. Die Wasserzuführung erfolgt dabei geradlinig, was aus hydraulischen Gründen erstrebenswert ist. Der Nachteil dieser Konstruktion liegt darin, dass der Servomotor zur Verstellung der Düsennadel von aussen nicht zugänglich ist. Bei diesen Düsen ist für jede Düse ein Einzelantrieb notwendig. Eine mechanische Koppelung mehrerer Düsen ist nicht möglich.
Ein weiterer Nachteil der Konstruktion, der sich hauptsächlich bei kleineren und mittleren Turbinen auswirkt, ist die fehlende Möglichkeit einer mechanischen Verbindung zwischen zwei und mehreren Düsen. Diese Düse mit innen liegendem Servozylinder wird deshalb hauptsächlich im Grossturbinenbau eingesetzt.
Bekannt ist ferner eine Freistrahlturbinen-Düse mit geradliniger Zuströmung, bei welcher die Düse über ein Zwischenrohr mit einem Antriebsgehäuse zu einer Einheit zusammengeflanscht ist, wobei das Antriebsgehäuse vorwiegend ausserhalb des Turbinengehäuses untergebracht ist und im Zwischenrohr ein konisch zusammenlaufendes Führungskreuz mit Stegen eingebaut ist, wobei ein Steg des Reguliergehäuses verdickt und mit einem durchgehenden Schlitz ausgebildet ist und der Antrieb durch diesen Schlitz durchgeführt ist. Der Antrieb besteht aus einer durch zwei am Rohr um 1800 versetzte Antriebe parallel verschiebbaren Lasche, die an einer Düsenstange angreift.
Dabei muss, damit die Steuerung exakt und ohne Verkanten erfolgen kann, eine symmetrisch und vollkommen gleich ausgebildete, doppelte Antriebsanordnung gewählt werden, die überdies relativ grosse Drücke ausüben muss, da nur ein sehr kleiner Arbeitsweg zur Verfügung steht. Darüber hinaus wird der Durchströmungsraum verengt.
Die neue Erfindung einer Freistrahlturbinen-Düse mit geradliniger Zuströmung und aussen liegendem Antrieb, welche in den Zeichnungen dargestellt ist, beseitigt diese Nachteile der geschilderten Konstruktionen und erlaubt die strömungstechnisch günstige geradlinige Wasserzuströmung zur Düse und
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welche über einem Packungsdruckring --7b-- sowie Anpressfedern --7d-- automatisch nachgestellt wird.
Die Anpressfedern sind in einer Zwischenbüchse --7c-- gehalten.
In der Zwischenbüchse --7c-- kann auch eine Ausgleichsfeder --6-- eingebaut werden, um die durch den inneren Wasserdruck bestehenden Schliesskräfte auszugleichen.
Düse und Zwischenrohr befinden sich innerhalb des Turbinengehäuses. Ausserhalb des Turbinengehäuses ist an das Zwischenrohr --5-- das Reguliergehäuse --8-- angebaut. Das Reguliergehäuse ist in den Zeichnungen in Fig. 1 bis 6 in verschiedenen Schnitten ausführlich dargestellt, und zeigt eine der möglichen Konstruktionen. Das Reguliergehäuse besteht aus den Hauptteilen Aussenmantel --8a-- mit angegossenem Regulierhebellager --8h--, dem Innenrohr --8b--, der verdickten Führungsrippe --8c-- mit durchgehendem Antriebsschlitz --8g-- sowie der Querrippe --8d--, welche mit einer Demontagebohrung - versehen ist. Es ergibt sich somit ein unsymmetrischer, nierenförmige Wasserdurchflussquerschnitt --8e-- mit der Fläche-F1--.
Die Dicke --dl-- der geschlitzten Führungsrippe --8c-- ist grösser als die Dicke --d2-- der durchbohrten Querrippe --8d--.
Zur Erzielung einer optimalen Durchströmung soll der Wasserdurchlaufquersehnitt-F1--im gesamten Bereich des Zwischenrohres gleich sein dem Wasserdurchflussquerschnitt --F2-- im Reguliergehäuse. Es ergeben sich somit drei Geschwindigkeitsbereiche : - Die Geschwindigkeit --vr-- in der Druckrohrleitung, welche geradlinig an das Reguliergehäuse angeschlossen ist.
- Die gleichbleibende Geschwindigkeit im Bereich des Zwischenrohres und des Reguliergehäuses, wobei aus strömungstechnischen Gründen das Innenrohr --8b-- am Eintritt des Reguliergehäuses stromlinienförmig ausgebildet wird, so dass sich in diesem Bereich eine kurze Beschleunigungs- strecke ergibt.
- Die Beschleunigungsstrecke im Düsenbereich bis zum Düsenaustritt.
Der Antrieb der axial verschiebbaren Düsennadel bzw. des Düsenschaftes ist in verschiedenen Schnitten dargestellt. Er besteht aus einem Schlitten --9a--, der innerhalb einer ausgedrehten Bohrung des Innenrohres --8d-- axial verschiebbar ist. Der Schlitten wird an den Nadelschaft beim Zusammenbau angeschraubt. Im Antriebslager --8w-- ist der Hebelbolzen --9f-- drehbar gelagert. Auf diesem Bolzen sitzt der Antriebshebel, der als langer Hebel --9h-- für Einzelantrieb mit Antriebsmotor --10-- oder als
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Die Verbindung zwischen Schlitten --9a-- und Hebel --9g oder 9h-- erfolgt über die Gabellasche --9c--, welche einerseits an den Schlitten --9a-- mittels Bolzen --9d-- und an den Hebel --9g bzw. 9h-- über den seitlich durch die Bohrungen-8f-ausbaubaren Bolzen-9e-angeschlossen ist.
Durch die vorbeschriebene Konstruktion ergibt sich somit die Möglichkeit, den Bolzen-9e-und somit den Hebel --9h bzw. 9g-- ein- und ausbauen zu können.
Die ganze Düsenkonstruktion kann inklusive Reguliergehäuse, Schlitten --9a--, Gabellasche --9c-vorher zusammengebaut werden. Zuletzt wird der Hebel --9g bzw. 9h-- von unten durch den Schlitz eingeführt und durch die Montagebohrungen --8f-- der Bolzen --ge-- eingeführt, sowie der Zapfen bzw. die Welle --9f-- eingesetzt.
Der Linearmotor --10--, der für Einzelantrieb der Düsen verwendet wird, kann entweder als Hydraulikzylinder oder elektrisch betriebener Linearmotor ausgebildet werden.
Die vorgeschilderte Art des Hebeleinbaues und Antriebes stellt eine der Möglichkeiten dar, ohne sich darauf zu beschränken.
Weiter sind verschiedene Einbaubeispiele dargestellt u. zw. :
Fig. 7 : Eindüsige Freistrahlturbine mit Wasserzuführung unter Flur mit Servoantrieb des Düsenverstellhebels und Servoantrieb eines Strahlablenkers. Der Reglerschrank mit der hydraulischen und elektrischen Reglersteuerung ist angedeutet. Diese Ausführung wird für mittlere und grössere Anlagen in Betracht kommen.
Fig. 8 : stellt eine eindüsige Freistrahlturbine mit Wasserzuführung unter Flur dar, bei der der Düsenantrieb von einem riemenbetriebenen Durchflussregler über Hebel und Gestänge verstellt wird. Diese Ausführung wird eher für kleinere Anlagen in Frage kommen.
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