AT384082B

AT384082B - Laufrad fuer eine kaplanturbine

Info

Publication number: AT384082B
Application number: AT0161885A
Authority: AT
Original assignee: Jank Siegfried
Priority date: 1985-05-29
Filing date: 1985-05-29
Publication date: 1987-09-25
Also published as: ATA161885A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laufrad für eine Kaplanturbine, insbesondere für Klein- kraftwerke, mit schwenkbar in einer Nabe gehaltenen Schaufeln, die über ein Gestänge mit einer in einer mit der Nabe verbundenen Hohlwelle axial verschiebbar gehaltenen Regulierstange verbun- den sind, aus dem stromab gelegenen Ende der Nabe vorragt.

Ein derartiges Laufrad wurde z. B. durch die DE-PS Nr. 1065339 bekannt. Bei diesem Laufrad ist an dem stromab gelegenen Ende der Nabe herausragenden Ende der Regulierstange ein Verstell- kreuz angeordnet, das über Schraubstangen mit im Inneren der Nabe angeordneten, mit je einem
Schaufelfuss verbundenen Hebeln verbunden ist. Bei einer Verstellung der Regulierstange werden daher die Schaufeln über die im Inneren der Nabe mit diesen verbundenen Hebel verstellt. Der
Schaufelfuss kann dabei aus einem Achszapfen oder aus einem von der Wand der Nabe hintergriffe- nen Rohransatz der Schaufel bestehen.

Der Nachteil dieser bekannten Konstruktion liegt darin, dass der Durchmesser der Nabe ent- sprechend gross gewählt werden muss, um das Gestänge zur Verbindung der Regulierstange mit den
Wellenstummeln unterbringen zu können. Ausserdem muss die Wandstärke der Nabe sehr dick gewählt werden, um die für die Lagerung der Schaufel notwendige Einspannlänge zu erhalten und eine zu grosse Flächenpressung zu vermeiden. Dieser grosse Nabendurchmesser führt zwangsläufig bei einem gegebenen Schluckvermögen der Turbine zu einem entsprechend grossen Durchmesser des Laufrades, wodurch ein entsprechend grosser Bauaufwand erforderlich wird und auch das Schwungmoment des Laufrades steigt, wodurch sich eine länge Regelzeit bzw. Ansprechverzögerung bei Regelvorgängen ergibt.

Ziel der Erfindung ist es, ein Laufrad der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem diese Nachteile vermieden sind und das sich durch einen vergleichsweise kleinen Durchmesser bei einem vorgegebenen Schluckvermögen auszeichnet.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das am freien Ende der Regulierstange gehaltene Gestänge an der stromab gelegenen Seite der Schaufeln exzentrisch zu den Drehachsen der Schaufeln zwischen der Nabe und den freien Enden der Schaufeln an diese angelenkt ist. Durch diese Massnahme kann die Nabe sehr klein gehalten werden, da in ihrem Inneren bloss Platz für den Durchtritt der Regulierstange vorhanden sein muss. Durch die Anlenkung des Gestänges an der stromab gelegenen Seite der Schaufeln ergeben sich zwar verglichen mit den herkömmlichen Konstruktionen mit geschlossener Nabe kleinere strömungstechnische Nachteile, die jedoch durch eine Anlenkung des Gestänges nahe der Drehachse der Schaufeln sehr gering gehalten werden können und insbesondere bei Kleinkraftwerken kaum ins Gewicht fallen.

Besonders bei Kleinkraftwerken kommt aber noch ein weiterer Vorteil zum Tragen, der sich durch den kleineren Laufraddurchmesser ergibt. So erhöht sich bei kleiner werdendem Durchmesser des Laufrades bei gleichem Schluckvermögen die Drehzahl, wodurch das über die Hohlwelle zu übertragende Drehmoment abnimmt, so dass diese schwächer dimensioniert werden kann, und bei Verwendung von Normgeneratoren ergibt sich ein günstigeres Übersetzungsverhältnis bei einem Zwischengetriebe zwischen der Hohlwelle und dem Generator.

Im Hinblick auf eine sehr einfache Konstruktion kann bei einem erfindungsgemässen Laufrad, bei dem das Gestänge durch ein mit der Regulierstange verbundenes, eine der Anzahl der Schaufeln entsprechende Anzahl von Armen aufweisendes Joch, an deren freien Enden Lenker angelenkt sind, deren zweite Enden gelenkig mit den Schaufeln verbunden sind, vorgesehen sein, dass die freien Endbereiche der Arme des Joches abgewinkelt sind und senkrecht zu den Drehachsen der Schaufeln stehen.

Um die Wandstärke der Nabe gering halten zu können, kann weiters vorgesehen sein, dass die Drehachsen durch an der Nabe befestigte Achsstummel gebildet sind.

Bei einem erfindungsgemässen Laufrad mit zwei Schaufeln kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen sein, dass die Drehachse der Schaufeln durch eine die Nabe durchsetzende Achse gebildet ist, auf der die beiden Schaufeln schwenkbar gehalten sind und die von der Regulierstange durchsetzt ist. Dadurch ergibt sich eine sehr einfache Konstruktion. Weiters kann vorgesehen sein, dass die Achse einen zylinderischen Abschnitt, der seitlich aus der Nabe vorsteht, aufweist, an den sich zu beiden Seiten radial nach aussen verjüngende Abschnitte anschliessen, die in zylindrische Abschnitte übergehen, an denen die Schaufeln gelagert sind. Damit ergibt sich

an den Einspannstellen der Achse ein hohes Widerstandsmoment der Achse und damit eine geringe
Biegung der Achse.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen Fig. l ein erfindungsgemässes Laufrad im Schnitt und Fig. 2 eine Ansicht des Laufrades gemäss Fig. l von unten.

Die Nabe-l-des Laufrades ist mit dem Flansch --2-- der Hohlwelle --3-- verbunden, wobei der Flansch --2-- den Wasserführungsschild --4-- abschliesst.

In der Hohlwelle --3-- ist eine Regulierstange --5-- axial verschiebbar geführt. Diese Regu- lierstange --5-- durchsetzt eine Achse --6--, die senkrecht zur Drehachse des Laufrades durch die Nabe hindurch verläuft. Diese Achse --6-- weist einen zylindrischen Abschnitt --61-- auf, der von der Regulierstange --5-- durchsetzt ist und der radial aus der Nabe-l-zu beiden
Seiten herausragt.

An diesen zentralen zylindrischen Abschnitt --61-- schliessen zu beiden Sei- ten sich nach aussen zu verjüngende Abschnitte --62-- an, an die sich in den Randbereichen zylin- drische Abschnitte --63-- anschliessen. Diese zylindrischen Abschnitte --63-- weisen Gewinde- ansätze --64-- auf, die entsprechende Bohrungen der Schaufeln --7-- durchsetzen, wobei diese mittels Kronenmuttern --8-- axial auf der Achse --6-- festgelegt sind. Die Lagerung der Schaufeln --7-- auf der Achse --6-- erfolgt über Lagerbuchsen --9, 10--, die von den zylindrischen Ab- schnitten --61 und 63-- durchsetzt sind.

Das unter die Nabe vorragende freie Ende der Regulierstange --5-- ist mit einem Querjoch --11-- verbunden, in dem zwei Lenker --12-- schwenkbar gehalten sind. Das Querjoch ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, abgeknickt und die Lenker --12-- sind mit den Schaufeln --7-- über an diesen angeformten Lenkerböcken --13-- und Bolzen --14-- gelenkig verbunden.

Da die Lagerböcke --13-- exzentrisch zur Achse --6-- an den Schaufeln --7-- angeordnet sind, werden die Schaufeln durch Heben und Senken der Regulierstange --5-- gegenläufig verschwenkt.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Laufrad für eine Kaplanturbine, insbesondere für Kleinkraftwerke, mit schwenkbar in einer Nabe gehaltenen Schaufeln, die über ein Gestänge mit einer in einer mit der Nabe verbundenen Hohlwelle axial verschiebbar gehaltenen Regulierstange verbunden sind, aus dem stromab gelegenen Ende der Nabe vorragt, dadurch gekennzeichnet, dass das am freien Ende der Regulierstange (5) gehaltene Gestänge (11, 12) an der stromab gelegenen Seite der Schaufeln (7) exzentrisch zu den Drehachsen der Schaufeln zwischen der Nabe (1) und den freien Enden der Schaufeln an diese angelenkt ist.

Claims

2. Laufrad nach Anspruch 1, bei dem das Gestänge durch ein mit der Regulierstange verbundenes, eine der Anzahl der Schaufeln entsprechende Anzahl von Armen aufweisendes Joch, an deren freien Enden Lenker angelenkt sind, deren zweite Enden gelenkig mit den Schaufeln verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Endbereiche der Arme des Joches (11) abgewinkelt sind und senkrecht zu den Drehachsen der Schaufeln (7) stehen.

3. Laufrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen durch an der Nabe (1) befestigte Achsstummel gebildet sind.

4. Laufrad mit zwei Schaufeln nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse der Schaufeln (7) durch eine die Nabe (l) durchsetzende Achse (6) gebildet ist, auf der die beiden Schaufeln schwenkbar gehalten sind und die von der Regulierstange (5) durchsetzt ist.

5. Laufrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (6) einen zylindrischen Abschnitt (61), der seitlich aus der Nabe (1) vorsteht, aufweist, an den sich zu beiden Seiten radial nach aussen verjüngende Abschnitte (62) anschliessen, die in zylindrische Abschnitte (63) übergehen, an denen die Schaufeln (7) gelagert sind.