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Verfahren und Vorrichtungen zur Regelung von Freistrahlturbinen durch Schwenkdüsen von veränderbarer Öffnung.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die zu dessen Durchführung erforderlichen Vorrichtungen zur Regelung von Freistrahlturbinen durch Schwenkdüsen von veränderbarer Öffnung Das Wesen des Verfahrens liegt darin, dass im Gegensatz zu bekannten Regelungsarten die Düse Lei allmählich vor sich gehenden Belastungsänderungen nicht stehen bleibt, sondern ihre Lauf stetig ändert, und zwar derart, dass die Mittelachse des von ihr auf das Laufrad ! ! ericbteten Wasser- strahles bei voller Auslassöffnung, d. i. bei ganz zurückgezogener Nadel, also bei Vollast.
in kleinerer Entfernung von der Radmitte auf die Laufschaufeln auftnfft als bei geringerer Last, wo die Nadel empan Teil des Düsenaustrittsquerschnittes absperrt. Bei Leerlauf hat der Mittelfaden des Wasser- strahles somit den grössten Abstand von der Radmitte. Des besseren Verständnisses wegen soll die Erfindung vorerst an Hand von Ausführungsbeispielen erklärt und sodann sollen ihre Vorteile gegenüber bisherigen Regelungsverfahren an Hand von Schaulimen erläutert werden. Daran anschliessend werden verschiedene Ausführungsformen besprochen.
In Fig. 1 ist eine Schwenkdüse a dargestellt, die sich um die Zapfenmitte b drehen kann und deren Wasserstrahldicke in bekannter Weise durch die Nadel c geregelt wird. Solange sich
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bahnm.
Wenn nun z. B. infolge Entlastung der Turbine unter Einwirkung des Geschwindigkeits- rclers die Hllfsmaschine d den Doppelhebel e der Bewegung des Uhrzeigers entgegengesetzt @ verdreht, so zieht dieser durch Stange./'den Arm 9 des dreiarmigen Hebels II in die Höhe Der hebel II führt hiebei zwei verschiedene Bewegungen aus : Erstens verdreht er sich um den an der Düse a befestigten Drehpunkt h und schiebt die Nadel c von rechts nach links, so dass der Auatrittsquerschmtt der Düse a verkleinert wird. Gleichzeitig möchte sich der nach links unten gerichtete Arm des Hebels H mit seinem Endpunkt, an dem die Rolle 1 sitzt, nach unten bewegen, wird aber daran durch die im Raum feststehende Gleitbahn m verhindert.
Dies hat zur Folge,
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Entlastung statt, so gelangt der Wasserstrahl in die für den Leerlauf giltige Grenzlage b-w.
Sein Abstand von der Radmitte A hat in diesem Augenblick den Betrag Rw.
Fig. 2 zeigt, wie bei dieser Belastungsänderung von Voll-auf Leerlauf der Querschnitt des Wasserstrahles sich nach der Grösse und zugleich in der Lage gegenüber der Schaufelebene ändert. A-A sei wieder die Achsermitte des Laufrades, S eine an der Radscheibe L befestigte Schaufel. Bei grösster Belastung hat der auf die Schaufel S auftreffende Wasserstrahl den Durchmesser Du und von der Radachse den Abstand Ru. Beim Cbergang auf mittlere Belastung gehen diese Werte über in die Werte D, und Rv.
Wird schliesslich die Turbine allmählich ganz entlastet, so hat der Wasserstrahl, wie für die Bewältigung der Leerlaufsarbeit erforderlich, nur noch den Durchmesser Dw und von der Radmitte den Abstand Rw
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ptötzhcb vollständig entlastet, so bewegt sich unter Einfluss des Geschwindigkeitsreglers der Kolben der Hilfsmasehine d rasch von der oberen in die unterste Grenzlage, reisst den Doppelhebel e herum und infolgedessen wird durch den Katarakt n in an sich bekannter Weise die Düse a ls der Lage b-u in die äusserste Lage b-x verdreht.
Gleichzeitig ist die zugstangen. und damit thr (telenkpunkt n, in die oberste Lage gekommen, in der sie verbleibt, solange der Wasserstrahl
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der Gelenkpunkt o des dreiarmigen Hebels H in seiner Höhenlage verbleibt, so wird die Nadel c im Gehäuse a zwangsweise vorgeschoben und der Austrittsquerschnitt verkleinert-Die höchste Lage des (tflenkpunktes o und die unveränderliche Lage der Gleitbahn m bestimmen für den dreiarmigen Hebel H und damit für die Düse a für das Zurückdrehen der Düse eine Grenzlage.
die gleich ist der bei der anfangs betrachteten allmählichen Entlastung der Turbine gefundenen
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seine der Leerlaufarbeit entsprechende Abmessung in der Winkelstellung b-u'und bleibt der Grösse und Lage nach in diesem Zustand verharren. ohne das Laufrad noch einmal wesentlich Zll heschleumgen. Fig. 3 zeigt die Schaulinte der Umlaufgeschwindigkeiten nach einer bisher bekannte Art. Fig. 4 diejenige einer nach dem Verfahren entsprechend der Erfindung geregelten
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ist aber bei weitem nicht so gross wie die Erhöhung 4#5 in S haulinie nach Fig. 3 und kann durch entsprechende Vorkehrungen beliebit verkleinert werden.
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bewirkt, die zwischen Doppelhebel r und Düsengehäuse a geschaltet ist.
In dem Ausfürungsbespiel enthält die Hilfsmaschine q einen Differentialkolben s#t, der durch die Leitung B dauernd mit einem Pressflüssigkeitsbehälter in Verbindung steht. Durch eine im grösseren Kolben, s. befindliehe kleine Öffnung C strümt eine geringe Menge der Flüssigkeit von dem Raum unter
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dem grossen Kolben 8 nach dem Raum über diesem Kolben und kann von da durch entsprechende Bohrungen der hohlen, oberen Kolbenstange D entweichen, sobald der Doppelhebel r durch die Stange E und den Katarakt P das Steuerventil F anhebt.
Solange das nicht geschieht, stellt sich über dem grossen Kolben s des Differcntialkolbens s-t ungefähr der gleiche Druck ein wie in dem zwischen den beiden Kolben 8 und t befindlichen Raum und der Differentialkolben drückt zufolge seines Eigengewichtes und des auf den kleineren Kolben t entfallenden Überdruckes durch Laschen G auf das Düsengehäuse a.
Sobald infolge plötzlicher Entlastung der Kolben in der Hilfsmaschine d rasch sinkt, hebt der Doppelhebel r durch Stange E und Katarakt P das Steuerventil F der zweiten Hilfsmaschine an, die Druckflüssigkeit über dem Kolben s kann durch Rohr BI entweichen, die zwischen den beiden Kolben s und t eingeschlossene Pressflüssigkeit hebt den Differentialkolben und dadurch mittels der Lasche G das rechte Ende des Düsengehäuses a
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dass die an Hand der Fig. 5 bis hieher beschriebene Regelungsvorrichtung bekannt ist Die bekannten Ausführungen unterscheiden sich jedoch von dem (Gegenstände nach der Erfindung dadurch, dass das Steuerventil F und damit auch das Düsengehäuse a stets in der gleichen Lage verbleiben, solange die Bel, tungsänderungen allmählich vor sich gehen.
Es spielt hiebei
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bei jeder Nadelstellung zugleich eine andere Winkelstellung einnehmen. Es wird dies dadurch erreicht, dass der Doppelhebel r durch Stange K den Hebel M auslenkt. dessen rechts gelegener Drehpunkt im Raume festliegt. Dieser Hebel M bildet bei T die Auflage für dasKataraktgehäuse und damit für das Steuerventil F. Jeder Winkelstellung des Doppelhebels r entspricht eine andere
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andere Winkelstellung des Gehäuses a. Weil aber vom Doppelhebel r aus durch Stange f in erster Linie die Nadel k#c im Gehäuse a verstellt wird, so entspricht jeder Stellung der Nadet c im Gehäuse a eine andere Winkelstellung des Gehäuses a selbst. Der. Angrinspunkt.
V der Lenk-
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stellung des Gehäuses a von der Nadelstellung geändert werden Selbstverständlich kann dies auch durch andere Hilfsmittel geschehen.
Ebenso können Auslassöffnung und Winkelstellung der Düse a noch durch andere baull he Massnahmen voneinander abhängig gemacht werden, sei es auf rein mechanischem, auf hydrau- lisehem, elektrischem oder magnetischem Weg.
Weil unter Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung bei TeibelaRtung der Wasser-
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Entferunung von der Laufradachse zurückschwenkt.