Wasserturbine mit einer durch eine Nadel regulierbaren Düse. Vorliegende Erfindung betrifft eine Was serturbine mit einer durch eine Nadel regu lierbaren Düse.
Bei dieser hat Druckflüssigkeit vom Dü- senflussrohr zu der einen .Seite eines an der Nadel angebrachten Kolbenkörpers unmittel baren Zutritt, während bei eintretender Be lastungsänderung der Druck auf der entge gengesetzten Seite ,des ;genannten Kolbenkör- pers automatisch derjenigen Nadelstellung entsprechend reguliert wird, welche die Nadel auf Grund dieser Belastungsänderung in der Düse einnehmen soll.
Die Zeichnung zeigt den Aufriss eines Ausführungsbeispiels des Erfin.dungsgegen- standes im Schnitt.
Ein Zweigrohr 1 ist an einem Ende mit einem Düsenhalter 2 versehen, in welchem ein Düsenmundstück 8 angeordnet ist. Die Öff nung desselben kann mittelst einer Nadel 5, welche an einem durch eine Führung 6 hin durchgehenden hohlen Nadelschaft 4 befestigt ist, reguliert werden.
Ein zur Regelung des Strahls dienender Ablenker 7 sitzt mit einem Arm 8 auf einer Welle 9, auf welcher auch Arme 10, 11 auf gekeilt sind. Der Arm 10 greift in eine Muffe 12 eines Reglers ein, welcher zweckmässiger- weise :direkt von der Turbinenwelle aus ange trieben wird.
Die Nadel 5 ist mit einem Kolbenkörper 14 verbunden, welcher in einem Druckwasser zylinder 18 ,arbeitet. Letzterer ist auf einer Seite offen und dem im Rohre, 1 herrschenden Flüssigkeitsdrucke .direkt ausgesetzt. Das an dere Ende der Kammer, in welcher -der Kol ben sich bewegt, ist mittelst eines Deckels 15 geschlossen.
Durch diesen Deckel hindurch geht ein Rohrventil 16 zur Regelung des Übertrittes .der Flüssigkeit von der hinter dem Kolben 14 befindlichen Kammer 18 in den innern Hohlraum des Nadelschaftes 4. Das Rohrventil 16. geht durch eine Führung 17 hindurch, welche mit einem Tropfrohr 19 ver sehen ist.
Die Stellung des Rohrventils 16 wird mit- telst einer von Hand verstellbaren Regulier schraube 21, welche am Ende des einen Armes eines auf einer Welle 22 aufgekeilten Knie- liebeln 20 angebracht ist, reguliert. Auf der Welle 22 ist auch noch ein Arm 33 :ii fbel.eilt.
Der andere Arm des Kniehebels 2(1 ist rnit einem Kolben 23 einer Pu%fervorrichtunb 21 verbunden, wobei der Kolben mit einem Ver- zögerungsorgan, einem Einwegventil, verse hen ist, welches eine rasche, freie Bew egun" des Kolbens aufwärts, aber eine nur sehr lau gsame Bewegung abwärts gestattet.
Der (yenannte Arm 33 ist zwecks Aufnahme einer Schubstange 3) durchbohrt, und zwischen die- sF-r Stange und einem Bunde derselben mit einer Druckfeder 34 versehen. Am entgegen- esetzten Ende ist die Stange 35 mit einem Kniehebel 36 verbunden, mit welchem der ge nannte, auf der Welle 9 sitzende Arm 1.1 durch einen Lenker 3 7 verbunden ist.
Aus dem Rohre 1 wird durch eine Röhre 31 Flüssigkeit in die Kammer 18 geleitet, wo her der Zufluss derselben mittelst eines in die Röhre 31 eingebauten Absperrventils 3? re- uuliert wird. Die Flüssigkeit wird durch eine mit einem Gazefilter 27 versehene Filterkam mer 28 hindurchgeleitet. Das Filter 2"t kann durch Loslösung der Enden 29 desselben ent fernt und ausgewechselt werden.
Ein verstell- 1 Aares Ventil 26 reguliert den Zufluss der Flüs- sij-heit in die Kammer 18.
Angenommen, ein Teil der Belastung wird von der Turbine abgeschaltet, so steigt die Geschwindigkeit derselben etwas und die Reg lr-rmuffe 12 wird infolgedessen in der Rich- tung des Pfeils Z verschoben, wodurch der Ablenker 7 in .den Strahl eintritt und infolge Ablenkung eines Teils desselben vom Rade nur so viel .davon übrig lässt, dass die richtige C=(schvvindigl@eit und Belastung aufrechter halten bleibt.
Diese Bewegung ist eine schnelle und lässt so der Geschwindigkeit so wenig Zeit zum Steigen, dass ein Schwungrad nicht nötig ist.
Infolge des zwischen dem Nadelschaft 4 und dem Rohr 1 vorhandenen Spielraumes wird auf die Vorderseite des Kolbens 14 stets ein dem Druck im Zuleitungsrohre 1 gleieli grÜsser Drisch auf die Fläeheneinheit ausge- übt, welcher Drueh bestrebt ist, die Nadel spitze<B>5</B> aus der Düse 9 herauszudrängen, An- dersehs ist der auf die Nadelspitze 5 wir kende Druck stets bestrebt, die Nadel in die Düse 3 hineinzudr,Lngen. Hieraus geht dem nach hervor, dass,
wenn der Druck auf b.-id-@ii Seiten des Kolbens 18 gleich ist, die Nadel 5 sich in einer solehen Richtung bewegt, .dass die Düse 3 geschlossen wird. Um das Schliess bestreben der Nadel ) zu unterstützen, ist eimi leichte Feder 30 angeordnet. Die Nadel und der Nadelschaft; sind ihrer Länge nach durch bohrt.
Nenn nun das Rohrventil. 16 gegen das Ende des Nadelschaftes drückt und So dessen Durchbohrung schliesst, so wird Was ser, welches das Ventil 32 und .den Filter 28 durchströmt,
in den hinter dein Kolben 18 be findlichen Raurn eintreten und durch den sich bildenden Druck den Kolben -vorwärts bewe- Schliesst dagegen das Ventil 16 die Durchbohrung nicht, so tritt hinter dem Kol ben 18 mehr oder weniger vollständige Ent spannung ein, und da Wasser fliesst durch die Durchbohrung von Nadelcha.ft und Na delspitze in die Mitte des Strahls ab.
Nach dem der Drisch hinter dem Kolben vermindert wurde, drängt der vor dem Kolben herr schende höhere Druck den Kolben zurück, wo bei derselbe die Nadelspitze in einer solchen R,iehtunb bewegt, d ass die Öffnung der Düse 3 vergrössert wird.
Wenn die Belastung der Turbine abge schaltet wurde, so wird der Ablenker 7 sofort in den Strahl hineinbewegt. Gleichzeitig wird, -wie gesagt, der mit dem Ablenker mittelst des Gestä,nbes 37, 36, 35, 33 verbundene Knie hebel 20 das Rohrventil gegen die Öffnung nm Ende des Nadelschaftes drücken, und der Druck hinter dem Kolben steigt sofort,
und die Nadel wird vorwärts bewegt, bis sie schliesslich in einer Stellung zum Stillstand kommt, bei welcher der Strahl am Ablenher gerade vorbeigeht.
Die Beweg inb ist eine der artige, .dass jede Stellung der Nadel 5 einer gewollten, zu ihr bestimmten Stellung des Ab lenkers 7 entspricht, an welchem der durch die Nadelstellung in der 1Vlündunc 3 gebildete Strahl gerade vorbeigeht. Wird umbelehrt die Turbine belastet, so wird der Ablenher 7 vom Strahl entfernt und der Hebel 20 nach aussen bcwe-t. Der Wasserdruck hinter dem lio11)un drängt -das Ventil 16 nach aussen,
so dass es gegen das Ende der Schraube 21 drückt. Da das Ventil nicht mehr die Durch bohrung des Nadelschaftes schliesst, so kann sich der Druck hinter dem Kolben vermin dern, und der vor dem Kolben herrschende höhere Druck den Kolben nach aussen in einer solchen Richtung bewegen, dass die Offnung i der Düse vergrössert wird.
Würde,der Durchfluss des Wassers in der Rohrleitung zu plötzlich unterbrochen, so käme ein Wasserschlag zustande, und es wur den in der Rohrleitung infolge der plötzlichen Unterbrechung des Wasserstromes Stauungen entstehen. Wäre der Wasserschlag ein über mässig starker, so. könnte davon die Rohrlei tung bersten, während geringere Stauungen ein Hin- und Herfluten verursachen könnten, welches man oft nicht beseitigen kann.
Es ist daher sehr von Vorteil, -dass die Nadel immer langsam in die Düse eindringt, wobei die Ge schwindigkeit der Nadelbewegung von der Länge der Rohrleitung und der Geschwindig keit der Strönnlng in derselben abhängig ist. Während nun .die Nadel in die Düse langsam eindringt, schneidet der Ablenker,den Strahl rasch ab und erhält die Geschwindigkeit nor mal. Während die Nadel sich langsam ein wärts bewegt, geht der Ablenker langsam nach aussen, bis .der Strahl schliesslich gerade an ihm vorbeigeht.
Wird Belastung plötzlich zugeschaltet, so bewegt sich die Nadel gleich wohl schnell auswärts, widrigenfalls eine be denkliche Verminderung der Geschwindigkeit eintreten würde. Die Geschwindigkeit der Na delbewegung wird durch die Puffervorrich tung 23, 24 bezw. durch ,den Kolben 23 be stimmt.
Wird umgekehrt die Belastung plötz lich abgeschaltet, so wird der Ablenker schnell in den Strahl hineinbewegt, die Vo.r steuerstange 35 macht diese Bewegung mit, wirkt aber vorerst zumeist auf -die Feder 34, da die Puffervorrichtung 23, 24 nach dieser Bewegungsrichtung nur langsam nachgeben kann, was die Folge hat, dass auch das Ventil 10 nur langsam in Richtung auf clen Nadel schaft vordringt und so nur langsam ein Über- wiegen des Arbeitsdruckes im Raume 18 her beiführt. DieFecler34 bezwingt nach und nach das weitere Vordringen des Kolbens 23 und des Ventils 16.
Ausser dem im Kolben 23 ein bebauten Umlaufventil ist ein Entlastungs ventil derart angeordnet, dass, wenn .der Kol ben aufwärts bewegt wird, das Ventil sich öffnet, das 01 von einer Seite des Kolbens nach der andern rasch fliessen lässt und da durch eine rasche Bewegung .des Kolbens, Kniehebels und Rohrventils gestattet. Wird also Belastung plötzlich zugeschaltet, so wird der Ablenker schnell aus dem Strahl entfernt, und gleichzeitig werden .der Kniehebel 20, das Rohrventil 16 und infolgedessen die Nadel spitze schnell nach aussen bewegt.
Aus Obigem ist ersichtlich, da.ss primär die Bewegungsgeschwindigkeit der Nadel nicht durch die Grösse des Durchflussquerschnittes am Ventil 16 reguliert wird, sondern durch die Geschwindigkeit der -Bewegung des Kol bens 23 -der Puffervorrichtung. Mittelst der Schraube 21 kann der Nadelschaft einwärts bewegt werden.
Das Rohr 19 ist ein Abflu.ss- röhrchen zur Ableitung jeglichen Wassers, welches zwischen dem Rohrventil 16 und des sen Führung 17 entweichen könnte. Aus Obi gem geht auch hervor, dass, wenn die Vorrich tung in dem Sinne einen Unfall erleidet, dass Glas Ventil 16 sich frei bewegen kann, dass alsdann dieses Ventil 16 vom Wasserdruck im Raume 18 zurückgedrängt wird, was zur Folge hat, da.ss die Nadel .aus der Düse heraus gezogen wird. Dadurch wird jegliches zu fällige schnelle Schliessen der Nadel vermie den und jegliche Gefahr von Wasserschlägen beseitigt.
Ebenso kann auch die Umlaufsge- schwindigkeit ,der Turbine durch Regler und Ablenker allein reguliert werden.