CH328557A - Leit- und Abschlussapparat für Wasserturbinen und Pumpen - Google Patents

Description

      Leit-        und        Abschlussapparat        für        Wasserturbinen        und        Pumpen       Die Erfindung betrifft einen     Leit-    und       Abschlussapparat    für     Wasserturbinen        rund     Pumpen mit einem     Kranz    drehbarer     Leit-          schaufeln,

      welcher Apparat vom Betriebs  wasser in mindestens     angenähert        senkrechter          Richtung    zur     -.#Iasehinenachse    durchflossen ist.  



  Bei Leitapparaten mit drehbaren Schau  feln     lassen    sich     -wohl.    .die     Leitschaufeln    so  weit verdrehen, bis der     Durchfluss    des     Was-          sers        praktisch.    abgesperrt ist. Indessen lässt  sich hierbei ein völlig dichter Abschluss nicht  erreichen, so dass solche drehbare     Leitschau-,          1'eln    allein für den Abschluss des Wassers bei       Ausserbetriebsetzung    der Turbine oder der  Pumpe nicht genügen.

   Das an den     Undicht--          lieitsstellen    durchtretende     Wasser    führt, fer  ner auch zu Erosionen der Schaufeln. an. diesen  Stellen.  



  Zum     vollständigen        Abschluss    einer Tur  bine von der Wasserzuführung wurden daher  bis anhin in der     Zuleitung    zur     Turbine    be  sondere     Abschlussorgane,        wie        Drosselklappen,     Kugelschieber, vorgesehen,- bei deren Ab  schluss- auch eine Revision des     Leitapparates     der Turbine möglich ist. Solche     besondere.          Absehlussorgane    brauchen aber - verhältnis  mässig viel Platz, und es ist bei beschränkten  Platzverhältnissen oft nicht möglich, sie in  befriedigender Weise unterzubringen.  



  Zu Regelzwecken ist     ferner    schön vorge  schlagen worden, dem Laufrad einer Turbine  vorangestellte Ringschützen zur. verwenden,:    welche koaxial zur Turbine     angeordnet    und  in     Richtung    der     Turbinenachse    verschiebbar  sind. Solche Ringschützen erlauben wohl einen  dichten Abschluss in der     Scbliessstellung,    sind  aber     zur        Regelung    der     Durchflussmenge    weni  ger geeignet, -da sie bei Teilöffnung eine un  günstige     Zuströmung    des Wassers zum Lauf  rad ergeben.  



  Beim erfindungsgemässen     Leit-    und Ab  schlussapparat wird daher ein Kranz drehbarer  Leitschaufeln verwendet. Als     zusätzliches    Ab  schlussorgan     ist    eine koaxial zum     Leitschaufel-          kranz    angeordnete, in     Richtung    der Maschi  nenachse verschiebbare Ringschütze vorge  sehen. .Solche Ringschützen     !lassen        sich        deicht     im Maschinengehäuse unterbringen, ohne dass  dessen Aussenabmessungen wesentlich verän  dert werden.

   Zusätzliche,     ausserhalb    des Ma  schinengehäuses angeordnete     Absehlussorgane,     wie Drosselklappen oder Kugelschieber; sind  jedoch nicht mehr erforderlich.  



  Die Ringschütze wird     vorzugsweise    auf  der Aussenseite des     Leitschaufelkranzes    an  geordnet. Dies ergibt den Vorteil, dass beim  Schliessen der Ringschütze nicht nur das Lauf  rad, sondern auch die     drehbäreu    'Schaufeln,  vom Betriebswasser     abgeschlossen    sind. Es       ist    dann     auch    eine Revision: dieses     Teils    des       Leitapparates    möglich.

   Gegebenenfalls kann  aber     aiich'die    Ringschütze auf der Innenseite  des     Leitschaüfelkranzes    zwischen diesem und  dem Laufrad der Maschine angeordnet -wer  den, : wobei     heim    .     Abschluss        dieser    Schütze           allerdings    der     Leitschaufelkranz        unter    dem       Betriebswasserdruck    verbleibt.  



  In der Zeichnung     sind    zwei Ausführungs  beispiele für     eilten    erfindungsgemässen     Leit-          lind        Abschlussapparat    in     Verbindung    mit  einer     Wasserturbine        dargestellt.    Es zeigen:

         Fig.    1 einen axialen Längsschnitt durch den       Leitapparat    einer     Wasserturbine        finit    Anord  nung der     Ringschütze    auf ,der     Aussenseite    des  Schaufelkranzes,       Fig.'2    die     Anordnung    einer Führungs  nut für die     Bewegung    der Ringschütze gemäss       Fig.    1,

         Fig.    3 einen     Schnitt        naeh    der Linie       IIIIII    der     Fig.l    und       Fig.4    einen axialen     Längsschnitt    durch  einen     Leitapparat    mit Anordnung der     Rind     schütze auf der Innenseite der drehbaren       Leitschaufeln.     



  In     Fig.1    ist mit 1     dis        Laufrad    einer       Wasserturbine    bezeichnet. Das     Wasser        strömt     in     Pfeillichtung    der Turbine in mindestens       angenähert        senkrechter    Richtung     mir        Tur-          binenaehse    durch den- Apparat.

   Es strömt       zwischen    Stützschaufeln 2 hindurch     lind        wird     durch einen     Leit-    und     Abschllissapparat,    wel  cher einen Kranz drehbarer Leitschaufeln 3       aufweist,    zum     Turbinenlaufrad    geleitet.

   Ausser       diesen    drehbaren Leitschaufeln ist als zu  sätzliches     Abschlüssorgan    noch eine Ring  schütze 4 koaxial zum     Leitschaufelkranz    an  geordnet.     Diese    ist in der offenen     Stellung     in     einen    Ringraum 5     des        Turbinendeckels          eingelassen.     



  Zur     -Verstellung    der Ringschütze 4 in  ihre :Schliesslage wird nach Schliessen der  drehbaren     Leitschaufeln    3 .durch eine Leitung  6 über eine     im        Turbinendeckel    angebrachte  Bohrung 7     Druckflüssigkeit    in den Ring  raum 5     eingeführt.    Zum Anheben der     ,

  Schütze     muss der     Druck    dieser Flüssigkeit     grösser    sein       als    der Druck     des        Wassers    im Raume zwi  schen den     Stützschalüeln    2     und    den     Leit-          schaufeln    3.

       Ein    an der     Stirnfläche    der  Schütze angebrachter     Dichtungsring    8     ge-          währleistet        in    der     .Schliessstelhmg,    welche  durch gestrichelte Linien angedeutet ist,  einen     dichten        Absehluss.    Die Schliesslage     des       Dichtungsringes 8 ist mit 8! bezeichnet.

   Da  die Ringschütze 4 in     geschlossener    .Stellung  gut dichtet, wird sich der Raum     zwischen    der  Schütze und dem     Leitschaufelkranz    infolge       Uridichtheit    der     Leitsehaufeln    entleeren. Es  genügt deshalb, den Ringraum 5 mit dem       Spiralraum    der Turbine     zu    verbinden,     urn     die Ringschütze in geschlossener Stellung zu  halten. Zur Abdichtung des     Ringraumes    5  gegen den     Abflussrallm    der Turbine ist ein  weiterer     Dichtungsring    9     vorhanden.     



  Die Ringschütze wird     vorzugsweise        aus     nicht     rostendem    Stahl hergestellt und innen       und    aussen     geschliffen.    .Sie gleitet. auf Bronze  flächen, welche von auf der     Innenseite    des  Ringraumes 4     in    das Gehäuse eingesetzten  Gleitbahnen 10! gebildet werden.  



  Die     R.ingsehütze    kann bei der Verstellung  rein     axial    bewegt. werden oder auch gleich  zeitig eine Drehbewegung     ausführen.    Zu die  sem Behufe sind im Gehäuse auf der Aussen  seite     des        Ringraumes    5     einzelne        Führungs-          bahnen    11 eingearbeitet, von denen eine in       Fig.    '2 in einer radialen Ansieht von innen  nach aussen gesehen, gezeigt ist. Diese Füh  rungsbahnen verlaufen zur Turbinenachse un  ter einem Winkel a geneigt. An der Ring  schütze angebrachte     Gleitsteine    12- greifen in  die Führungsbahnen 11 ein.

   Bei einer axialen  Bewegung der Ringschütze 4, bei welcher       diese    sich um den Betrag h, anhebt, wird sie  daher     gezwungen,    gleichzeitig eine Drehbe  wegung     auszuführen.    Dadurch kann eine       Schiefstellung    der Schütze und damit ein  Klemmen verhindert werden. In der Schliess  stellung nimmt der     Gleitstein    12;     die        gestr    i  chelt angedeutete, mit 12! bezeichnete Lage  ein.  



  Die Ringschütze braucht verhältnismässig  wenig Platz, und die dargestellte     Druck-          mittelbetätia        fing,    für welche beispielsweise       Wasser    oder Öl     verwendet    werden kann,     ist     sehr einfach. Statt einer     Druckmittelzlifüh-          rimg    in die     Ringkammer    5 kann aber     aLreh     eine     Betätigung    der Ringschütze durch Servo  motoren vorgesehen werden.

   Solche     Servo-          motoren    können in axialer Richtung wirken      oder auch in Umfangsrichtung.     Iin    letzteren       Falle    würde dann durch die zur Achse  geneigten Führungsbahnen eine gleichzeitige  axiale Verschiebung mit einer Drehung um  die Turbinenachse     erzwungen.     



  In der offenen     Stellung    schliesst die Ring  schütze bündig an die     Begrenzungswand    der       Strömung    an. Die Strömung     wird    also keines  wegs behindert, und     es    treten auch keine  Drucke     erluste    auf, mit welchen beispielsweise  bei der Anordnung von     Drosselklappen    noch  zu rechnen ist.  



  In     Fig.    4 sind wiederum mit 1 das     Lauf-          rad,    mit. 2 die     'Stützschaufeln    und mit 3 die  drehbaren     Leitschaufeln    einer Wasserturbine  bezeichnet. Hier ist indessen     eine    Ring  schütze 13 auf der     Innenseite    des     Leitschaufel-          kranzes    3 zwischen diesem und dem Laufrad 1       angeordnet,    welche in ihrer offenen Stellung  in einen     Ringraum    14 des     Turbinendeckelg     eingelassen ist.

   Diese Anordnung bietet den  Vorteil, dass die Ringschütze einen kleineren       Durchmesser    erhält     als    bei der Anordnung  nach     Fig.    1. Nach dem     Abschluss    bleiben aber  die     Leitschaufeln    unter dem Betriebswasser  druck und können daher nicht ausgebaut wer  den. Im Ausführungsbeispiel nach     Fig.4    ist  ferner eine     Betätigung    der Ringschütze durch  Servomotoren 15 gezeigt., welche über ein Ge  stänge 16 am Schützenkörper angreifen. Für  die     Druckflüssigkeitszufuhr    zum .Servomotor  sind Leitungen 17     Lind;    18 vorgesehen.

   Zweck  mässig werden     mehrereServomotoren    am Um  fang der 'Schütze verteilt angeordnet, wobei  auf eine gleichmässige 'Steuerung dieser Servo  motoren zu achten ist,     um    eine Schrägstel  lung der Schütze während der Bewegung zu  verhindern.  



  Statt flüssigkeitsbetätigter Servomotoren  können aber beispielsweise auch rein mecha  nische Mittel zur     Verstellung    der     Ringschütze     verwendet weiden, oder     es.können    auch elek  trische Hubmotoren, welche     zweckmässig    im       Gleichlaiü    zu steuern sind, angeordnet werden.  Die Ringschütze kann mich     auf    dem dem    Saugrohr gegenüberliegenden Turbinendeckel  angebracht werden.  



  Wie andere     Turbinenabschlussorgane    kann  die     Ringschütze    auch als     Notabschluss    verwen  det werden.  



  Der erfindungsgemässe     Leit-    und Ab  schlussapparat lässt sich nicht. nur, wie an  Hand der Beispiele     gezeigt,    für     Turbinen,     sondern auch für     Pumpen    verwenden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Leit- und Abschlussapparat für Wasser- turbinen und Pumpen mit einem Kranz dreh barer Leitschaiüeln, welcher Apparat vom Betriebswasser in mindestens angenähert senk rechter Richtung zur Maschinenachse durch- flossen ist,

   gekennzeichnet durch eine als zusätzliches Abschlussorgan koaxial zum Leit- schaafelkranz (3') angeordnete, in Richtung der Maschinenachse verschiebbare Ringschütze (4 bzw. 1,3). UNTERANSPRÜCHE . 1. Leit- und Abschlussapparat nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringschütze (4) auf der Aussenseite des Leit- schaufelkranzes (3.) angeordnet ist.

   2. Leit- und Abschlussapparat nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringschütze (13) zwischen Leitschaufelkranz (3) und Laufrad (1.) der Maschine angeord net ist.

   3. Leit- und Abschlussapparat nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, - dass die Ringschütze (4) in der offenen .Stellung in einem Ringraum (5) des Maschinen deckels eingelassen ist, welcher zwecks Ein leitung der Schliessbewegung unter Flüssig- keitsdruck gesetzt werden kann.

   4. Leit\ und Abschlussapparat nach Pa tentanspruch, gekennzeichnet durch Führan- gen (11), welche der Ringschütze (4) bei ihrer axialen Verschiebung gleichzeitig noch eine Drehbewegung erteilen.