CH675454A5 - - Google Patents

Description

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CH675 454 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen regulierbaren Leitapparat einer hydraulischen Turbomaschine mit drehbaren Leitschaufeln, welche mittels eines gemeinsamen Regulierorgans über individuelle Lenker und mit den Leitschaufeln verbundene Verstellhebel -betätigbar sind.

Solche Leitapparate sind beispielsweise aus CH 354 402 bekannt und werden beispielsweise in Francisturbinen, Kaplanturbinen, Rohrturbinen, Speicherpumpen oder Pumpenturbinen verwendet. Die Verstellung der Leitschaufeln erfolgt hierbei durch Verdrehung eines als Regulierorgan dienenden Leitringes, an welchem die individuellen Lenker gelenkig befestigt sind und über die Verstellhebel ein Drehmoment auf die Zapfen der Leitschaufeln ausüben, so dass der Leitapparat geschlossen und geöffnet werden kann.

Eine solche Anordnung mit einem gemeinsamen Regulierorgan für sämtliche Leitschaufeln hat den Nachteil, dass beim Einklemmen eines Fremdkörpers zwischen zwei benachbarten Leitschaufeln auch die übrigen Leitschaufeln blockiert werden und der Leitapparat nicht geschlossen werden kann. Bei Ausübung einer noch grösseren Kraft werden dann die am höchsten belasteten Teile des Leitapparates beschädigt, beispielsweise der betreffende Lenker verbogen und abgeknickt, oder Bolzen bzw. Lagerzapfen abgeschert. Die damit notwendige Stillegung der Maschine zwecks Austausch der beschädigten Teile führt zu unerwünschten Betriebsstörungen.

Aus CH 444 787 ist es bekannt, in der Versteileinrichtung nachgiebige Sicherungsglieder an bestimmten Stellen einzubauen, beispielsweise Bruchbolzen, Reibungskupplungen oder ausrastende Elemente, weiche ansprechen, sobald das auf die Schaufeln übertragene Drehmoment einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Auch hier sind Betriebsstörungen bei Ansprechen der Sicherungsglieder nicht vermeidbar.

Aus CH 423 669 und CH 599 465 sind Ueberlast-sicherungen für Leitapparate bekannt, welche bei Überschreitung eines bestimmtes Drehmomentes ausrasten und bei Rückstellung automatisch wieder in die Ausgangsposition einrasten. Diese Sicherungsvorrichtungen befinden sich zwischen den Verstellhebeln und den Zapfen der Leitschaufeln und haben einen Platzbedarf, der häufig an der Stelle der Leitschaufel-Lagerungen nicht zur Verfügung steht.

Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, die erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und einen regulierbaren Leitapparat einer hydraulischen Turbomaschine mit einem gemeinsamen Einstellorgan für alle Leitschaufeln zu schaffen, bei welchem bei Einklemmen eines Fremdkörpers zwischen benachbarten Leitschaufeln der Leitapparat ohne Beschädigung von Bauteilen und ohne Blockieren der anderen Leitschaufein geschlossen werden kann, ohne dass dafür der Platzbedarf wesentlich vergrössert werden muss.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass wenigstens ein Teil der Lenker in ihrer

Längenausdehnung entgegen der Kraft einer Feder verkürzbar ausgebildet ist.

Vorteilhafterweisè sind diese Lenker als Teleskopfederungen ausgebildet, welche eine Hülse und ein dazu konzentrisches, relativ zur Hülse in Achsenrichtung bewegliches Teil umfassen, welches gegen die Hülse mittels einer Schraubenfeder abgestützt ist.

Vorteilhaft ist es, wenn wenigstens der Lenker jeder zweiten Leitschaufel erfindungsgemäss ausgebildet ist.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht auf einen Leitapparat einer Wasserturbine und

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Lenker der Reguliereinrichtung dieses Leitapparates.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Leitapparat sind Leitschaufeln 1 und 1' über an deren Zapfen 1" befestigte Verstellhebel 2 mittels Lenkern 3 mit einem verdrehbaren als Regulierorgan dienenden Verstellring 4 verbunden. Der Ring 4 ist auf Rollen 5 geführt und mit Laschen 6 versehen, an denen Pleuelstangen 7 von Kolben 8 befestigt sind. Die Kolben 8 laufen in mit dem Turbinendeckel fest verbundenen Zylindern 9. Bei Druckbeaufschlagung der als Servomotoren dienenden Kolben 8 und Zylinder 9 wird der Verstellring 4 in Pfeilrichtung verdreht und mittels der gelenkig angebrachten Lenker 3 und 3' werden die Verstelihebel 2 mit den daran befestigten Leitschaufeln 1 und 1' verdreht, so dass der Leitapparat geschlossen wird und den Eintritt von Wasser in die Turbine blockiert.

Falls ein Fremdkörper 10, beispielsweise ein Stein, Ast oder Baumstamm zwischen zwei benachbarte Leitschaufeln 1' gerät und beim Schliessver-such eingeklemmt wird, werden diese Leitschaufeln 1' blockiert und ein Schliessen des Leitapparates ist nicht mehr möglich. Bei Aufwendung grösserer Kräfte durch den für alle Leitschaufeln gemeinsamen Verstellring 4, um die übrigen Leitschaufeln 1 zu schliessen, muss daher mit Beschädigungen von Teilen der Versteileinrichtung durch Überbeanspruchung gerechnet werden, falls nicht besondere Vorkehrungen getroffen werden.

Um derartige Beschädigungen zu verhindern, ist wenigstens ein Teil der Lenker 3' so ausgebildet, dass sie bei Ausübung einer bestimmten Kraft in ihrer Längenausdehnung entgegen der Kraft einer Feder zusammendrückbar sind. Dies hat zur Folge, dass an denjenigen Stellen, wo ein Fremdkörper 10 zwischen die Leitschaufeln 1' geraten ist, sich der entsprechende Lenker 3' beim Schliessen des Leitapparates in Längsrichtung verkürzt und die ausgeübten Kräfte an dieser Stelle begrenzt werden. Die übrigen Lenker 3 werden jedoch ordnungsgemäss betätigt und die entsprechenden Leitschaufeln 1 vollständig bis zum Schliessen der Zwischenräume verstellt. Nach Entfernung des Hindernisses oder Fremdkörpers 10 entspannen sich die Federn der verkürzten Lenker 3' wieder, und diese nehmen automatisch ihre ursprüngliche Länge wieder an, d.h.

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der Verstellmechanismus wird automatisch in den ursprünglichen Zustand zurückversetzt, ohne dass Manipulationen oder ein Betriebsunterbruch erforderlich sind.

Im Prinzip können sämtliche Lenker der Verstell-einrichtung entsprechend ausgeführt sein, so dass sie ihre Länge entgegen einer-Federkraft zu verkürzen vermögen. Es genügt jedoch, nur jeden zweiten Lenker 3' entsprechend auszubilden und die dazwischenliegenden Lenker 3 als massive Stangen auszuführen, um die beim Einklemmen eines Fremdkörpers 10 zur Verhinderung von Beschädigungen notwendige Flexibilität zu erreichen, und zwar mit einem einzigen Regulierorgan 4 für sämtliche Leitschaufeln des Leitapparates. Da zur Erreichung dieses Zieles nur ein bereits vorhandenes Bauteil als in seiner Länge verkürzbar ausgebildet wird und dieses nicht seitlich ausknickt, ist zudem kein zusätzlicher Platz erforderlich.

Figur zeigt einen in seiner Länge verkürzbaren Lenker 3' im Schnitt in seiner ursprünglichen Länge und gestrichelt entgegen der Federkraft verkürzt. Dieser Lenker 3' besteht aus zwei gegeneinander teleskopartig in Achsenrichtung verschiebbaren Teilen, nämlich einer äusseren Hülse 11 und einem inneren Teil 12, welches hohl oder massiv ausgeführt sein kann, wobei der Innendurchmesser der Hülse 11 auf den Aussendurchmesser des Teiles 12 so abgestimmt ist, dass ein leicht verschiebbarer Gleitsitz gebildet ist. In der Nähe ihrer Enden tragen beide Teile 11 und 12 jeweils einen ringförmigen Flansch 13 und 14, auf denen eine beide Teile 11 und 12 um-schliessende Schraubenfeder 15 abgestützt sind. Die Längen der beiden Teile 11 und 12 sowie der Schraubenfeder 15 sind so bemessen, dass die beiden Teile 11 und 12 im entspannten Zustand der Feder 15 ein wenig ineinander hineinragen. Bei Ausübung einer Kraft auf den Lenker 3' in Achsenrichtung wird die Schraubenfeder 15 sukzessive zusammengedrückt und verkürzt ihre Länge und damit ebenfalls die Längenausdehnung des Lenkers 3' in Achsenrichtung. Dabei ist eine Verkürzung des Lenkers 3' soweit möglich, bis das Ende des zentralen Teiles 12 eine Position 12' am inneren Ende der Hülse 11 einnimmt. Der Federweg und die Federkonstante der Schraubenfeder 15 sind dabei so bemessen, dass keine Kräfte in der VerStelleinrichtung auftreten, welche die Belastungsgrenzen der einzelnen Teile überschreiten, falls ein Fremdkörper zwischen die Leitschaufeln gerät. Die Teile des Lenkers, d.h. die Schraubenfeder 15 und die äusseren Flansche 13 und 14 sind zusätzlich von einem Schutzmantel 16 umgeben, dessen Länge so bemessen ist, dass an den gegeneinander verschiebbaren Teilen 11 und 12 angebrachte Zapfen 17 und 18 bei zusammengedrückter Schraubenfeder 15 in den Schutzmantel 16 hineinzugleiten vermögen.

Die beschriebenen Lenker sind so gestaltet, dass sie sich lediglich in Achsenrichtung unter Einwirkung einer Kraft und entgegen einer Federkraft zusammendrücken lassen und damit ihre Längsausdehnung verkleinern, ohne dass ein seitliches Ausknicken erfolgt und dass diese Lenker 3' bei Rückstellung der Kraft automatisch in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren. Eine damit versehene

Versteileinrichtung für Leitschaufeln geht also bei Beseitigung des Hindernisses automatisch wieder in den Ausgangszustand zurück, ohne dass Manipulationen oder ein Betriebsunterbruch erforderlich sind. Von Vorteil ist dabei, dass keine neuen Komponenten erforderlich sind, sondern lediglich ohnehin existierende Komponenten umgestaltet werden, und zwar so, dass kein zusätzlicher Platz benötigt wird.

Es versteht sich, dass die Lenker 3' auch in anderer Weise ausgebildet sein können, solange sich deren Länge entgegen einer Federkraft kürzen lässt. Statt einer Schraubenfeder können dabei auch andere federnde Elemente vorgesehen sein, beispielsweise Telferfederpakete, zu einer Spirale gewundene Blattfedern, oder andere in ihrer Länge verkürzbare, elastisch federnde oder komprimierbare Elemente.

Claims (5)

Patentansprüche

1. Regulierbarer Leitapparat einer hydraulischen Turbomaschine mit drehbaren Leitschaufeln (1, 1'), welche mittels eines gemeinsamen Regulierorgans (4) über individuelle Lenker (3, 3') und mit den Leitschaufeln (1, 1') verbundene Verstellhebel (2) betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Lenker (3') in ihrer Längenausdehnung entgegen der Kraft einer Feder (15) verkürzbar ausgebildet ist.

2. Leitapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verkürzbaren Lenker (3') in Achsenrichtung ineinander gleitbare Teile (11,12) aufweisen, die gegeneinander in Achsenrichtung mitteis einer Feder (15) abgestützt sind.

3. Leitapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine Schraubenfeder (15) ist.

4. Leitapparat nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gleitbaren Teile eine Hülse (11 ) und ein zentrales Teil (12) sind, die mit einem Gleitsitz in Achsenrichtung gegeneinander beweglich sind.

5. Leitapparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (15) die gleitbaren Teile (11,12) umgibt und auf ringförmigen Flanschen (17,18) der gleitbaren Teile (11,12) abgestützt ist.

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