DE1017548B - Vorrichtung zum Verstellen der Leitschaufeln von Wasserturbinen oder Kreiselpumpen - Google Patents

Vorrichtung zum Verstellen der Leitschaufeln von Wasserturbinen oder Kreiselpumpen

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Publication number
DE1017548B
DE1017548B DEE10248A DEE0010248A DE1017548B DE 1017548 B DE1017548 B DE 1017548B DE E10248 A DEE10248 A DE E10248A DE E0010248 A DEE0010248 A DE E0010248A DE 1017548 B DE1017548 B DE 1017548B
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DE
Germany
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control ring
ring
guide vanes
plunger
adjusting
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Pending
Application number
DEE10248A
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English (en)
Inventor
Heinrich Albert Obrist
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Sulzer Escher Wyss GmbH
Original Assignee
Escher Wyss GmbH
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Publication date
Application filed by Escher Wyss GmbH filed Critical Escher Wyss GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/16Stators
    • F03B3/18Stator blades; Guide conduits or vanes, e.g. adjustable
    • F03B3/183Adjustable vanes, e.g. wicket gates
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum Verstellen der Leitschaufeln von Wasserturbinen oder Kreiselpumpen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verstellen der Leitschaufeln von Wasserturbinen oder Kreiselpumpen, bei welcher die Leitschaufeln durch mindestens einen mittels Druckflüssigkeit betätigten Stellmotor über einen als Hohlprofilring ausgeführten Regelring verstellt werden, wobei die Kolben der Stellmotoren als doppelseitige, in Umfangsrichtung des Regelringes wirkende Tauchkolben ausgebildet sind.
  • Es sind Verstelleinrichtungen für eine Drehbewegung ausführende hydraulische Abschlußorgane bekannt, bei welchen starr mit dem zu bewegenden Teil verbundene, als ringförmige Tauchkolben ausgebildete Drehkolben in feststehende, starr mit dem Gehäuse verbundene Zylinder eingreifen und dort mit Druckflüssigkeit beaufschlagt werden. Im Anwendungsbereich für die Betätigung der Leitschaufeln von Wasserturbinen wurde weiter vorgeschlagen, die ringstückförmigen Servomotorzylinder eines solchen Drehkolbenantriebes am Turbinendeckel und die mit diesen zusammenarbeitenden ringstückförmigen Tauchkolben am Regelring zu befestigen. Dabei müssen aber die Servomotorzylinder außerhalb des eigentlichen Regelringes, nämlich darüber an einem besonderen Tragring des Turbinendeckels oder innerhalb des Regelringes angeordnet werden, während die Tauchkolben an Ansätzen des Regelringes befestigt sind. Der Kraftangriff für die Bewegung des Regelringes liegt hierbei zwangsmäßig beträchtlich außerhalb des Schwerpunktskreises der Ringquerschnitte, so daß sich große Biegebeanspruchungen einstellen.
  • Es ist nun zwar eine Verstellvorrichtung bekannt, bei der die Verstellkolben innerhalb des O_uerschnitts des eigentlichen Regelringes liegen. Eine Anzahl Ringzylinder ist hier über den ganzen Umfang des Regelringes verteilt aneinander anschließend angeordnet, wobei die Zylinder mit einem über den ganzen Ringumfang verlaufenden Ringschlitz längs ihrer Mantelseite in Verbindung stehen, in welchen Schlitz ein die Ringkolben tragender, feststehender Ring passend eingreift. Eine solche Konstruktion erfordert aber eine Vielzahl von genau zu bearbeitenden Einzelteilen und es tritt zwischen dem Ring und dem Ringschlitz viel Lecköl aus. Diese Ausführung- hat also bedeutende herstellungs- und betriebsmäßige Nachteile.
  • Weiter ist es bekannt, die die Verstellkräfte übertragenden Lenker in die gleiche Ebene mit dem Schwerpunktskreis des Regelringes zu legen.
  • Die Erfindung bezweckt, die geschilderten Nachteile zu vermeiden. Bei einer Verstellvorrichtung der eingangs beschriebenen Art werden zu diesem Zweck erfindungsgemäß in an sich bekannter Weise die Stellkolben am Turbinendeckel befestigt und die Zylinder der Stellmotoren innerhalb des Hohlprofilquerschnittes des Regelringes angeordnet und mit diesem verbunden, und es liegen die Achsen der Tauchkolben mit den Angriffsstellen der Lenker, durch welche die Bewegung vom Regelring auf die Leitschaufeln übertragen wird, in gleicher Ebene.
  • Durch diese Bauweise wird vermieden, daß am Regelring besondere Aufbauten für die Servomotoren vorzusehen sind. Die Biegebeanspruchungen bleiben klein. Bei den Tauchkolben und Zylindern kann die Bearbeitung auf das unerläßliche Minimum reduziert werden. Durch den Umstand, daß Tauchkolbenachse, Schwerpunktskreis des Regelringes und Angriffsstellen der Lenker in einer Ebene liegen, ergibt sich eine so günstige Aufnahme der Verstellkräfte, daß eine wesentlich einfachere und leichtere Konstruktion als bisher möglich wird.
  • In der Zeichnung sind als Beispiele verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Teil einer Verstellvorrichtung für das Leitrad einer Wasserturbine mit Schnitt durch den Regelring senkrecht zur Turbinenachse, Fig. 2 einen radialen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen radialen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1, Fig. 4 einen radialen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1, Fig. 5 eine Variante für die Ausbildung des Servomotors mit Schnitt durch den Regelring senkrecht zur Turbinenachse, Fig. 6 eine Einzelheit der Abdichtung der Tauchkolben der Ausführung gemäß Fig.5 in größerem Maßstab, Fig. 7 eine weitere Variante für die Ausbildung de: Stellmotoren mit Schnitt durch den Regelring senkrecht zur Turbinenachse, und Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 7.
  • Bei der Verstellvorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 4 werden drehbare Leitschaufeln 1 einer Wasserturbine in üblicher Weise über Verstellhebel 2 und Lenker 3 durch einen mit Druckflüssigkeit betätigten Regelring 4 verstellt. Mit 5 ist der Turbinendeckel und mit 6 die Welle der Turbine bezeichnet. Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, ist der Regelring als Hohlprofilring in geschlossener Kastenkonstruktion ausgeführt.
  • Die Flüssigkeitsbetätigung des Regelringes erfolgt durch zwei einander diametral gegenüberliegende Stellmotoren, von denen nur der eine dargestellt ist. Zwei ringförmige Tauchkolben 7 sind hierbei über ein Stützglied 8 starr mit dem Turbinendeckel 5 verbunden und greifen in entsprechende, im Bereich des Hohlprofilquerschnittes angeordnete Zylinder 9 ein, welche ihrerseits mit dem Regelring verbunden sind, indem sie je von einem Teil des Hohlprofils des Regelringes selbst gebildet werden. Das Ringprofil ist an diesen Stellen etwas verbreitert gemäß Fig. 4. Im Bereich des Stützgliedes 8 ist der Ringquerschnitt zu einem U-Profil geöffnet, wie aus Fig. 3 hervorgeht.
  • Verbindet man die Schwerpunkte der Ringquerschnitte, so liegen diese, wenn von dem unteren zylindrischen Ansatzstück und den Unregelmäßigkeiten der Ouerschnitte im Bereich der Servomotoren abgesehen wird, welche im übrigen leicht durch entsprechende Verteilung der Wandstärken ausgeglichen werden können, auf einem Kreis 10, welcher als Schwerpunktskreis der Ringquerschnitte bezeichnet sei. Bei der dargestellten Ausführungsform liegen nun die Achsen der Tauchkolben nahe diesem Schwerpunktkreis. Tangentiale Kräfte, welche auf den Ring übertragen «-erden, erzeugen somit nur geringe Biegebeanspruchung. Dadurch, daß im weiteren die Angriffsstellen der Lenker 3, an welchen die Gegenkräfte auf den Ring wirken, wie aus Fig. 3 hervorgeht, mit den Achsen der Tauchkolben 7 ungefähr in derselben senkrecht zur Turbinenachse verlaufenden Ebene liegen, werden nun vollends die auf den Ring ausgeübten Momente auf geringsten Wert vermindert.
  • Der Regelring ist in Fig. 1 in seiner Mittellage dargestellt. Die Druckflüssigkeit wird den Zylindern 9 durch Leitungen 11 und 111 über Bohrungen 12 bzw. 121, welche das Stützglied 8 und die Tauchkolben 7 durchdringen, zugeführt bzw. von diesen abgeleitet. Zufuhr von Druckflüssigkeit durch die Leitung 11 bewirkt beispielsweise eine Drehung des Regelringes gegen den Uhrzeigerdrehsinn und damit ein Öffnen des Leitapparates.
  • Bei der Variante nach Fig. 5 werden wieder vom Hohlprofil je eines Teiles eines Regelringes 13 zwei Zylinder 14 gebildet. Die Tauchkolben sind aber hier als Kolben 15 mit gerader Achse ausgebildet, welche über ein Stützglied 16 mit dem Turbinendeckel starr verbunden sind. Da sich aber nun bei einer Drehung des Regelringes die Dichtungsstelle in radialer Richtung verschiebt, ist an der Eintrittsstelle in die Zylinder je eine entsprechend verschiebbare Dichtungsscheibe 17 mit nachgiebigem Dichtungsring 18 eingesetzt, wie aus Fig. 6 zu erkennen ist. Statt, wie gezeigt, radial verschiebbare Dichtungen anzubringen, kann aber auch den Tauchkolben eine Möglichkeit der radialen Verschiebung gegeben werden, sei es, daß sie am Stützglied gelenkig befestigt werden, oder in gewissen Sonderfällen auch dadurch, daß das Stützglied mit den daran starr befestigten Tauchkolben auf dem Turbinendeckel radial verschiebbar angeordnet wird. Die Tauchkolben können dann in der Bewegungsrichtung des Ringes gleichwohl als feststehend betrachtet werden.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig.7 und 8 sind für die Betätigung eines Regelringes 19 ebenfalls feststehende Tauchkolben 20 mit gerader Achse vorgesehen, welche über ein Stützglied 21 mit dem Turbinendeckel starr verbunden sind. Die Tauchkolben greifen aber hier in Zylinder 22 ein, welche als besondere Teile innerhalb des U-förmigen Profils des Regelringes angeordnet sind. Bei dieser Ausführung wird auf das Anbringen verschiebbarer Dichtungselemente verzichtet. Die Zylinder 22 verschieben sich bei der Bewegung des Regelringes 19 koaxial zu den Kolbenachsen und sind mit dem Regelring durch Laschen 23 gelenkig verbunden.
  • Außer den gezeigten Ausführungsformen besteht aber beispielsweise auch die Möglichkeit, den Kolben um eine feste Achse und den Zylinder um eine im bewegten Stützring verlaufende Achse schwenkbar anzuordnen.
  • Die am Beispiel einer Turbine dargestellten Regeleinrichtungen lassen sich in gleicher Weise auch für Kreiselpumpen verwenden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Verstellen der Leitschaufeln von Wasserturbinen oder Kreiselpumpen''' bei welcher die Leitschaufeln durch mindestens einen mittels Druckflüssigkeit betätigten Stellmotor über einen als Hohlprofilring ausgeführten Regelring verstellt werden, wobei die Kolben der Stellmotoren als doppelseitige, in Umfangsrichtung des Regelringes wirkende Tauchkolben ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Stehkolben (7, 15, 20) am Turbinendeckel befestigt und die Zylinder (9, 14, 22) der Stellmotoren innerhalb des Hohlprofilquerschnittes des Regelringes (4, 13, 19) angeordnet und mit diesem verbunden sind und daß die Achsen der Tauchkolben (7, 15, 20) mit den Angriffsstellen der Lenker (3 ), durch welche die Bewegung vom Regelring auf die Leitschaufeln (1) übertragen wird, in gleicher Ebene liegen.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchkolben (15) geradachsig ausgebildet und an den Eintrittsstellen in die mit dem Regelring (13) fest verbundenen Zylinder (14) durch im Zylinder verschiebbar und nachgiebig angeordnete Dichtungen (I7, 18) abgedichtet sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchkolben (20) geradachsig ausgebildet und die Zylinder (22) mit dem Regelring (19) gelenkig verbunden sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 887 030; schweizerische Patentschrift Nr. 231549; französische Patentschrift Nr. 477 431.
DEE10248A 1954-03-09 1955-02-23 Vorrichtung zum Verstellen der Leitschaufeln von Wasserturbinen oder Kreiselpumpen Pending DE1017548B (de)

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CH (1) CH323705A (de)
DE (1) DE1017548B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1080940B (de) * 1958-03-28 1960-04-28 Voith Gmbh J M Hohlprofil-Regelring mit hydraulischem Ringstellmotor-Antrieb fuer die Leitschaufeln von Kreiselmaschinen, insbesondere von Wasserturbinen oder Pumpen

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR477431A (fr) * 1914-12-23 1915-10-20 Escher Wyss & Cie Const Mec Directrice mobile pour turbines hydrauliques système francis
CH231549A (de) * 1941-12-16 1944-03-31 Voith Gmbh J M Hydraulisch angetriebene Regeleinrichtung zum Verstellen von Leitrad-Regelringen aussengeregelter Wasserturbinen- oder Pumpenleiträder mit Finkschen Drehschaufeln.
DE887030C (de) * 1944-10-27 1953-08-20 Voith Gmbh J M Hydraulischer Servomotorantrieb fuer Diehschaufel-Leitraeder von Wasserturbinen oderKreiselpumpen

Patent Citations (3)

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CH323705A (de) 1957-08-15

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