DE1055467B

DE1055467B - Feststelleinrichtung fuer den Leitapparat einer Wasserturbine

Info

Publication number: DE1055467B
Application number: DEE16648A
Authority: DE
Inventors: Arnold Suess
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1958-10-16
Filing date: 1958-10-30
Publication date: 1959-04-16
Also published as: FR1237557A; US3007675A; CH362380A; GB927623A

Description

DEUTSCHES

Vor großen Niederdruck-Wasserturbinen, also insbesondere vor Kaplanturbinen, werden in der Regel keine besonderen Absperrorgane vorgesehen, da diese ihrer Größe wegen relativ teuer sind. Vom Beginn des Baues großer Kaplanturbinen an hat man daher deren Leitapparat mit einem Riegel versehen, der den Leitapparat bei drucklosem Stellmotor in seiner Schließ lage festhält. Zur Vereinfachung der Steuerung ist es jedoch erwünscht, diesen Riegel wegzulassen.

Die Erfindung betrifft nun eine Feststelleinrichtung für den durch einen Stellmotor betätigten Leitapparat einer Wasserturbine, bei der die erwähnte Vereinf achung erfindungsgemäß dadurch ermöglicht wird, daß das Verstellgestänge zwischen Stellmotor und Leitschaufel ein Kniehebelgetriebe aufweist, welches in der Schließlage des Leitapparates mindestens die Totpunktlage erreicht, so daß der Leitapparat bei drucklosem Stellmotor in seiner Schließlage verharrt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes in vereinfachter Darstellung veranschaulicht. Es zeigt:

Fig. 1 eine Verstelleinrichtung mit einem zentralen, den Leitapparat betätigenden Regelring,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform einer Verstelleinrichtung mit Regelring und

Fig. 3 eine Verstelleinrichtung, bei der jede Schaufel des Leitapparates durch einen besonderen Stellmotor verstellt wird.

In Fig. 1 sind zwei Leitschaufeln 1 des Leitapparates einer Wasserturbine in der Schließlage dargestellt. Jede Leitschaufel liegt dabei in der Nähe ihrer Austrittkante 2 an der benachbarten Leitschaufel an. Der Leitapparat wird durch einen Stellmotor mit Zylinder 3 und Kolben 4 betätigt. Mit 5 und 6 sind Druckmittelzuführungen des Stellmotors bezeichnet. Die Bewegung des Kolbens 4 wird über eine Kolbenstange 7 und eine Pleuelstange 8 auf einen koaxial mit der Turbine angeordneten Regelring 9 übertragen. Dieser Regelring ist im Bereiche jeder Leitschaufel mit einem Ansatz 10 versehen, an welchem das eine Ende einer Lasche 11 gelenkig befestigt ist. Das andere Ende der Lasche ist gelenkig mit einem zur Betätigung der Leitschaufel dienenden Hebel 12 verbunden. Die Schaufel besitzt einen Drehzapfen 13, mit welchem dieser Hebel 12 jest verbunden ist. Mit 14 und 15 sind die Gelenkpunkte zwischen Regelringansatz 10 und Lasche 11-bzw.-zwischen Lasche 11 und Hebel 12 bezeichnet.- Die'Teile 7, 8, 9, 10/ 11, 12, 13 bilden das Verstellgestänge zwischen Stellmotor-3, 4 und Laufschaufel 1. Γ

Bei geöffneter Stellung des Leitapparates' beiludet' sich der Kolben 4 des Stellmotors in einer Lage 4', die Lasche 11 in einer Lage 11', der Hebel 12 in einer

Feststelleinrichtung für den Leitapparat
einer Wasserturbine

Anmelder:
Escheir Wyss G. m. b. H.,
Ravensburg

Beanspruchte Priorität: Schweiz vom 16. Oktober 1958

Arnold Süss, Zürich (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

Lage 12', und die Gelenkpunkte 14, 15 befinden sich in Lagen 14' bzw. 15'. Um die Leitschaufeln 1 in ihre Schließlage zu bringen, wird durch die Zuführung 6 Druckmittel in den Zylinder 3 des Stellmotors eingelassen. Der Kolben 4 bewegt sich dann von seiner Endlage 4' nach links, bis der Gelenkpunkt 14 infolge der Drehung des Ringes 9 um seine Achse von seiner Lage 14' in eine Lage 14" gelangt, wobei der Gelenkpunkt 15 die gezeichnete Lage einnimmt und die Schaufel 1 sich in der Schließlage befindet. Infolge des Anliegens der Schaufel 1 an der benachbarten Schaufel kann sie sich von dieser Lage aus nicht mehr weiter drehen.

Bei der Stellung 14" des Gelenkpunktes 14 befindet sich die Lasche 11 nahezu in ihrer Totpunktlage. Der Stellmotor wird aber noch weiter nach links bewegt. Die Totpunktlage der Lasche 11 ist dann erreicht, wenn der Gelenkpunkt 14 die mit 14"' bezeichnete Lage erreicht hat. Dann gelangt allerdings der Gelenkpunkt 15 in eine um einen geringen Betrag nach außen verschobene Lage 15"', was, da die Schaufel 1 sich nicht weiter drehen kann, nur unter elastischer Verformung des Hebels 12 bzw. des Schaufelzapfens 13 möglich ist.

Die Teile 10, 11 des Verstellgestänges zwischen dem den Leitapparat betätigenden Regelring 9 und der Leitschaufel 1 bilden ein Kniehebelgetriebe. Jeder Leitschaufel des Leitapparates ist ein entsprechendes Kniehebelgetriebe- zugeordnet. In der Totpunktlage 5o_14'", 15"' der Gelenke 14, 15 steht die Lasche 11 in radialer Richtung mit Bezug auf die Achse des Regelritiges. Durch die Lasche 11 übertragene Rückstellkräfte der Schaufel können daher auf den Regelring kein Drehmoment ausüben. Der Leitapparat bleibt so-

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Claims

mit auch bei drucklosem Stellmotor in seiner Schließlage. Bei der dargestellten Verstelleinrichtung ist indessen die Endlage des Kolbens 4 des Stellmotors beim Schließen des Leitapparates so gewählt, daß der Gelenkpunkt 14 jenseits seiner Totpunktlage 14'" liegt. Durch die Lasche 11 übertragene Rückstellkräfte der Schaufel ergeben dann ein auf den Regelring 9 in Schließrichtung wirkendes Drehmoment, so daß der Kolben 4 in seiner Endlage und somit der Leitapparat in geschlossener Stellung festgehalten wird. Falls die an sich schon vorhandene Elastizität der Verstellglieder nicht genügen sollte, um die Totpunktlage des Kniehebelgetriebes zu erreichen, kann auch ein besonderes elastisches Glied im Kniehebelgetriebe vorgesehen werden. Bei der Einrichtung gemäß Fig. 2 werden die Leitschaufeln des Leitapparates der Wasserturbine, von denen nur eine mit 16 bezeichnete dargestellt ist, von einem Stellmotor mit Zylinder 17 und Kolben 18 über einen koaxial zum Leitapparat angeordneten Regelring 19 betätigt. Das \rerstellgestänge besteht aus einer mit dem Kolben 18 fest verbundenen Kolbenstange 20, einer Lasche 21, einem Lenker 22, einer Lasche 23, einer weiteren Lasche 24 und einem Hebel 25. Mit 26, 27, 28, 29 und 30 sind Gelenkpunkte und mit 31 ist ein fester Drehpunkt bezeichnet, an welchem der Lenker 22 drehbar gelagert ist. Die Lasche 21 ist am Gelenkpunkt 26 mit der Kolbenstange 20 und am Gelenkpunkt 27 mit dem äußeren Ende des Lenkers 22 und einem Ende der Lasche 23 verbunden. Mit ihrem anderen Ende ist die Lasche 23 am Gelenlipunkt 28 mit einem Ansatz 32 des Regelringes 19 verbunden. Die Leitschaufel 16 besitzt einen Drehzapfen 33, auf welchem der Hebel 25 aufgesetzt ist. Die Lasche 24 verbindet an den Gelenkpunkten 29 bzw. 30 einen Ansatz 34 des Regelringes 19 mit dem äußeren Ende des Hebels 25. Die Leitschaufel 16 ist in ihrer Schließlage dargestellt. Bei geöffneter Stellung des Leitapparates befinden sich die Gelenkpunkte 26, 27, 28, 29, 30 in den mit 26' bzw. 27', 28', 29', 30' bezeichneten Lagen, und der Kolben 18 ist in seiner mit 18' bezeichneten hinteren Endlage. Wird nun durch Einführen von Druckmittel hinter den Kolben 18' eine Schließbewegung des Leitapparates eingeleitet, so nähern sich der Lenker 22 und die Lasche 23 der gestreckten Lage, das heißt jener Lage, in der der Gelenkpunkt 27 in die gerade Verbindungslinie zwischen dem Gelenkpunkt 28 und dem festen Drehpunkt 31 zu liegen kommt. Kurz vorher ist aber die Schließlage der Schaufel 16 erreicht. Bis indessen der Kolben 18 die dargestellte vordere Endlage erreicht hat, wird der Gelenkpunkt 27 über die Verbindungsgerade zwischen den Punkten 28 und 31 durchgedrückt, so daß vom Leitapparat her sich ergebende Rückstellkräfte auch bei drucklosem Stellmotor 17, 18 den Kolben 18 nicht mehr von seiner Endlage wegzubewegen und den Leitapparat zu öffnen vermögen. Die Teile 22, 23 des Verstellgestänges zwischen dem Stellmotor 17,18 und dem den Leitapparat betätigenden Regelring 19 bilden hier ein Kniehebelgetriebe, wobei die gestreckte Lage dieser Teile dessen Totpunktlage darstellt. Gemäß Fig. 3 wird angenommen, daß jeder Leitschaufel ein besonderer Stellmotor zugeordnet ist. Es ist wieder nur eine einzige Leitschaufel 35 mit Schaufelzapfen 36 dargestellt. Sie wird von einem Stellmotor mit Zylinder 37 und Kolben 38 betätigt. Das Verstellgestänge wird durch eine mit dem Kolben 38 fest verbundene Kolbenstange 39, eine Lasche 40, einen um eirieh festen Drehpunkt 41 schwenkbaren Lenker 42, eine Lasche 43 und einen auf den Drehzapfen 36 der Schaufel aufgesetzten Hebel 44 gebildet. Die Lasche 40 ist an einem Gelenkpunkt 45 mit der Kolbenstange 39 und an einem Gelenkpunkt 46 mit dem Lenker 42 und einem Ende der Lasche 43 verbunden. Das andere Ende der Lasche 43 ist an einem Gelenkpunkt 47 mit dem Hebel 44 verbunden. Bei offener Stellung der Leitschaufel nehmen die Gelenke 45, 46, 47 die mit 45' bzw. 46', 47' bezeichneten Lagen ein. Der Lenker 42 und die Lasche 43 bilden ein Kniehebelgetriebe. Kurz vor Erreichen der dargestellten Schließlage des Stellmotorkolbens 38 gelangen die Teile 42, 43 in ihre Totpunktlage, das heißt, Gelenkpunkt 46 erreicht die Verbindungsgerade zwischen Gelenk 47 und festem Drehpunkt 41. Bis zum Erreichen der Endlage- des Kolbens 38 überschreitet der Gelenkpunkt 46 die genannte Verbindungslinie. Von der Schaufel her kommende Rückstellkräfte, die der Schließbewegung entgegenwirken, können also auch hier selbst bei drucklosem Stellmotor 37, 38 keine Verschiebung des Kolbens 38 aus seiner Endlage bewirken, so daß der Leitapparat geschlossen bleibt. Patentansprüche:

1. Feststelleinrichtung für den durch einen Stellmotor betätigten Leitapparat einer Wasserturbine, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellgestänge zwischen Stellmotor (3,4 bzw. 17,18 bzw. 37, 38) und Leitschaufel (1 bzw. 16 bzw. 35) ein Kniehebelgetriebe (10, 11 bzw. 22,23 bzw. 42,43) aufweist, welches in der Schließlage des Leitapparates mindestens die Totpunktlage erreicht, so daß der Leitapparat bei drucklosem Stellmotor in seiner Schließlage verharrt.

2. Feststelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellgestänge ein elastisches Glied aufweist, welches bei einer Verstellung des Kniehebelgetriebes im Bereich der Totpunktlage verformt wird.

3. Feststelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellgestänge zwischen dem Stellmotor (17,18) und einem den Leitapparat betätigenden Regelring (19) ein Kniehebelgetriebe (22, 23) aufweist.

4. Feststelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellgestänge zwischen einem den Leitapparat betätigenden Regelring (9) und den Leitschaufeln (1) je ein Kniehebelgetriebe (10, il) aufweist.

■ · 5. Feststelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zuordnung je eines besonderen Stellmofoirs (37, 38) zu jeder Leitschaufel (35) das Verstellgestänge zwischen jeder Leitschaufel (35) und dem zugeordneten Stellmotor (37, 38) ein Kniehebelgetriebe (42, 43) aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 335 941.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen