DE1065339B - - Google Patents

Description

DEUTSCHES

INTERNAT. KL. F 03 b

PATENTAMT

ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

F25880Ia/88a

2. J U N T IQSB 10. SEPTEMBER 1959

Es sind Verstellvorrichtungen für die Laufradschaufeln von Strömungsmaschinen, insbesondere von Wasserturbinen, bekannt, bei denen die Schaufeln mittels einer Schraubenspindel und mit dieser zusammenwirkender Mutter verstellt werden. Bei diesen Anordnungen ist die Schraubenspindel so in der feststehenden Tragkonstruktion des Laufrades gelagert, daß sie wohl umlaufen, jedoch keine axialen Verschiebungen erfahren kann. Vielmehr wird bei diesen Anordnungen die Mutter, welche vielfach unmittelbar Träger des Verstellkreuzes für die Laufradschaufeln ist, auf der Schraubenspindel axial bewegt. Zur Erzielung der für Verstellbewegungen erforderlichen unterschiedlichen Drehzahlen des Laufrades und der Schraubenspindel muß diese für Verstellbewegungen der Schaufeln im einen Sinne abgebremst werden, für Verstellbewegungen der Schaufeln im anderen Sinne dagegen mit Drehzahlen, welche größer als die Drehzahl des Laufrades sind, betrieben werden. Für letzteres ist es erforderlich, ein Umkehrgetriebe anzuordnen.

Die nach der Erfindung ausgebildete Verstellvorrichtung kommt ohne ein derartiges Umkehrgetriebe aus und hat überdies den Vorteil, daß sich für die erforderlichen Kuppel- bzw. Bremsvorrichtungen handelsübliche Bauelemente verwenden lassen.

Andererseits erfordern die bekannten Anordnungen für die Verstellvorrichtung einen Stellmotor mit geringer Umlaufgeschwindigkeit. Wegen dieser geringen Umlaufgeschwindigkeit scheiden Elektromotoren im allgemeinen als Versteilmotoren aus, da sie zu groß ausfallen würden. Man ist also auf hydraulisch betriebene umlaufende Stellmotoren angewiesen.

Hierbei ist zu beachten, daß die Stellmotoren mit der Laufradnabe umlaufend angeordnet sind, und dies bedingt, daß die Zu- und Ableitung des Arbeitsmittels des Stellmotors zwischen dem feststehenden Teil und dem umlaufenden erfolgen muß. Die hierfür erforderliche Überleitvorrichtung ist ein Bauelement, welches der Konstrukteur gerne vermeidet.

Gegenüber den bekannten Ausführungen ermöglicht die Anordnung nach der Erfindung überdies die wegen ihrer Einfachheit bevorzugte elektrische Steuerung, und zwar, trotz der Übertragung auf den umlaufenden Teil, unter Vermeidung von Schleifringen.

Es sind auch bereits Verstellvorrichtungen bekannt, bei denen im Gegensatz zu den bisherigen Anordnungen die Mutter um die Spindelachse drehbar, jedoch in axialer Richtung fest gelagert ist und die Spindel axiale Bewegungen ausführt. Sie ist hierbei mit den Schaufeln derart verbunden, daß Verstellbewegungen der Schaufeln Bewegungen der Spindel in Richtung Spindelachse entsprechen. Die weitere Anordnung ist so ausgebildet, daß während des Be-Verstellvorrichtuiiy
für die Laufradschaufeln
von Strömungsmaschinen
mittels Schraubenspindel und Mutter

Anmelder:
Arno Fischer,
Walsheim über Blieskastel/Saar,
Hauptstraße

Arno Fischer, Walsheim über Blieskastel/Saar, ist als Erfinder genannt worden

harrungszustandes sowohl die Spindel als auch die Mutter mit der umlaufenden Lauf radnabe kuppelbar ist.

Die Erfindung ist demgegenüber dadurch gekennzeichnet, daß für Verstellbewegungen in der einen Richtung die Mutter, für Verstellbewegungen in der anderen Richtung die Spindel von der Nabe gelöst und mit der feststehenden Tragkonstruktion des Laufrades kuppelbar ist.

Für die Kupplung der Mutter und der Spindel mit der festen Tragkonstruktion bzw. der umlaufenden Lauf radnabe können hierbei Kupplungen jeder bekannten Ausführung verwendet werden. So ist es z. B. denkbar, hydraulische Kupplungen bzw. Bremsen anzuordnen, welche z. B. nach Art von Zahnradpumpen od. dgl. ausgebildet sein können. Es können auch mechanische Kupplungen mit hydraulischer Betätigung verwendet werden. Ganz besonders vorteilhaft ist es, magnetelektrische Kupplungen zu verwenden. Um möglichst kleine Abmessungen zu erhalten, wird man diese vorzugsweise als Lamellenkupplungen vorsehen. Die Anwendung von magnetelektrischen Kupplungen bringt den Vorteil mit sich, daß die Betätigung durch elektrische Steuerung einfacher ist als durch hydraulische und die Anordnung auch für Fernbetätigung besonders gegeignet ist. Überdies können bis zu einem gewissen Größenbereich handelsübliche magnetelektrische Lamellenkupplungen verwendet werden.

Bei der Verstellvorrichtung nach der Erfindung sind zwei Gruppen von Kupplungen bzw. Bremsen erforderlich, die sich bezüglich ihrer Wirkungsweise unterscheiden. Der einen Gruppe obliegt die Aufgabe, die Spindel und die Mutter während des Beharrungs-

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Claims (1)

] 065 zustandes mit der umlaufenden Nabe des Laufrads zu kuppeln. Für die Kupplungen bzw. Bremsen dieser Gruppe wird man vorteilhafterweise die Anordnung so treffen, daß sie auf mechanische Weise, z. B. mittels Federkraft oder Gewichtseinwirkung geschlossen sind, da dieses dem Dauerzustand entspricht. Zur Durchführung von Verstellbewegungen wird man diese Kupplungen sodann elektromagnetisch lösen. Der anderen Gruppe der Kupplungen oder Bremsen obliegt die Aufgabe, zur Durchführung von Verstellbewegungen der Schaufeln die Spindel bzw. die Mutter gegenüber der feststehenden Tragkonstruktion abzubremsen und mit dieser zu verblocken. Man wird deshalb diese Kupplungen bzw. Bremsen so ausbilden, daß sie im Beharrungszustand gelüftet sind, für die Durchführung von Verstellbewegungen dagegen elektromagnetisch geschlossen werden. Bei den Kupplungen der ersten Gruppe handelt es sich um solche, welche eine Verbindung zwischen der umlaufenden Nabe und der überwiegend ebenfalls umlaufenden Mutter bzw. Bremse herzustellen haben. An und für sich wäre es deshalb erforderlich, den Spulen dieser Bremsen bzw. Kupplungen den Strom über Schleifringe zuzuführen. Da die Anordnung von Schleifringen und Schleifbürsten im Inneren der Naben von Strömungsmaschinen unerwünscht ist, ist es zweckmäßig, für die erwähnten Kupplungen bzw. Bremsen eine Ausführungsform zu wählen, welche ohne Schleifringe auskommt. Bei dieser Ausführungsform ist die Spule in einem nicht mitdrehenden Bau- teil der Kupplung untergebracht. Sie wirken auf die umlaufenden Joche über Luftspalte, die auch im angezogenen Zustand der Joche noch in geringem Ausmaß vorhanden sind. Um ruckartige Verstellbewegungen der Schaufeln zu vermeiden, ist es denkbar, die Kupplungen bzw. Bremsen in an sich bekannter Weise mit pneumatischer, hydraulischer oder dergleichen Dämpfung auszubilden. Wenn auch bei gemeinsam betriebenen korrespondierenden Kupplungen der einen und der anderen Gruppe an und für sich vermieden ist, daß Kupplungen der beiden Gruppen gleichzeitig geschlossen sind, was Zerstörungen der Kupplungen zur Folge haben könnte, so bedeutet es eine zusätzliche Sicherungsmaßnahme, sie so gegeneinander zu verriegeln, daß die Kupplungen für die Verbindung der Mutter bzw. der Spindel mit der feststehenden Tragkonstruktion nur betätigt werden können, wenn die korrespondierenden Kupplungen der anderen Gruppe gelöst sind. Für die nach der Erfindung ausgebildete Verstellvorrichtung ist es gleichgültig, wie die Spindel in bezug auf die Richtung der Turbinenachse verläuft. In vielen Fällen wird man die Spindel koaxial zur Laufradachse anordnen. Es ist jedoch auch denkbar, diese, z. B. im Nabenkopf, in einer senkrecht zur Laufradachse verlaufenden Ebene anzuordnen. Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel der nach der Erfindung ausgebildeten Verstellvorrichtung in schematischer Darstellung wieder. 1 ist die Nabe des Laufrades einer Strömungsmaschine, an welcher die Schaufeln 2 angeordnet sind. Die Verstellung der Schaufeln erfolgt mittels nicht dargestellten, an dem Schaufelfuß angebrachten Hebels über die Schubstangen 3 und das Verstellkreuz 4. An dem Verstellkreuz 4 greift mittels der Spurlager 5 die Spindel 6 an. Diese weist das Gewindestück 7 auf. 8 ist die Mutter, welche mit der Spindel 6/7 zusammenwirkt. Sie ist mittels der Spurlager 9 so an der festen Tragkonstruktion 10 gelagert, daß sie wohl Drehbewegungen, jedoch keine axiale Verschiebungen ausführen kann. Die magnetelektrische Kupplung 11 verbindet über die Laufradwelle 12 die Nabe 1 mit der Spindel 6, die magnetelektrisch^ Kupplung 13 in ähnlicher Weise die Nabe 1 mit der Mutter 8. Die zweite Gruppe der magnetelektrischen Kupplungen wird gebildet aus den Kupplungen 14 und 15. Die magnetelektrische Kupplung 14 verbindet die feste Tragkonstruktion 10 mit der Spindel 6, die magnetelektrische Kupplung 15 die Tragkonstruktion 10 mit der Mutter 8. 16 und 17 sind Gleitstücke in den Kupplungen 11 bzw. 14. Mittels dieser Gleitstücke kann die Spindel axiale Verschiebungen durch die betreffenden Kupplungen ausführen, wobei der Kraftschluß zwischen der Spindel und dem mit dieser verbundenen Teil der Kupplung durch eine in diesen Gleitbuchsen vorgesehene Gleitverzahnung gewahrt bleibt. Im Beharrungszustand sind die Kupplungen 11 und 13 mittels der Federn 18 und 19 geschlossen. Hierdurch wird bewirkt, daß sowohl die Spindel 6 als auch die Mutter 8 mit dem Laufrad umlaufen. Für eine Verstellbewegung der Schaufeln im einen Sinne wird z.B. die Zuleitung20 unter Spannung gesetzt. Parallelgeschaltete Magnete der Kupplungen 11 und 14 treten hierdurch in Funktion und bewirken, daß die Kupplung 11 gelöst und die Kupplung 14 geschlossen wird. Letztere bremst die Drehbewegung der Spindel 6 gegenüber der festen Tragkonstruktion 10 ab. Durch den Schraubvorgang zwischen dem Gewindestück 7 und der Mutter 8 erfährt die Spindel 6 eine axiale Verschiebung in der einen Richtung. Wird umgekehrt die Zuleitung 21 unter Spannung gesetzt, so werden die Magnete der Kupplungen 13 und 15 wirksam. Mittels der Kupplung 15 wird nunmehr die Mutter 8 gegenüber der festen Tragkonstruktion 10 abgebremst und mit dieser gekuppelt. Zwischen der Mutter 8 und dem Gewindestück7 kommt ein Schraubvorgang in umgekehrtem Sinne zustande. Dieser bewirkt eine axiale Bewegung der Spindel 6 im entgegengesetzten Sinne wie bei dem zuvor geschilderten Vorgang. Die Abbildung zeigt auch die schleifringlose Ausbildung der Kupplungen 11 und 13. Die Magnete 22 und 23 dieser Kupplungen sind an der feststehenden Tragkonstruktion 10 angebracht. Sie wirken sich auf die umlaufenden Joche 24 und 25 über die Luftspalte 26 und 27 aus. Diese Luftspalte bleiben auch in angezogenem Zustand der Joche 24 und 25, wenn auch in verringertem Ausmaß, bestehen.. Um im Beharrungszustand feste Einstellungen der Schaufeln zu gewährleisten, wird man die Gewinde des Gewindestückes 7 und der Mutter 8 in bekannter Weise selbsthemmend ausbilden. Patentansprüche.

1. Verstellvorrichtung für die Laufradschaufeln von Strömungsmaschinen, insbesondere von Wasserturbinen, bei denen die Schaufeln mittels einer Schraubenspindel und mit dieser zusammenwirkenden Mutter verstellt werden, indem die Mutter um die Spindelachse, drehbar, jedoch in axialer Richtung fest gelagert ist, und die Spindel so mit den Schaufeln verbunden ist, daß Verstellbewegungen der Schaufeln Bewegungen der Spindel in Richtung der Spindelachse entsprechen und während des Beharrungszustandes sowohl die Spindel als auch die Mutter mit der umlaufenden Laufradnabe gekuppelt ist, dadurch gekennzeich-