DE1080940B

DE1080940B - Hohlprofil-Regelring mit hydraulischem Ringstellmotor-Antrieb fuer die Leitschaufeln von Kreiselmaschinen, insbesondere von Wasserturbinen oder Pumpen

Info

Publication number: DE1080940B
Application number: DEV14154A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Meissner
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1958-03-28
Filing date: 1958-03-28
Publication date: 1960-04-28
Also published as: GB909696A; CH384503A

Description

Zum Verstellen der Leitradschaufeln von Wasserturbinen od. dgl. durch hydraulische Stellmotoren (Servomotoren) ist es bekannt, die Stellmotoren als Ringstellmotoren auszubilden in der Weise, daß die bewegten Teile des Stellmotors mit dem Regelring und die feststehenden Teile mit der Auflage des Regelringes, also etwa dem Turbinendeckel, verbunden sind. Beispielsweise werden hierfür mehrere ringstückförmige Stellmotorzylinder unmittelbar am Turbinendeckel befestigt und die zugehörigen Kolben unmittelbar am Regelring angeordnet, an dem die einzelnen Leitschaufeln angelenkt sind. Nach weiteren Vorschlägen des gleichen Erfinders kann auch der Regelring selbst als der die Zylinder oder die Kolben bildende Teil des Stellmotors ausgebildet werden, indem beispielsweise der Regelring' wenigstens stückweise mit hohlem Querschnitt ausgebildet und diese Ringstücke als Zylinder verwendet werden. Bisher werden diese Regelringe bzw. die ringstückförmigen Segmente eines solchen Regelringes als komplizierte bzw. teure ao Gußstücke oder Schweißkonstruktionen hergestellt, die zur Erzielung der erforderlichen Formsteifigkeit mit großer Wandstärke, also sehr schwer ausgeführt werden mußten. Die Erfindung betrifft einen solchen Hohlprofil-Regelring mit hydraulischen Ringstellmotoren und bezweckt dessen weitere Verbesserung.

Auf den Regelring wirken bekanntlich einerseits die Momente der Leitschaufeln, die einem hohen hydraulischen Druck ausgesetzt sind, und andererseits das vom Turbinenregler gesteuerte Verstellmoment der gleichmäßig über den Umfang verteilten Stellmotoren. Mit Rücksicht auf die hieraus sich ergebenden hohen Beanspruchungen muß der Regelring so gebaut und angeordnet werden, daß die einzelnen Kräfte günstig angreifen und daß der Ring nicht deformiert wird. Außerdem soll der Regel ring leicht montiert und insbesondere sollen auch die einzelnen Stellmotoren in ihrer Wirkungsweise leicht überwacht und bequem ein- und ausgebaut werden können. Je nach der speziellen Turbinertkonstruktion begegnen diese Aufgaben mehr oder weniger großen Schwierigkeiten.

Gemäß der Erfindung werden die einzelnen Ringsegmente des Hohlprofil-Regelringes zur Lösung der genannten Aufgaben über ihre ganze Länge aus handelsüblichen, im wesentlichen geschlossenen Hohlprofilkörpern gebildet. Im besonderen sind die Ringsegmente gemäß der Erfindung aus Profilen mit kreisring'- oder wenigstens angenähert kreisringförmigem Querschnitt gebildet, da sich hierdurch ein besonders einfacher, formsteifer und leichter Aufbau ergibt.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung werden der Regelring bzw. dessen etwa durch Flanschverbindungen aneinandergereihte Ringsegmente aus geraden, schräg abgeschnittenen Rohrstücken polygonal Hohlprofil-Regelring

mit hydraulischem Ringstellmotor-Antrieb für die Leitschaufeln von Kreiselmaschinen, insbesondere von Wasserturbinen

oder Pumpen

Anmelder:

J.M. Voith G.m.b.H.,
Heidenheim/Brenz, Ulmer Str. 43

Ludwig Meissner, Heidenheim/Brenz,
ist als Erfinder genannt worden.

zusammengesetzt, insbesondere zusammengeschweißt. Zur Erzielung eines zweckmäßigen Aufbaus, insbesondere zur besseren Anpassung des Regelringes an die Kreisringstückform der Kolben empfiehlt es sich dabei, die im Bereich der Stellkolben und der Stellzylinder liegenden Ringstücke aus'Rohrstücken kleinerer Kantenlänge herzustellen als die übrigen Ringstücke.

Da sich die Erfindung ganz besonders für Maschinen größerer Abmessungen eignet und gerade ,bei solchen Maschinen natürlich die Forderung nach einer leichten und handlichen Bauwei'se am größten ist, ist der Regelring nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung aus einer der Zahl der Stellkolben bzw. der Zahl der aneinandergebauten Doppelstellkolben entsprechenden Anzahl von untereinander gleichen und zur Aufnahme der Stellkolben dienenden ringstückförmigen Stellkolbensegmenten und einer gleichen Anzahl von weiteren, zwischen . den ersteren eingesetzten, ehenfalls untereinander wenigstens im wesentlichen gleichen und wenigstens zu einem Teil als Stellmotorzylinder dienenden Zwischensegmenten zusammengesetzt, in der Weise, daß die Stellkolbensegmente durch Flanschverbindungen lösbar zwischen die Zwischensegmente eingesetzt sind. Dabei bestehen alle Segmente aus Rohrstücken gleichen Querschnitts.

In an sich bekannter Weise sind die Stellkolbensegmente zum ortsfesten Abstützen der Stellkolben mit öffnungen versehen, die seitlich angeordnet sind und die Stellkolbensegmente für den Einbau der Kolben in einer zur Maschinenachse senkrechten Ebene unterteilt.

Die Anordnung ist weiterhin so getroffen, daß als Stellmotorzylinder die den Stellkolbensegmenten be-

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nachbarten kurzen Rohrstücke der Zwischensegmente dienen. Sofern dabei die Kolben in an sich bekannter Weise als Tauchkolben ausgebildet sind, sind in einfacher Weise die Stellkolbendichtungen bzw. deren Träger zwischen die Anschlußflanschen der Stellkolben- und der Zwischensegmente eingesetzt. Die Doppelkolben sind zweckmäßig in der Mitte zwischen den beiden Kolben quergeteilt und zusammengeflanscht.

Zur Bildung der Zylinderräume für die Stellkolben sind die Stellzylinderböden nahe einer Stoßstelle zwisehen zwei benachbarten Stellzylinder-Rohrstücken eingeschweißt.

In Richtung der Maschinenachse ist der Regelring in an sich bekannter Weise an einigen Stellen mittels einfacher Stützen (Gleitfüße) auf dem Turbinendeckel oder einem anderen naheliegenden ruhenden Maschinenteil abgestützt. Je nach Bedarf können, besonders bei vertikalachsiger Anordnung der Turbine, auch Gegenfüße auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet werden, damit sich der Regelring nicht abheben kann. Zur Abstützung sind die Stellkolben in günstiger Weise auf einer Platte befestigt, die durch die seitlichen Öffnungen bzw. Schlitze des Regelringes hindurchragt und beiderseits etwa auf dem Turbinendeckel befestigt ist.

Die Ölzuführung erfolgt in an sich bekannter Weise durch die Platten und durch die Stellkolben hindurch, wobei es sich unter Umständen empfiehlt, die durch die Platten radial eingeführten Ölleitungen (Bohrungen) nach außen fortzusetzen und dort zur Überwachung der Ölzirkulation mit abnehmbaren Verschlüssen zu versehen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und wird an Hand dieses Beispiels noch näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Horizontalschnitt durch einen Regelring gemäß der Erfindung, und zwar für eine vertikalachsige Turbine;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Regelring nach Linie H-II der Fig. 1 einschließlich seiner Abstützung auf den Turbinendeckel, und

Fig. 3 einen Zylinderschnitt durch einen Doppelkolben gemäß Linie IH-III der Fig. 1.

Nach Fig. 1 ist der Regelring mit zwei einander in bezug auf die Achse 1 der Maschine gegenüberliegenden Doppelstellkolben 2, 2 a und 3, Za mit je zwei zugehörigen Stellzylindern 4, 5, 6 und 7 ausgerüstet. Er ist aus den untereinander gleichen Stellkolbensegmenten 8 und 9 mit kreisringförmigem Querschnitt und den ebenfalls untereinander gleichen Zwischensegmenten 10,11, die ebenfalls kreisririgförmige Querschnitte besitzen, zusammengesetzt, und zwar zusammengeflanscht, wobei diese einzelnen Segmente für sich wiederum je aus einer Anzahl von polygonal aneinandergesetzten Rohrstücken gebildet sind. So besteht das Zwisehensegment 10 aus den geraden Rohrstücken 12,13,14,15, 16, 17,18 und das Stellkolbensegment 8 bzw. 9 aus den Rohrstücken 19, 20, 21. -

Der ganze Regelring bildet ein ungleichmäßiges Polygon, wobei die einzelnen Seitenlängen der Stellkolbensegmente 8 und 9 kürzer sind als die Seitenlängen der Zwischensegmente 10 und 11. Hierdurch wird erreicht, daß sich die kreisringstückförmigen Stellkolben gut in das Hohlprofil des die Stellzylinder bildenden Regelringes einfügen, und zwar mit einem, gemessen an den äußersten Abmessungen, größtmögliehen Arbeitsquerschnitt.

Als Stellzylinder dienen die jeweils an die Stellkolbensegmente 8, 9 sich anschließenden Teile der Zwischensegmente 10,11. Die Stellzylinderböden 22, 23, 24, 25 sind jeweils in der Nähe einer Stoßstelle zweier Rohrstücke der Zwischensegmente 10, 11 eingeschweißt.

Die Stellkolben sind als Tauchkolben ausgebildet und sind auf ihrer Lauffläche nur durch die Dichtungen abgedichtet, die entweder unmittelbar oder auch über einen geeigneten Dichtungsträger zwischen die Flansche der Segmente 8/10, 8/11 bzw. 9/10 und 9/11 eingespannt sind. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit unmittelbar zwischen den Flanschen eingespannten Dichtungsringen haben diese L-förmigen Querschnitt und sind so angeordnet, daß sie auf der dem Stellzylinder zugewendeten Seite eine ebene Fläche bilden, in gleicher Weise wie die benachbarten Flansche. Außerdem sind die Stellkolbensegmente 8, 9 nach einer achssenkrechten Ebene in zwei Teile unterteilt. Die Teilflanschen sind mit 27 bezeichnet.

Die Doppelkolben sind senkrecht zur Teilungsfläche der Stellkolbensegmente 8, 9 ebenfalls geteilt und zusammengeflanscht (Flansche 28, 29), so daß sich die Teile leicht montieren und demontieren lassen. Sie sind mit ihrem mittleren Teil auf einer Platte 30 montiert, die durch seitliche Schlitze 31,32 der Stellkolbensegmente 8 bzw. 9 hindurchgreifen und die sich außerhalb des Regelringes auf dem Turbinendeckel 33 abstützen. Der Regelring selbst ist mittels schmaler Gleitfüße 34 ebenfalls auf dem Turbinendeckel gleitend gelagert. Außen am Regelring sind die Lenker 35 der durch den Regelring zu verstellenden Leitschaufeln 36 angedeutet.

Claims

Patentansprüche:

1. Hohlprofil-Regelring zum Verstellen der Leitradschaufeln von Kreiselmaschinen, insbesondere von Wasserturbinen, mit vom Regelring gebildeten Stellmotorzylindern und hiermit zusammenarbeitenden, ortsfesten, vorzugsweise als doppelseitige Tauchkolben ausgebildeten Stellmotorkolben, bestehend aus einzelnen Ringsegmenten, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente über ihre ganze Länge aus handelsüblichen, im wesentlichen geschlossenen Hohlprofilkörpern gebildet sind.

2. Regelring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlprofilkörper (12 bis 21) der Ringsegmente (8,9,10,11) kreisringförmigen oder wenigstens angenähert kreisringförmigen Querschnitt aufweisen.

3. Regelring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (8, 9, 10, 11) aus geraden, schräg abgeschnittenen Rohrstücken (12 bis 21) polygonal zusammengesetzt, insbesondere zusammengeschweißt sind.

4. Regelring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich der Stellkolben (2, 2a, 3, 3a) und Stellzylinder (4, 5, 6, 7) liegenden Rohrstücke (12, 13, 17, 18, 19, 20, 21) kleinere Kantenlängen aufweisen als die übrigen (14, 15,16).

5. Regelring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer der Zahl der Stellkolben (2, -3)'. bzw. Doppelstellkolben {2, 2a, 3, 3 a) entsprechenden Anzahl von untereinander gleichen und zur Aufnahme der Stellkolben dienenden ringstückförmigen Stellkolbensegmenten (8, 9) und einer gleichen Anzahl von weiteren, zwischen den ersteren eingesetzten, ebenfalls untereinander wenigstens im wesentlichen gleichen und wenigstens zu einem Teil als Stellmotorzylinder (4, 5, 6, 7) dienenden Zwischensegmenten (10,11) zusammengesetzt ist und daß die Stellkolbensegmente (8, 9) durch Flanschverbindungen lösbar

zwischen die Zwischensegmente (K), 11) eingesetzt sind.

6. Regelring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Segmente aus Rohrstücken gleichen Querschnitts bestehen.

7. Regelring nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellkolbensegmente (8, 9) zum Abstützen der Stellkolben mit Öffnungen (31., 32) versehen sind.

8. Regelring nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (31, 32) seitlich angeordnet und die Stellkolbensegmente (8, 9) in einer zur Maschinenachse (1) senkrechten Ebene unterteilt sind (Flansche 27).

9. Regelring nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit Doppeltauchkolben, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelstellkolben (2, 2 a, 3, 3 a) in der Mitte zwischen den beiden Kolben quergeteilt und zusammengeflanscht (28., 29) sind.

10. Regelring nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellmotorzylinder (4 bis 7) die den Stellkolbensegmenten (8, 9) benachbarten kurzen Rohrstücke (12,13,17,18) der Zwischensegmente (10,11) dienen.

11. Regelring nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellkolbendichtungen (26) bzw. deren Träger zwischen die Anschlußflansche der Stellkolben- und der Zwischensegmente (8, 9, 10,11) eingesetzt sind.

12. Regelring nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Dichtung (26) bzw. jeder Dichtungsträger den Anschlußflansch der Zwischensegmente (10,11) mittels einer in einer einzigen Ebene liegenden Fläche berührt.

13. Regelring nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellzylinderböden (22, 23, 24, 25) nahe einer Stoßstelle zwischen zwei benachbarten Stellzylinder-Rohrstücken (13, 14, 17, 18) eingeschweißt sind.

14. Regelring nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß er in vertikaler Richtung durch einige schmale Gleitfüße (34), erforderlichenfalls mit gegenüber angeordneten Gegenfüßen auf dem Turbinendeckel (33) abgestützt ist.

15. Regelring nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellkolben (2, 2 a, 3, 3a) an je einer Platte (30) befestigt sind, die durch die seitlichen Öffnungen (31, 32) der Stellkolbensegmente (8, 9) hindurchragt und beiderseits vorzugsweise auf dem Turbinendeckel (33) abgestützt ist.

16. Regelring nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölzuführung in an sich bekannter Weise durch die Platten (30) und durch die Stellkolben (2, 2a, 3, 3 a) hindurch erfolgt, und daß die Ölleitungen durch die Platten (30) nach außen fortgesetzt und dort durch überwachbare Verschlüsse abgedeckt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 887 030;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 017 548.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen