DE1102060B

DE1102060B - Rueckfuehreinrichtung an Fluessigkeits-Stellmotoren zum Verstellen der Laufradschaufeln von Wasserturbinen od. dgl.

Info

Publication number: DE1102060B
Application number: DEM39647A
Authority: DE
Original assignee: Maschinenfabrik B Maier KG
Current assignee: Maschinenfabrik B Maier KG
Priority date: 1958-11-17
Filing date: 1958-11-17
Publication date: 1961-03-09

Description

Rückführeinrichtung an Flüssigkeits-Stellmotoren zum Verstellen der Laufradschaufeln von Wasserturbinen od. dgl. Die Erfindung richtet sich auf die sogenannte Rückführung an Flüss.igkeits-Stellmotoren, zum Verstellen der Laufradschaufeln von Wasserturbinen, Pumpen od..dgl., welche die bei der Verstellung mitwirkenden Steuerventile nach erfolgter Verstellung oder während der Verstellung in die Mittellage zurückführt. Eine derartige Rückführeinrichtung hat die Aufgabe, eine über,die gewünschte Lage hinausgehende Verstellung der Laufradschaufeln zu vermeiden.
Es ,ist ibereits bekannt, die Maschinenwelle hohl auszubilden und in Üer hohlen Maschinenwelle eine als Rückführungsorgan dienende, axial verschiebbare Stellkolbenstange anzuordnen. Bei einer bekannten Ausführungsform wird die Axialbewegung der mit dem Stellmotor gekuppelten; Stellkolbenstange durch mit dieser feste Zapfen, welche durch Schlitze der hohlen Maschinenwelle hindurchragen, auf eine -die Welle umgebende Verstellmuffe übertragen, wobei sich die Zapfen in einer Ringnut der Verstellmuffe drehen können. Die Axialbewegung der Verstellmuffe wird dann mittels Hebelgestänge auf einen Steuerregler übertragen. Diese Ausführungsform weist jedoch den großen Nachteil auf, daß sich die Schlitze, durch welche die Zapfen der Stellkolbenstange greifen, über einen erheblichen Längenbereich der Maschinenwelle erstrecken und folglich diese stark schwächen, was nur durch eine wesentliche Durchmesservergrößerung der Maschinenwelle wieder ausgeglichen werden kann. Außerdem unterliegen die Organe -d.ieser bekannten Rückführeinrichtung, insbesondere die Zapfen und die Schlitze, außerordentlich starkem Verschleiß.
Ferner ist bereits eine Rückführeinrichtung bekannt, bei der die für die Drucköllerzeugung des Stellmotors benötigten Pumpen mit der Maschinenwelle umlaufen und in axialer Richtung mit dem Arbeitskolben des Stellmotors starr verbunden sind. Die Axialbewegung wird hierbei über eine Gleitrolle und ein Gleitstück auf die Steuervorrichtung übertragen. Wegen der Vielzahl der rotierenden Teile ist diese Ausführungsart jedoch sehr kompliziert und störanfällig.
Andere bekannte Rückführeinrichtungen, bei denen die im Inneren der hohlen Maschinenwelle angeordnete Stehkolbenstange an dem :den Schraubenblättern abgewandten Ende der Maschinenwelle herausgeführt und ihre Axialbewegung zur Steuervorrichtung des Stellmotors weitergeleitet wird, sind in all den Fällen nicht brauchbar, wo an die Maschinenwelle stirnseitig Mittel zur Kraftübertragung angeschlossen werden sollen.
Die vorgenannten Nachteile werden bei einer Rückführeinrichtung an Flüssigkeits-Stellmotoren zum Verstellen der Laufradschaufeln von Wasserturbinen, Pumpen od. dgl. mit einer in einer hohlen Maschinenwelle axial verschiebbaren Verstellspindel erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß an dem dem Stellmotor abgewendeten Ende .der Verstellspindel in an sich bekannter Weise eine Innenzahnstange über ein Innenritzel eine aus der Turbinenwelle seitlich, vorzugsweise beidseitig hinausgeführte Ritzelwelle dreht, an deren Außenenden: Außenritzel über Außenzahnstangen einen unverdrehbaren Gleitring axial verschieben, der in bekannter Weise über einen Verstellhebel mit -dem Steuerventil des Laufschaufel-Stellmotors verbunden ist.
Besonders vorteilhaft ist es, .den Gleitring und den um eine Verstellwelle radial schwenkbaren Verstellhebel in einem mit Öl gefüllten Ringraum zwischen der Maschinenwelle und, dem Maschinengehäuse anzuordnen, wobei man vorzugsweise als Öl das Drucköl für den Laufschaufel-Stellmotor verwenden kann. Hierdurch läßt sich die Rückführeinrichtung besonders leichtgängig gestalten und der Verschleiß der bewegten Teile reduzieren.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Rückführeinriehtung läßt sich die axiale Bewegung der Verstellspindel seitlich aus der Maschinenwelle herausführen, so daß diese nicht idurch die Getriebe- .bzw. Generatorwelle hindurchgeführt werden muß. Eine Schwächung der Maschinenwelle bzw. eine Kerbwirkung tritt praktisch nicht auf, da die Bohrung für den Durchtritt der Ritzelwelle sehr klein ist.
Weiterhin zeigt sich als Vorteil, daß .durch die mögliche Wahl verschiedener Zahnräder oder -stangen die Übertragung der Bewegung der Verstellspindel innerhalb der hohlen Maschinenwelle in gewissen Grenzen übersetzt werden kann. Auch werden tote Gänge, die für Rückführeinrichtungen sehr nachteilig sind., weitgehend ausgeschaltet. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen RückfühUeinrichtung ist ferner der, daß sie eine außerordentlich feinfühlige Verstellung bei geringem Verschleiß .der bewegten Teile gestattet.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt Abb.l einen Längsschnitt durch eine Turbinenwelle einer Wasserturbine mit Rückführungselementen, Abb.2 :einen Querschnitt durch die Turbinenwelle mit der Ritzelwelle und dem Gleitring in vergrößerter Darstellung.
Die in einem Gehäuse 10 gelagerte Abtriebswelle 11 einer Kaplanturbine ist längsdurchbohrt. Innerhalb dieser Längsbohrung 12 liegt teilweise im gewissen Abstand von der Bohrungswand ein Rohr 13 für die Zu- und Abführung des Druckmittels (Öl) zu dem in der Spitze der Turbine angeordneten Stellmotor, der die Verstellung der Laufradschaufeln bewirkt. Dieser nicht gezeigte Stellmotor weist einen mittels Druckmittel verschiebbaren Zylinder auf, .der bei seiner Verschiebung über Gelenkhebel die Laufradschaufeln verstellt.
Bei der Hin- und Herbewegung des Zylinders des Stellmotors verschiebt sich auch das andiesem befestigte Rohr 13 innerhalb der Bohrung 12. An seinem idem Stellmotor albgewendeten Ende ist in !bzw. an dem Rohr 13 eine in (dessen Längsrichtung sich erstreckende Innenzahnstange 23 befestigt, @die in ein quer zur Längsachse des Rohres 13 gelagertes. Innenritzel 24 eingreift. Dieses Innenritzel24 sitzt auf einer aus den beiden Wallenabschnitten25a und 25b bestehenden Ritzelwelle, die in einer Querbohrung 26 der Turbinenwelle 11 gelagert ist. Jedes herausragende Ende der Ritzelwellenabschnitta 25a und 25b trägt ein Außenritze127a bzw. 27b, Idas in je eine seitlich der Turbinenwelle angeordnete .und parallel dazu verlaufende Außenzahnstange 28a bzw. 28 b eingreift.
Jede Außenzahnstange 28 a bzw. 28 b sitzt in einem Gleitstück 29, das sich innerhalb eines gegen Drehung festgelegten Gleitringes 30 dreht. Mit der Drehung der beiden Außenritzel27a und 27b. verschieben sich die Außenzahnstangen 28 a und 28b und damit -der Gleitring 30 parallel zur Turlbinenwelle 11. An dem sich längsverschiebenden, aber nichtdrehenden Gleitring 30 ist mindestens ein Verbindungsstück :befestigt, z. B. angeschweißt, das aus einer .senkrecht zur Gleitringoberfläche stehenden Platte 31 und einer daran (befestigten, zur Platte 31 senkrecht stehenden Nase 32 besteht. -An der- Nase32 ist ein Venstel'lhabe133 angelenkt, der sich um eine Verstellwelle 34 dreht. Diese Welle 34 ragt aus dem Turbinengehäuse 10 heraus und leitet die von der Rückführeinrichtung der Turbinenwelle übernommene Rückfühnbewegung des Laufradstellmotors aus dem Turbinengehäuse heraus auf das bzw. die nicht dargestellten .Steuerventile od. dgl. für :die Laufraidschaufelverstellung. Der Gleitring 30, die Platte 31 mit der Nase 32 und der VerStellhebel 33 liegen in einem Ringraum 35 owischen der Turbinenwelle 11 und dem Gehäuse 10. Dieser Ringraum 35 ist beispielsweise mit Öl als Druckmittel gefüllt, Idas über Bohrungen 36 an der Innenzahnstange 23 vorbei iin das Rohr 13 strömt und am vorderen Ende,der Turbine in den einen Zylinderraum des Laufschaufel-Stellmotors fließt. Das für den anderen Stellmotorzylinderraum benötigte Öl strömt aus dem Ringraum 37, oder neben dem Ring raum 35 angeordnet ist, über Bohrungen 38 in den Zwischenraum zwischen der Bohrung 12 der Turbinenwelle 11 und dem Rohr 13 und aus diesem Zwischenraum in .den anderen Stellmotorzylinderraum des Laufschaufel-Stellmotors.
Die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung der seitlich der Turbinenwelle herausgeführten Rückführungselemente ist verhältnismäßig einfach. Auf Grund der geringen Gestänge- -bzw. Hebellänge werden tote :Gänge weitgehend vermieden und dadurch auch erreicht, -daß ohne wesentliche -Zeitdifferenz und Ungenauigkeiten die Bewegungsvorgänge übertragen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Rückführeinrichtung an Flüssigkeits-Stellmotoren zum Verstellen der Laufradschaufeln von Wasserturbinen, Pumpen od. dgl. mit einer in einer hohlen Maschinenwelle axial verschiebbaren Verstellspindel; dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem. Stellmotor abgewendeten Ende der Verstellspindel (Rohr 13) in an sich bekannter Weise eine Innenzahnstange (23) - über ein Innenritzel (24) eine aus der Turbinenwelle-(11) seitlich, vorzugsweise beidseitig hinausgeführte Ritzelwelle (25d, 25-b) dreht, -an deren- Außenenden Außenritzel (27 a -und 27 b) über - Außenzahnstangen (28 a und 28 b) einen unverdrehbaren Gleitring (30) axial verschieben, der in bekannter Weise über einen Verstellhebel (33) mit dem Steuerventil des Laufschaufel-Stellmotors verbunden ist. - 2. Rückführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (30) und der um eine Verstellwelle (34) radial schwenkbare Verstellhebel- (33) in einem mit Drucköl für den Laufschaufel-Stellmotor gefüllten Ringraum (35) zwischen der Maschinenwelle (11) und dem Maschinengehäuse (10) angeordnet sind. In-Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 860 029, 700 307, 703 319; 841130, 946 590, 895126, 329 528; österreichische Patentschrift Nr. 193 324; französische Patentschrift Nr. 1040 606; USA.-Patentschrift -Nr. 1316 862.