DE1484378A1

DE1484378A1 - Schliess- und/oder Regeleinrichtung fuer Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1484378A1
Application number: DE1964T0025918
Authority: DE
Inventors: Rakcevic Dipl-Ing Savo
Original assignee: Titovi Zavodi Litostroj
Current assignee: Titovi Zavodi Litostroj
Priority date: 1963-03-29
Filing date: 1964-03-26
Publication date: 1969-11-27
Also published as: SE313535B; DE1484378B2; US3345823A; CH458249A; GB1042424A; AT280899B

Description

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" , ,.ι zur OFFENLEGUNG bestimmt» 14 84

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3215/01 Th/Sch Augsburg, den 9. Dezember I968

AaT P 14 S^ 378.8

PATENTANMELDUNG

Anm.: Titovi Zavodi Litostroj, Ljubljana, Jugoslawien

EINRICHTUNG ZUR REGELUNG DES WASSERDURCHFLUSSES BEI NIEDERDRUCKTURBINEN

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Regelung des IVirinerdurchflusses bei Niederdruckturbinen, welche neben dem durchfluss durch die Turbine einen Durchfluss durch einen ver-.ihMessbaren Nebenauslass aufweisen.

P--π Ziel der Regulierung der Wass er turbinen ist, eine konstante Drehzahl bei jeder praktisch auftretenden Belastungsschwankunf; der Maschine zu sichern durch stetiges Anpassen der Einlaufeifnunp; der Turbine an den augenblicklichen Belastungswert mittels nines automatischen Geschwindigkeitsregler. Es ist bekannt, dass die Belastungszunähme innerhalb einer relativ langen Zeitdauer

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(z.B. mehrerer Sekunden) erfolgt, während nehr bedeutende Entlastungen pan?, plötzlich eintreten können, '.veshalb der Geschwindigkeitsregler in der Lage sein muss, die Turbine schnell zu schliecson, um den /Oisgleich der Treib- und Widerstandsmomente zu erziolen, die Drehzahlabweichung auf ein Minimum zu begrenzen und die vorgeschriebene Drehzahl unverzüglich zu erreichen.

Die Drosselung der zu.Laufenden '.assermenge bei zu raschem Cchliessen kann sogar'zum Bruch der Turbinenrohrleitung führen. ¹Me langsam durchgeführte Drosselung widerspricht aber einer guten Drehzahlregelung. Die beiden entgegengesetzten Forderungen r>ind bei den Pelton-Turbinen mittels Düse und Ablenker, bei Reaktionsturbinen (Francis, Propeller und Kapisn) aber durch Druckregler, auch Nebenauslässe genannt, durchgeführt. Letztere werden

k vorwiegend in Kraftwerken mit rolativ langen Turbinenrohrleitun^ren mit mittleren oder hohen Gefällen eingebaut. Durch den Ne- ■ benmuslass wird die Menge Wasser abgeführt, die während der Ocnliessbewegung des Leitapparates von der Turbine nicht mehr durchgelassen wird. Dabei soll sich der Nebenauslass so langsam schliessen, dass der auftretende Überdruck in der Rohrleitung innerhalb der festgesetzten Mengen bleibt. Es ist klar, dass ein schnelles Schliessen des vom Geschwindigkeitsregler betätigten Leitapparates ohne entsprechende Öffnung des Nebenauslasses oder eine Fehl- oder zu seiinelle Schliessung des letzteren zu katastrophalen Folgen führen kann. Man hat versucht, mit verschiedenen Ölbremsen durch die Schließbewegung des Leitapparates den Nebenauslass zu öffnen, der sich dann beim normalen Rückgang der

) Ölbremse im Ruhestand wieder langsam schliesst. Es ist auch eine Lösung bekannt, anstatt durch den Schliessvorgang des Leitapparates den Nebenauslass zu öffnen, den Leitapparat durch Offnungsbe-7/erung des Druckreglers zu schliessen. Bei dieser bekannten Lösung übt das in der Rohrleitung unter Druck stehende Wasser, sobald das Hauptabsperrorgan vor der Turbine geöffnet ist, auf die Abschlussglocke des Nebenauslasses eine Kraft aus und versucht diese zu öffnen. Im Beharrungszustand bleibt jedoch infolge des durch eine Blende eingeführten und auf den Kolben des Servomotors der Absperrglocke wirkenden Öldrucks diese Glocke geschlossen. Sein Zylinder steht durch eine Druckölleitung in direkter Verbindung mit dem Ringquerschnitt des Servomotors, der über ein Geetn'nge den Leitapparat der Turbine betätigt.

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Diene bekannte Lösunr: ist aber bei grossen 7/asserdurchf Kissen nicht möglich zu verwenden, <vo die entsprechenden Schliesnglokken zu trosse Ausmasse einnehmen müssten. Konstruktiv wire eine f'naue Bearbeitung v/egen der grossen Dimensionen dieses Echliessorrr^ns unmöglich. Hiebe! ändern nich wegen der grossen Dimensionen dieees Gchliessorgans die Charakteristiken des Durchflusses und die Kräfte so stark, dass ein solches Organ für die Niederdruckturbinen mit analogen Charakteristiken des Leitapparates nicht entsprechen würde. Die obengenannten Charakteristiken der Turbine und des Gchliessorgans sollten nänlich analog sein, um dnc Ziel, d.h. die Verhütung der Wallungen, zu erzielen.

Herwegen hat man zum Schliessen von Durchflussöffnunren bei Niederdruck-V/asserkraftwerken die mono lit en staff eiförmigen Schliesseleraente eingeführt. Nachdem der Weg des Schliesselemen- a tes verhältnisraässig lang ist, um die Durchflussöffnung ebenso schnell zu schliessen, als die Turbine sich öffnen muss und umgekehrt, haben sich die Offnungs- und die Schliessungszeiten verlängert, nebst dem, dass auch die Führungen für die konstruktive Ausführung länger sein müssten. Es wurden deshalb Versuche gemacht, die Schütze aus mehreren gesonderten Elementen zu bauen, 'vozu aber dann mehrere Spezial-Cldruckanlagen, Elektronotorantriebe und ähnliches verwendet werden müssten, womit aber Verteuerungen uni Betriebsunsicherheit verbunden sind. Bekannt sind auch '/ersuche, durch elektrische Steuerung die gewünschte Synchronisierung und die Sicherheit zwischen dem Offnen des Nebenauslasses und der Turbine zu gewährleisten, die aber nur zur Erhöhung der

un
Betriebssicherheit und komplizierter Ausführung beigetragen haben, { dis Problem ^selbst aber nicht lösten.

I in kann-deshalb ruhig behaupten, dass bis Jetzt eine günstige technische und ökonomische Lösung der Synchronisierung des Nebenauslasses und der Turbine bei Niederdruckkraftwerken nicht erzielt worden ist.

Ziel dieser Erfindung ist, die Regulierung der grossen Wasserdurchflussmengen im Durchfluss-System zur Verhütung von Wallungen bei Beibehaltung des günstigsten Vorganges der Regulierung der Turbine zu gewährleisten.

Tie erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Verhütung eines Druckanstieges bzw. aur Verhütung eines Schwalles beim Schliessen der Turbine vor dem Eintritt in das

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Turbinenleitrad zum Ableiten des Wassers in das Unterwasser eine Schütze mit zur gleichen Zeit um den gleichen Betrag bewegbaren Klappen vorgesehen ist, die von Servomotoren gesteuert sind, deren Zylinderräume mit den Zylinderräumen der Servomotoren des Leitapparites durch hydraulische Kreise gekoppelt sind, so dass beim Schliessen des Leitapparates die Klappen der Schütze geöffnet und beim Offnen des Leitapparates geschlossen werden.

Die Vorteile der Ausführung genäss der Erfindung liegen vor allem darin, dass die Wasserdurchflussmengen durch die Schütze und durch die Turbine zu jeder Zeit gleich bleiben.

Deswegen sind die Wallungen in dem gesamten Durchfluss-System verhindert. Bei keinem EntlastungsVorgang können zu grosse Zunahmen der Drehzahl der Turbine auftreten, und der Wasserdruck in dem Durchfluss-System kann wegen des raschen ßchliessens des Leitapparates nicht steigen. Endlich kann die Vergrösserung des Wasserfalles durch die Anordnung des Nebenauslasses über dem Saugrohr der Turbine zur Bildung des Ejektoreffektes beim Auslassen grosser iVasserdurchflussmengen benützt werden. Das rasche Schliessen d'er Turbine, ohne dabei eine Wallung hervorzurufen, ermöglicht kleinere Zuwächse der Aggregatgeschwindigkeit, womit sich die I.^röglichkeit darbietet, das Wuchtmoment des Generatorenrotors zu vermindern.

Lie Grösse der OldrucJcanlage kann auf ein Minimum verringert werden und es entfallen die teueren Druckkessel, Druckluftkompressoren und Armaturen, welche in der Zentrale kostbaren Platz einnehmen oder an sich kostspielig sind. Ein vor allem wichtiger Vorteil der Ausführung gemäss der Erfindung liegt aber darin, dass die beschriebene Einrichtung verlässlich ist, v/eil sie nur vom Wasserdruck auf die Schützeklappen abhängig ist, welcher Druck aber bei einem Kraftwerk in Betrieb ständig anwesend ist.

Durch die Anwendung der Einrichtung gemäss dieser Erfindung kann TTinn, wie gesagt, die Wallungen in dem Durchfluss-System des Wasser-Vmftwerkes vermeiden. Die Vermeidung von Wallungen zeigt folgende Vorteile:

Die Ausbaukosten der Wasserkraftwerke sind vermindert, weil der Druckanwuchs im geschlossenen Zuflussystem vermindert wird.

io Baukosten für Zuflusskanäle sind geringer,.weil dieselben niedriger gebaut werden dürfen, da keine Gefahr des Überflusses, verursacht durch Wallungen, entsteht. Die Ausbaukosten.sind gerin-

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, weil sich die Kosten zum Abschutz gegen die'Wallungen der Flurs- oder Kanalböschun^en vermindern. Die Fahrt auf den befahrbaren Flüssen und Kanälen, an denen die Wasserkraftwerke installiert sind, ist gesicherter.

\u& i'ührunr^sbeißpiele der Einrichtung gemäße der Erfindung werden nachstehend detailliert und auf Grund der beigelegten Zeichnungen boschrieben.

u den Zeichnungen zeigt:

i«'ig. 1 schematische Darstellung des Ausführungsbeispieles der Einrichtung zur Regelung des Wasserdurchflusses bei Niederdruckturbinen,

.^¹I". 2 eine schematische Darstellung des Einbaues der Schütze zusammen mit der Turbine und Leitrad, im Aufriss, j

FiP-. 3 eine schematische Darstellung des Einbaues der Schütze in rlen Druckrohr, welches an den Eingang des Wassers in die Turbinenspirale angeschlossen ist,

'^?ir. ^J\- eine schematische Darstellung des Einbaues der Schütze am Jruc'*:rohr, welches an die Turbinenspirale angeschlossen ist.

Die Schütze 1 nach Fig. 1 ist aus Klappen 2 zusammengesetzt, drehbar um die Achsen 3» die im Gestell 4' der Schütze gelagert sind. Jede Klappe 2 hat im Drehpunkt 5 beweglich gelagerte lenker 5', 5", ■vobei dis freie Ende des Lenkers 5" fix mit der Klappe 2 verbunden ist bzw. mit ihrer Achse 3, das freie Ende des Lenkers 5¹ aber mit der Hegulierstange 6. Dieselbe Re.rrulierstange 6 ist fix verbunden mit Kolben 7 der Schützeservomotoren 8. Die bereits beschriebene ™ Zusammensetzung der Klappen 2 ermöglicht, dass beim Bewegen der Kolben 7 der Schützeservomotoren 8 alle Klappen 2 sich für ein und denselben 'Winkel α drehen. Dabei sind die Klappen 2 vorzugsweise in zvei Heihen so angeordnet, dass alle Klappen eine Reihe sich in der i-cichtunT des Pfeiles A drehen und alle Klappen der anderen Reihe in

der entgegengesetzten Richtung, d.h. in der Richtung des Pfeiles B. 2ine solche Anordnung der Klappen ergibt, dass bei der offenen oder teilweise offenen Schütze die Richtung des austretenden Wassers sich kreuzt und dass diese Richtungen entgegengesetzt der Richtungen des Cffnens sind, d.h. die Wasserstrahlen treten in den Richtungen der Pfeile A¹ und B¹ aus.

Die hydraulische Form und Anordnung der Klappen und die Lage der

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Achsen 3 ermöglichen, dass der hydraulische Druck des Wassers' ein (Genügendes Drehmoment auf die !lappen ausübt, und zwar für das vollkommene Offnen der Schütze 1 und gleichzeitige Schliessen des Turbinen-Leitrades 13.

Das ßchliessen der Schütze 1 erfolgt mit Hilfe des Öldruckes, wobei das Ol in die Schützeservomotoren 8 zugeführt wird und damit die Beherrschung des Drehmomentes von Seiten des Wassers auf die Klappen 2 der Schütze Ύ durchgeführt wird. Zum Blockieren der Schütze 1 in der offenen oder geschlossenen Lage sind die Blockmittel 9 vorgesehen, welche in die entsprechende Stelle 9' der Regulierstange 6 eingreifen.

Ss besteht die Verbindungsleitung 10 zwischen den Zylindern der Schützeservomotoren 8 und Servomotoren 11 des Turbinen-Leitrades 13, deren Laufrad an der Achse 15 angeordnet ist. Daneben besteht die Verbindungsleitung 16, mit deren Hilfe die Verbindungsieitung

10 mit der Fumpe 17 für Drucköl verbunden ist. In der Verbindungsleitung 16 ist ein Drosselelement 18 vorgesehen und parallel zum selben ein Rückschlagventil 19 angeordnet, womit eine Kurzverbindung zwischen den beiden Verbindungsleitungen 10 und 16 geschaffen wird. An die Verbindungsleitunp: 16 sind das Sicherheitsventil 20, druckschalter 21 und der Kolbenschieber 22 angeschlossen. Der EoI- ■ benschieber 22 ist einerseits durch die Leitung 23 mit den Zylindern der Servomotoren TT des Turbinen-Leitrades 13 verbunden und anderseits durch die Leitung 24- mit dem Ölbehälter 25· Der Kolbenschieber 22 wird von dem Steuerorgan 26 beeinflusst. Das Steuerorgan 26 durchführt die Befehle des nicht dargestellten Turbinenregulators, welche sich auf verschiedene Betriebsverhä'ltnisse der Turbine beziehen, und zwar damit, dass der Kolbenschieber 22 von der in Fig. 1 gezeigten Lage nach oben oder nach unten bewegt wird, womit ein entsprechender Oldurchfluss erreicht wird und dadurch das Offnen des Turbinen-Leitrades 13.

Ferner sind die Blockelemente 27 vorgesehen, um das Turbinen-Leitrad 13 in geschlossener Lage zu blockieren. Die Blockelemente 9 der Schütze 1 und die Blockelemente 27 des Turbinen-Leitrades 13 sind auch in den Fällen nötig, wenn die Turbine 14 nicht in Betrieb ist, um das Turbinen-Leitrad 13 und die Schütte 1 in geschlossener Lage blockieren zu können, weil erst dann die Oldruckpumpe 17 aus den Betrieb gesetzt werden kann, die sonst ständig arbeitet und erst.nach der durchgeführten Blockierung zum Stillstand kommt.

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Fir. 2 zeigt die nach Fir?;. 1 beschriebene mehrklappige Schütze, ei ic am Ende des Rohres 29' eingebaut ist, welches am anderen Ende und koaxial nit dem Zuleitungrohr 29 an die Spirale 28 der Turbine 14 angeschlossen ist. Die Ableitungsrohrleitung 3C ist hiebei auf übliche Weise ausgebildet.

In ^r''i^. 3 und 4 sind zwei weitere Anordnungen der beschriebenen Schütze dargestellt. Fig. 3 zeigt eine Schütze 1, die in das Zuleitungsrohr 29 zur Spirale 28 der Turbine, und Fig. 4 eine Schütze 1, die in das Ableitungsrohr 30 der Turbine eingebaut ist.

Das gleichzeitige Offnen der Schütze 1 und das Schliessen der Turbine 14 ermöglichen, dass die gesamte Durchflussmenge im Durchflucr.ystem dieselbe bleibt, wodurch die Wallungen verhütet werden.

Die oinzelnen Betriebszustände werden nachstehend näher erläutert. Im Betriebszustand, der in weiterer Beschreibung als Betriebszustand A bezeichnet wird, wirkt beim Offnen des Turbinen-Leitrades 13 das Steuerorgan 26, das dia Befehle des nicht dargestellten Turbine nrerrulators durchführt, auf die Bewegung des Kolbenschieber von der mittleren lage nach unten, und damit wird der Zufluss des Drucköles über die Leitung 23 in die Bäume 11* der Servomotoren 11 desTurbinen-Leitrades 13 frei. Das Cl aus dem Behälter 25 wird mit der I\impe 17 gesaugt und durch die Leitung 16, Kolbenschieber 22 uni leitung 23 in die Räume 11' der Servomotoren 11 des Turbinen-.eitrades 13 zugeführt. Da die Flächen 12' der Kolben 12 der 3ervonotoren 11 vorzugsweise das Doppelte der Flächen 12" der Kolben in denselben Servomotoren sind, wird mit dem Drucköl auf die Fläche 1?¹ der Kolben genügende Kraft ausgeübt, um die Koben 12 in der "³ich»·.'Ulf des Offnens bewegen zu können, d.h. in der dem Pfeil C entgegengesetzten Richtung. Als Folge von dieser Bewegung der Kolben 12 in der dem Pfeil C entgegengesetzten Richtung wird das Ol Mis den Räumen 11" der Servomotoren 11 ausgetrieben, und zwar durch .ic Vorbindungsleitung 10, Drosselelement 18, Rückschlagventil 19» über ien Kolbenschieber ?.? und Leitung 23 in die Räume 11' der Servomotoren 11. Das Rückschlagventil 19 hat die Rolle, das Austreiben des Cles aus den Räumen 11" in die Räume 11* der Servomotoren 11 zu beschleunigen und damit rascheres Offnen des Turbinen-Leitrades 13 Zi gewährleisten, als wenn das 01 nur durch das Drosselelement 18 durchgetrieben wStre . Die Geschwindigkeit des Offnens des Turbinenleitrades 13 wird mit der Grosse der Bewegung des Kolbenschiebers ?? aus der gezeigten mittleren Lage nach unten bestimmt. Das Auf-

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höron des Cffnens des Turbinen-Leitrades 13 entsteht, wenn der Kolbenschieber 22 wieder nach oben bewegt wird und damit der 01-zufluss aus der Leitung 16 abgesperrt wird, oder wenn schon vorher die Kolben 12 der Servomotoren die Endlage, die der offenen Lage ■ies Turbinen-Leitrades entspricht, erreicht haben.

Während des beschriebenen Offnens des Turbinen-Leitrades öffnet sich die Schütze nicht, weil der Cldruck in den Räumen 8' der Servomotoren 8 sich nicht vermindert hat. Es hat sich bloss der Durchfluss, durch die Turbine vergrönsert und damit auch der Durchfluss in dem gesamten Durchflussystem der Turbine 14. Da aber die Geschwindigkeit des CfTnens des Turbinen-Leitrades 13 willkürlich angestellt werden kann, besteht .keine Gefahr, dass dadurch Wallungen in dem System verursacht werden könnten.

Beharrungszustand der Turbine 14, d.h. der Zustand, der im folgenden mit B bezeichnet wird, in dem die Öffnung des Turbinen-Leitrades 13 konstant ist, ist in Fig. 1 gezeigt. Bei diesem Zustand ist der Kolbenschieber 22 in der mittleren Lage, d.h. er schliesst die Leitungen 16 und 23. Die Pumpe 17 saugt das Ol vom Behälter 25 und drückt es in das Clsystem. Da bei diesem Zustand das ganze System geschlossen ist und nur die Durchlässigkeit durch Spalten besteht, wird das Fliesren des Cles von der Pumpe 17 über das Sicherheitsventil 20, dessen Einstellung das Durchlassen des Öles zurück in den Behälter 25 ermöglicht, wenn der Maximalöldruck erreicht •vird. Das Sicherheitsventil 20 sorgt also für das Behalten des Betriebsdruckes des Drucköles in der gesamten Oldruckanlage. Da auch beim Bcharrungszuätand B kein Druckabfall in den Räumen 8' der Servomotoren 8 aufgetreten ist, öffnete die Schütze 1 nicht. Deswegen sind keine Änderungen in dem Durchfluss und auch keine V/allungserscheinun^en aufgetreten.

Das langsame Schliessen der Turbine 14 wird als Betriebszustand C bezeichnet.

Unter dem langsamen Schliessen der Turbine 14 ist in dieser Beschreibung das Schliessen zu verstehen, bei dem keine ungestattet-->n '.Va Π untren in dem Durchflussystem auftreten und bei dem das Offnen der Schütze 1 nicht nötig ist. Beim langsamen Schliessen ier Turbine 14 geschieht folgendes:

Steuerorgan 26 hebt den Kolbenschieber 22 von der mittleren Ζ--.?·* nach oben und Öffnet den Olaustritt aus den Räumen 11' der

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Servomotoren 11 durch die Leitung 23» Kolbenschieber 2? und Leitung ?4 in den Behälter 25. Dabei wird das 01 aus dem Behälter mit der Pumpe 1? gesaugt und durch die Leitung 16, das Drosselelement 18 und durch die Leitungen 10 in die Räume 11" der Servomotoren 11 des Turbinen-Leitrades 13 gedrückt. Deswegen beginnt das Leitrad 13 zu sehliessen, weil die Kolben 12 sich in der Richtung des Pfeiles C zu bewegen beginnen. Das langsame Schliessen wird erreicht, weil der Kolbenschieber sich nur für einen kleinen Weg hebt» und dabei wird eine derart kleine Olmenge aus den Räumen 11' der Servomotoren 11 ausgelassen, dass mit dew 01, das durch das Drosselelement 18 in die Raune 8¹ der Schützeservomotoren 8 geleitet wird, noch immer für das Behalten des geschlossenen Zustandes der Schütze ein genügender Öldruck herrscht. Das durch das Drosselelement 18 und die Leitungen 10 in die Räume. 11" der Servomotoren 11 zugeführte Cl übt eine solche Kraft auf die Fläche 12" der Kolben 12 der Servomotoren 11 aus, dass sie genügt, um die Kolben 12 in der Richtung des Pfeiles C zu bewegen. Das Turbinen-Leitrad 13 beginnt zu schliessen.

überschuss des von der Pumpe 17 getriebenen Öles, dessen Menge nicht durch das Drosselelement 18 hindurchfliesst, wird mittels des Si-

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cherheitsventils 20 in den Behälter 25 eingelassen, wenn ein höherer Druck als der Maximal-Betriebsdruck auftritt. Bei langsamem Gchliessen des TurbineiT«Leitrades 13 wird also die Wasserdurchflussmenge durch das Turbinen-Leitrad 13 langsam vermindert, was keine .Vallungen verursachen kann, und deswegen wird die Schütze 1 nicht öffnen.

Das rasche Schliessen des Turbinen-Leitrades 13» z.B. bei raschen Entlastungen eher Turbine 14, könnte eine rasche Verminderung des Durchflusses in dem Durehflussystem verursachen und dadurch, das Entstehen von '»fällung©»» Jm Falle des raschen Schliessen« der Tür- _v bine 14, welcher gestand ©it D bezeichnet wird, vermeidet die Schütze das Entstehen der Wa!lunge», u&d »war auf diese Seise:

Das Steuerorgan 26 hebt des Kolbenschieber 22 für einen grösseren .Veg als in dem Falle des langsamem Schlieese©«» Damit wird der OL-auntritt aus den Räumen 11' der Servoe^tore«. 11 dureh die Leitwag 23 und den Kolbenschieber 22 ua4 durch die Leitung 24 in den Behälter 25 geöffnet. Babei saugt d£# &m$* 1? das. 01 aus den -Btfeftl*- ter 25 und drüfikfc ·« durefc die Leitma$en 16, da» Breeeelfttpwfte 1S und die Leitung 10 $» die Räume Ή* der ßmtwmt&Hwm-Wp

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Gleichzeitig mit demKebsn des Kolbenschieber 22 mittels des Gteuerorgans ?6 mit einem längeren Wen;, als für das langsame Schliessen cles Turbinen-Leitrades 13 nötig ist, findet folgendes statt:

Die Clmenge, die durch das Drosseleleraent 18 und die Leitungen 10 in die Hn'urae 11" der Servomotoren 11 zuflieeet, int zu· gering, um rasch die Räume 11" ausfüllen zu können und damit rasch das 01 aus den Räumen 11' der Servomotoren 11 lustreiben zu können, dadurch aber auch das rasche Schliessen des Turbinen-Leitrades 13 zu verursachen. Die Verhältnisse der Geschwindigkeiten zwischen dem Austreiben des Öles aus den Räumen 11' der Servomotoren 11 und der Öffnung des Austrittes für dieses Cl in dem Kolbenschieber 22 in der Richtung- des Behälters 25 sind so ausgewählt, dass der Öldruck in den Räumen 11' absinkt, wodurch das Absinken des Öldruckes in den Leitungen 10 und in den Räumen 8¹ der Schütze 1 verursacht wird.

Auf Grund des oben Genannten kann man behaupten, dass sofort mit dem Aufheben bzw. mit entsprechender Bewegung' des Kolbenschieber 2? für den längeren Weg, als nötig ist für das langsame Schliessen des Turbinen-Leitrades 13, der Öldruck in den Räumen 8' der Schützeservoraotoren 8, in den Räumen 11' der Servomotoren 11 und in den leitungen 10 absinkt. Gleichzeitig mit diesen Erscheinungen beginnen die Klappen 2 der Schütze 1 zu öffnen. Das Offnen der Schütze 1 ist mit dem 7/asserdruck auf die Klappen 2 ermöglicht, weil das Wasser ständig versucht, die Klappen zu öffnen. Infolge der Wirkung des Wasserdruckes auf die Klappen 2 wird ein Drehmoment Gebildet, und die Klappen 2 drehen sich um die Achse 3. Zusammen mit den Klappen 2 drehen sich auch die Lenker 5% die fest mit den Achsen 3 verbunden sind. Das Drehen der Lenker 5" hat die Bewegungen der Lenker 5' zur Folge, weil* die letztgenannten Lenker mit einem Ende einen gemeinsamen Drehpunkt 5 mit den Lenkern 5" haben, mit dem freien Ende sind sie aber fest mit der Regulierstange 6 verbunden. Die Lenker 5^f bewegen deshalb die Regulierstange 6, die Hegulierstange 6 aber die Kolben 7 der Servomotoren 8 in der Riehtung des Pfeiles D, daait wird aber das 01 aus den Räumen. 8¹ der Servomotoren 8 ausgetrieben. Das ausgetriebene 01 kann sieh mir in die Räume 11" der Servomotoren 11 des Turbinen-Leitrades 13 füllen. Is ist klar zu sehen, dass das Turbinen-Leitrad 13 ait der durch, das Drosselelement 18 zugeführten Oliaenge und mit eiern aus den Räumen 8' der Schütze 1 ausgetriebenen 01 schliesst. Die Geschwindigkeit des Schlieeseiae des

13 tat »1* de« Vege des Ie%e»e ge» Kolbenschieber?

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2? aus der in Fig. 1 gezeigten mittleren Lage "begrenzt. Die durch das Drosselelement 18 zufliessende Olraenge ist minimal im Verhältnis zu der Clmenge, die aus den Räumen 8¹ der Schützeservomotoren 8 in die Räume 11" der Servomotoren ^H des Turbinen-Leitrides 1? ausgetrieben wird.

Deswegen hat der Olzufluss durch das Drosselelement 18 einen minimalen Einfluss auf die Genchwindigkeit des Schliessens des Turbi-

»· ·
nen-Leitrades 13 im Verhältnis irit dem Einfluss des Clzuflusses aus den Räumen 8¹ der Schützeservomotoren 8. Es folfrt der Beschluss, dass man mit dem 01 aus den Räumen 8¹ der Schützeservoraotoren 8 rasch das Turbinen-Leitrad 13 schliessen kann. Die Bedinf^ung, dass das Turbinen-Leitrad 13 schliesst mit dem Cl aus den Räumen 8' der Schützeservomotoren 8, ist damit erfüllt, dass das Clvolumen, welches aus diesen Räumen ausgetrieben wird, grosser ist als das Voluren der Räume 11" der Servomotoren 11 des Turbinen-Leitrades 13. "if» 'irösse der Räume 8¹ ist irit rücksicht auf den Fall, dass wir mit der Schütze 1 das Schliessen ,des Turbinen-Leitrades 13 ermöglichen wollen, obwohl ein nicht genügender O]druck durch das Drosselelement 18 vorhanden wäre, bemessen.

Trinoben r.uss die aus den Raunen 8' ausgetriebene Olmenge das Offnen der Schütze 1 für einen solchen Winkel ermöglichen, dass die Durchflussmenge durch die Schütze 1 für das gleiche Ausmass ver-

wird, wie gleichzeitig die Durchflussmenge durch das Tur-

binen-I^itrad 1? vermindert wurde. Es ist klar, dass beim raschen

ist
Ccnliesnen, das/bei dem mit D bezeichneten Betriebszustand, die Vnpserdu^chflussmenge in dem Durchflussystem nicht vermindert wur-Ie, veil eine rrleiche Verminderung des .Vasserdurchflusses durch das rurMηeη-Leitrad 13 gleichzeitig mit der Vergrösserung des V.ncserdurchflusses iurch die Schütze 1 kompensiert wurde. Desv/egen tritt keine Verminderung des Durchflusses in dem Durchflussystem auf. Danebon wurde das Schliessen der Turbine 14 nur teilweise lurchgeführt. Bas Schliessen dauerte so lange, dass mit dem Kolbenschieber ?? der Claüsfluss aus den Räumen 11' der Servomotoren 11 nicht abgesperrt v.-urde. ίπί ?.'Onent, als der Ausfluss aus den Räumen M¹ der Servomotoren 11 gesperrt wurde und der Kolbenschieber 22 in S.le mittlere lage gelangte, besteht keine I'örlichkeit mehr, das Cl -,ur den Räumen 11' dbr CerVbmÖtoren 11 des Turbinen-Leitrades 13 ^: und nus den Räumen 8' der SchÜtfe'eeerVo^otoren 8 "auszutreiben. Des-'■o-en Yiort Aas S^hliessen^!tder Ttfrb-ttte 1V und das Cffnen der Schütze 1 auf. Dadurch dass durch das Drosselelement 18 Drucköl durchdrintrt,

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beginnt die Schütze zu schliessen.

Aur. der vorließenden Beschreibung ist es ersichtlich, dass das r.eitnoment, in dem die Schütze 1 zu öffnen ben-innen soll, willkürlich festgelegt werden kann, und zwar damit, dass der Querschnitt des Droeselelementes 18 geändert wird. V±t der Verminderung des Querschnittes des Drosselelementes 18 wird die Schütze 1 bei langsamerer Verminderung der Wasserdurchflussmenge durch die Turbine 14 öffnen, und die Empfindlichkeit der Schütze wird grosser sein. Mit der Vergrösserung des Querschnittes des Drosselelementes 18 wird die Schütze 1 bei schnellerer Verminderung der V/asserdurchflussmenge durch die Turbine 14 öffnen, und seine Empfindlichkeit wird kleiner sein.

Betriebszustand, kurz mit E bezeichnet, bedeutet das Offnen der f Turbine 14, rleich nachdem das teilweise Gchliessen aufgehört hat. In diesem Betriebszustand kommt es zu einem dem vorher beschriebenen Betriebszustand A analogen Verlauf. Die einzige Differenz liegt darin, dass das Cl aus den Räumen 11" der Servomotoren 11 des Turbinen-L:itrades 13 nicht durch das Rückschlagventil 19» sondern in die Räume 8* der Schützeservomotoren 8 ausgetrieben wird. Damit wird erreicht, dass wir mit dem aus den Räumen 11" ausgetriebenen 01 die Schütze 1 schliessen, gleichzeitig aber das Turbinen-Leitrad 13 öffnen. Damit wird auch ein rasches Schliessen der Schütze 1 ohne änderungen des Wasserdurchflusses in dem Durchflussystem erreicht. Erst nach dem vollkommenen Schliessen der Schütze 1 wäre das 01 aus den Räumen 11" durch das Drosselelement 18 und Rückschlagventil 19 beim Offnen der Turbine 14 durchgetrieben.

⁷Ib bestehen ncich einige andere Betriebszustände, die dem Betriebszurtande, bezeichnet mit E, ähnlich sind. Der einzige Unterschied besteht darin, dass das Offnen der Turbine 14 langsamer verläuft und dass, nachdem die Schütze geschlossen ist, der Betriebszustand Λ wiederholt wird.

Es Find auch einige Betriebszustände, die den Betriebszuständen B, T) "hnlich sind, möglich. Ein sehr wichtiger Betriebszustand aber tritt ein, wenn das Turbinen-Leitrad 13 rasch und vollkommen scWaesst, während die Schütze 1 Gleichzeitig vollkommen geöffnet ist. Dieser Betriebszustand wird mit K bezeichnet. In diesem Falle, v/o das Turbinen-Leitrad 13 geschlossen verbleibt, die Schütze aber geöffnet ist, v.'ird das Schliessen der Schütze 1 mit dem Drucköl erreicht, welches aus dem Behälter 2-5 mit der Pumpe 17 durch die Leitung 16,

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Drosselelement 18 und Leitungen 10 in die Räume 8' der Schützeservomotoren 8 gebracht wird. In dera Falle muss das Drosselelement 10 einen solchen Querschnitt aufweisen, dass das SchTLessen der Schütze 1 mit entsprechender Geschwindigkeit durchgeführt wird, dass keine «?allune;en auftreten.

In dem Falle, dass die Pumpe 17 keinen genügenden Cldruck aufweist, was mittels des Druckscharters 21 festgestellt wird, wird mittels des Druckschalter 21 das rasche Schliessen der Turbine 14 und damit das rasche Offnen der Schütze 1 bewerkstelligt. Das rasche Schliessen wird seitens des Druckschalters 21 auf diese Weise aktiviert, dass ein Signal dem Turbinenregulator bzw. dem Steuerorgan 26 für rasches Schliessen gegeben wird. Die Blockelemente 27, nachdem das Schliessen der Turbine 14 beendet ist, blockieren das Turbinen-Leitrad 13.

Die Blockelemente 9» die in die Stelle 9' der Regulierstange 6 eingreifen, dienen zur Blockierung der Schütze 1 zur Zeit, wenn das Turbinen-Leitrad 13 blockiert und die Schütze 1 geschlossen ist und ausserdem gewünscht wird, die Pumpe 17 auszuschalten.

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Claims

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Fatentans ρ r ü c h e

1i Hinrichtung zur Regelung des 7/asserdurchf lusses bei Niederdruckturbinen, welche neben dem Durchfluss durch die Turbine einen Durchfluss durch einen verschliessbaren Nebenauslass aufweisen, dadurch srekennzeichnet, dass zur Verhütung eines Druckanstieges bzw. zur Verhütung eines Schwalles beim Schliessen der Turbine vor dem Eintritt in das Turbinenleitrad zum Ableiten des Wassers in das Unterwasser eine Schütze (1) mit zur gleichen Zeit um den gleichen Betrag bewegbaren Klappen vorgesehen ist, die von Servomotoren gesteuert sind, deren Zylinderräume mit den Zylinderräumen der Servomotoren des Leitapparates durch -hydraulische Kreise gekoppelt sind, so dass beim Schliessen des Leitapparates die Klappen (2) der Schütze (1) geöffnet und beim Offnen des Leitapparates geschlossen werden.

2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass' die Drehachsen (3) der Klappen (2) in einer Ebene liegen und alle Klappen mittels Lenker (5¹» 5") und einer starren, die Kolben der Servomotoren der Schütze verbindenden Regulierstange (6) zwangläufig gleichzeitig bewegbar sind.

3. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (2) der Schütze (1) zur Bildung eines genügenden Drehmomentes die Form einer Schaufel aufweisen und dass deren Drehachsen in der Zulaufseitigen Hälfte liegen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Clvolumen in den Zylinderräumen der Servomotoren (8) der Schütze (1) grosser igt als das Clvolumen in den kurbelseitigen Räumen der Servomotoren (11) des Turbinen—Leitrades (13)·

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Offnungsvorrichtungen benachbarter Reihen von Klappen kreuzen.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Klappen nach einer Richtung weisen.

7. Einrichtung nach Ansprüchen 1 und 3» dadurch gekennzeichnet, dass jeder Klappe zwei aneinander angelenkte Lenker (5'» 5^W) zugeordnet sind, wobei der eine Lenker (5") mit der Achse (3) der Klappe ("0 und der andere Lenker (5¹) rait der Begulierstange (6) verbunden ist.

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P. !einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, d-iss ein DrosseIelement (18) zwischen dem die Servomotoren steuernden Kolbenschieber (22) und der Verbindungsleitung der Schützeservcnotoren (8) und der Servomotoren (11) des Leitapparates eingebaut ist.

9. üinrichtunf: nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenschieber (22) lurch eine leitung (2'O mit dem Behälter (25) und durch" eine Leitung (?3) mit den deckelseitipren Räumen der Servomotoren (11) des Turbinen-Leitrades (13) verbunden ist und dass die Pumpe (17) durch eine Leitung (16) mit dem Kolbenschieber (22) und durch das Drosselelement (18) mit einer Leitung (10), welche die Zylinderräume der Servomotoren (8) und die kurbelseitigen Räume der Servomotoren (11) des Turbinen-Leitrades (13) verbindet, verbunden ist.

1C. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erinöglichung des Schliessens der Schütze bei gleichzeitigem Offnen der Turbine parallel zum Drosselelement (18) ein Rückschlagventil (19) eingebaut ist.

11. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der von der Pumpe (17) ausgehenden Leitung (16) ein Druckschalter (21) eingebaut ist, der mittels des Turbinenrcrailators über ein Steuerorran (26) auf den Kolbenschieber (?2) einwirkt.

1"\ Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schütze Blockelemente (9» 9¹) für die vollkommen geschlossene und vollkommen geöffnete Lage aufweist, die gegenseitig mit Blockelementen (27) des Turbinen-Leitrades (13) verriegelt sind.

13. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die" Schütze höher als das Saugrohr der Turbine angeordnet ist.

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