DE1503262B2

DE1503262B2 - Regulierbarer Leitapparat einer Wasserturbine oder Pumpe

Info

Publication number: DE1503262B2
Application number: DE19651503262
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing.; Schürenberg Wilhelm Dipl.-Ing.; 7980 Ravensburg Baumann
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1965-06-04
Filing date: 1965-06-24
Publication date: 1970-12-10
Also published as: ES326955A1; BE681702A; AT274699B; DE6603635U; US3455331A; DE1503262A1; CH423669A

Description

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Die Erfindung betrifft einen regulierbaren Leit- kraft konzentriert sich auf die restlichen in der apparat einer Wasserturbine oder Pumpe mit dreh- Schließlage befindlichen Leitschaufeln, und es bebaren Leitschaufeln und an den Schaufelzapfen an- steht die Gefahr, daß dann auch die Bruchsicherungeordneten Verstellhebeln, die mit einem für alle gen dieser Leitschaufeln ansprechen. Schließlich kann Schaufeln gemeinsamen Regelring verbunden sind. 5 das Ersetzen der bei Ansprechen der Bruchsicherung Bei Kaplanturbinen, Francisturbinen, Speicher- beschädigten Teile einen unerwünschten Betriebspumpen oder Pumpenturbinen ist es bekannt, an den unterbrach bedingen. Entsprechende Nachteile hat Lagerzapfen der drehbaren Leitschaufeln des regu- auch die geschilderte lediglich eine Reibungskupplung lierbaren Leitapparates Verstellhebel fest anzuord- zwischen Verstellhebel und Leitschaufelzapfen aufnen, die von einem für alle Leitschaufeln gemein- io weisende Ausführungsform. Diese Ausführungsform samen Regelring über gelenkig gelagerte Lenker be- hat aber noch den weiteren Nachteil, daß die Schautätigt werden. Der Regelring wird seinerseits üblicher- felverstellung unbemerkt bleiben kann, weise durch einen oder mehrere hydraulische Stell- Die Forderung, den Leitapparat sicher schließen zu

motoren bewegt. können, wird besonders bei großen Kaplan- und

Diese Anordnung hat, sofern nicht besondere Vor- 15 Francisturbinen gestellt, bei denen aus Gründen der kehrungen getroffen werden, bekanntlich den Nach- Ersparnis am Ein- oder Auslauf der Turbine keine teil, daß bei Einklemmen eines Fremdkörpers zwi- besonderen Schnellschlußabsperrorgane vorgesehen sehen zwei benachbarten Leitschaufeln auch die sind. ■

anderen Leitschaufeln nicht geschlossen werden Die beschriebenen Unzulänglichkeiten können

können, ohne daß der Leitapparat beschädigt wird. 20 zwar dadurch vermieden werden, daß jeder Leit-Bei einer alten, bekannten Konstraktion sind die schaufel ein besonderer Stellmotor zugeordnet wird, drehbar gelagerten Leitschaufeln nicht über Lenker der ohne Zwischenschaltung einer Bruchsicherang mit dem Regelring verbunden, sondern zwischen den unmittelbar auf die Leitschaufel wirkt, wobei jeder Verstellhebeln und dem Regelring sind Gummiwürfel einzelne Stellmotor über ein besonderes, rückgeführangebracht, die in einer Aussparung des Verstell- 25 tes Steuerventil gesteuert wird. Als Nachteil dieser hebeis liegen und in einer Bohrung einen mit dem Maßnahme bleibt aber der dafür erforderliche hohe Regelring fest verbundenen Zapfen aufweisen. Der technische Aufwand.

Gummiwürfel gleicht die Abweichungen der Bahnen Mit der vorliegenden Erfindung soll mit geringe-

von Regelring und Verstellhebel aus und schützt auch rem technischen Aufwand die gleiche Wirkung erdie Zapfen vor Bruch, wenn sich zufällig zwischen 30 zielt werden. Bei einem regulierbaren Leitapparat die Schaufeln ein Fremdkörper eingezwängt hat. Die einer Wasserturbine oder Pumpe mit drehbaren Leit-Elastizität des Gummiwürfels übt zwar ein Schließ- schaufeln und an den Schaufelzapfen angeordneten moment auf die Schaufel aus, die beschriebene Verstellhebeln, die mit einem für alle Schaufeln ge-Gummilagerung läßt sich aber nur für kleinste Tür- meinsamen Regelring verbunden sind, ist gemäß der binen und sehr kleine Verstellkräfte anwenden. Bei 35 Erfindung bei jeder Schaufel zur Übertragung des größeren Maschinen ist diese weiche Lagerung un- Verstellmomentes vom Verstellhebel auf den Schaumöglich; sie würde beispielsweise zu unkontrollier- feizapfen mindestens eine Rolle vorgesehen, die in baren Schwingungen führen. einer mit dem Schaufelzapfen fest verbundenen Raste

Weiter ist es bekannt, in den Verbindungsgliedern durch Federdrack derart gehalten ist, daß sie bei zwischen Leitschaufel und Regelring eine Bruch- 40 Überschreiten eines vorgegebenen Grenzverstellsicherung vorzusehen. Es werden dabei z. B. die Len- momentes ausrastet.

ker so ausgebildet, daß sie dann, wenn die Leit- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines

schaufeln beim Schließvorgang auf einen Widerstand ■ regulierbaren Wasserturbinen-Leitapparates gemäß stoßen, an einer zum voraus bestimmten Stelle der Erfindung dargestellt. Es zeigt brechen, bevor wichtige Teile des Leitapparates über- 45 F i g. 1 einen Schnitt durch den Leitapparat in einer beansprucht werden. Der Bruch beschränkt sich da- durch eine Leitschaufelachse gehenden Ebene, bei auf leicht ersetzbare Teile. F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der

Bei einer entsprechenden Vorrichtung, bei der F i g. 1 und

zwischen einer Nabe des Leitschaufelzapfens und F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie ΠΙ-Π der

dem Verstellhebel ein Scherbolzen angebracht ist, ist 50 Fig. 1.

zwischen der Nabe und dem Verstellhebel noch eine Der Leitapparat besitzt drehbare Leitschaufeln 1,

Reibungskupplung vorgesehen. Diese soll ein Flattern von denen jede einen unteren Zapfen 2 und einen und Schlagen der Schaufel nach dem Bruch des oberen Zapfen 3 aufweist Diese Zapfen 2 und 3 sind Scherbolzens verhindern. in den Turbinendeckeln 4 bzw. 5 gelagert. Am durch

Bei einer weiteren Ausführungsform mit Scher- 55 die Lagerstelle im Turbinendeckel 5 hindurchgehenbolzen ist dieser zwischen den beiden Teilen eines den Schaufelzapfen 3 ist ein Verstellhebel 6 angeordunterteilten Lenkers angeordnet, wobei die beiden net, der über einen Lenker 7 mit einem für alle Schau-Teile des Lenkers durch eine Feder in einer vor- fein gemeinsamen Regelring 8 verbunden ist. Der gegebenen Relativlage zueinander gehalten sind. Regelring 8 wird von einem nicht gezeigten Stell-

Eine weitere bekannte Ausführung verzichtet auf 60 motor betätigt. Der Pfeil 9 deutet die Bewegung des einen Scherbolzen und verbindet den Verstellhebel Regelringes 8 in Schließrichtung und der Pfeil 10 mit dem Schaufelzapfen durch eine Reibungs- jene in Öffnungsrichtung an. kupplung. Unterschiedlich zu den bisher bekannten Leit-

Die vorgenannten Ausführungen mit einer Bruch- apparaten sitzt nun der Verstellhebel 6 nicht fest auf sicherung sind aber unbefriedigend, weil nach erfolg- 65 dem Zapfen 3 der Leitschaufel 1, sondern es sind zur tem Bruch die betreffenden Leitschaufeln auch nach Übertragung des Verstellmomentes vom Verstell-Wegfall des Hindernisses offen bleiben und nicht hebel 6 auf den Schaufelzapfen 3 drei Rollen 11 vormehr geschlossen werden können. Die ganze Verstell- gesehen. Diese Rollen 11 sind um den Schaufel-

zapfen 3 herum gleichmäßig verteilt mit radial zum Schaufelzapfen 3 gerichteten Achsen im Verstellhebel 6 gelagert. Auf dem Schaufelzapfen 3 ist koaxial dazu eine Kurvenscheibe 12 angeordnet. Der Schaufelzapfen 3 ist mit dieser Kurvenscheibe 12 über einen Keil 13 fest verbunden. Die Kurvenscheibe 12 liegt unterhalb des Verstellhebels 6 und besitzt auf der den Rollen 11 zugewandten Seite Rasten 14 für die Rollen 11.

Der Verstellhebel 6 ist auf dem Schaufelzapfen 3 drehbar und axial verschiebbar gelagert. Die Rollen 11 liegen normalerweise in den Rasten 14 der Kurvenscheibe 12. Eine aus mehreren Elementen bestehende Tellerfeder 15 drückt den Verstellhebel 6 mit den Rollen 11 über ein Axialkugellager 16 in Richtung gegen die Kurvenscheibe 12. Der Gegendruck der Feder 15 wird über eine Kappenmutter 17 vom Leitschaufelzapfen 3 aufgenommen, welcher nun infolge des Federdruckes zwischen der Mutter 17 und der Kurvenscheibe 12 auf Zug beansprucht ist.

Durch den Druck der Feder 15 werden die Rollen 11 in den Rasten 14 der Kurvenscheibe 12 gehalten, so daß über die Rollen 11 das Verstellmoment vom Verstellhebel 6 auf die Kurvenscheibe 12 und damit auf den Schaufelzapfen 3 übertragen wird. Die Rasten sind aber so bemessen, daß bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzverstellmomentes die Rollen 11 entgegen dem Federdruck angehoben werden und ausrasten. Setzt sich dem Schließen der Leitschaufel z. B. durch einen eingeklemmten Fremdkörper ein Widerstand entgegen, so kann sich nach Ausrasten der Rollen 11 der Verstellhebel 6 trotzdem nach Maßgabe der Bewegung des Regelringes 8 um den Schaufelzapfen 3 weiter drehen, wobei die Rollen 11 auf einer Kreisbahn über die Kurvenscheibe 12 rollen.

Für die ausgerasteten Rollen 11 sind auf der Kurvenscheibe 12 besondere Rollbahnen 18 vorgesehen. Diese Rollbahnen 18 weisen in der Umfangsrichtung der Kurvenscheibe 12 eine Steigung auf. Der Druck der Rollen 11 auf die Rollbahnen hat daher eine Umfangskomponente, die ein Schließmoment auf den Schaufelzapfen ausübt. Auch nach dem Ausrasten der Rollen 11 ist somit die Schaufel 1 nicht frei, sondern sie wird stets so weit geschlossen, wie es ohne Überschreiten des vorgegebenen Grenzverstellmomentes möglich ist, höchstens aber bis zu der durch die Lage des Regelringes 8 gegebenen Stellung, in der die Rollen 11 wieder in ihre Rasten 14 gelangen.

Claims

Patentansprüche:

1. Regulierbarer Leitapparat einer Wasserturbine oder Pumpe, mit drehbaren Leitschaufeln und an den Schaufelzapfen angeordneten Verstellhebeln, die mit einem für alle Schaufeln gemeinsamen Regelring verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Schaufel zur Übertragung des Verstellmomentes vom Verstellhebel (6) auf den Schaufelzapfen (3) mindestens eine Rolle (11) vorgesehen ist, die in einer mit dem Schaufelzapfen (3) fest verbundenen Raste (14) durch Federdruck derart gehalten ist, daß sie bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzverstellmomentes ausrastet.

2. Leitapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Leitschaufelzapfen (3) eine Rollbahn (18) für die ausgerastete Rolle

(11) fest verbunden ist und diese Rollbahn (18) so verläuft, daß die durch den Federdruck an die Rollbahn (18) angepreßte Rolle (11) ein Schließmoment auf den Schaufelzapfen (3) ausübt.

3. Leitapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellhebel (6) auf dem Schaufelzapfen (3) drehbar und axial verschiebbar gelagert ist und mit drei um den Schaufelzapfen (3) herum gleichmäßig verteilten Rollen (11) zur Übertragung des Verstellmomentes auf den Schaufelzapfen (3) versehen ist.

4. Leitapparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitschaufelzapfen (3) mit einer koaxial dazu angeordneten Kurvenscheibe

(12) fest verbunden ist, welche auf ihrer den Rollen (11) zugewandten Seite die Rasten (14) und Rollbahnen (18) für die Rollen (11) aufweist, und daß mindestens eine Feder (15) vorgesehen ist, welche den Verstellhebel (6) mit den Rollen (11) gegen die Kurvenscheibe (12) preßt.

5. Leitapparat nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegendruck der die Rolle (11) anpressenden Feder (15) vom Leitschaufelzapfen (3) aufgenommen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen