DE1503269A1

DE1503269A1 - Leitapparat fuer eine hydraulische Maschine

Info

Publication number: DE1503269A1
Application number: DE19661503269
Authority: DE
Inventors: Lecher Dipl-Ing Walter
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1965-10-08
Filing date: 1966-08-13
Publication date: 1970-10-08
Also published as: FI43570B; NO124175B; AT277901B; US3377051A; CH433150A; ES331958A1; FR1493165A; SE331828B; FI43570C; GB1165552A

Description

Eaoher W y s s G.m.b.H., Raveneburg (Württ.) Leitapparat für eine hydraulische Maschin«,

Die Erfindung betrifft einen Leitapparat für eine hydraulieche Maschine mit eines Krane von Leltsohaufeln, deren jede um eine Drehachse drehbar ist, und welche - gesehen Im senkrecht zur Drehacb.ee verlaufenden Querschnitt - In der Geschlossene teilung einander überlappen, wobei sich jeweils der oberwaseerseltige Teil einer Leitschaufel und der Unterwasserseltige Heil der benachbarten Leitschaufel an einem Diohtpirakt dichtend berühren.

Bei solchen, auch für Ueberdruokt turbinen und Pumpturbineη ▼erwendeten» unter dem Namen Pink'sehe Drehsohaufeln bekannten Leitapparaten überlappen sich die Schaufeln In Geschlossenste1-lung des Leitapparates, um auch bei kleinster LeitapparatÖffnung ein· slohere Pührung dss Wassers su gewährleisten, lint übliche Ausführung hat sin UtbsrlappungsYerhältnls von ca. 1,16 und dlt Drebaohst liegt im oberwasserseiti gen, diokeren TtIl dt· Schau·

felprofils, wobei das Bohliessrerhlltnis etwa 1,9 wird, d.h. dtr ft. ff 82

6.10.65-osoh/B« Z.Ir. 5 470 809/10

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Abstand des an -unterwasaereeitigen Teil liegenden Dlohtpunktes ▼on der Drehacb.ee beträgt das 1,5-faohsdea Abatandea dee am oberwaaeeraeltlgen Teil liegenden Dlohtpunktes von der Drehachse .

Bei dieser Ausführung tritt in der Geachloseenatellung das grtieste, auf den Sohaufelsapfen wirkende, Öffnende Moment auf und ea beträgt etwa das 4-fache des grSaaten, bei halber Oeffnung dea Leltapparatee auftretenden achl!essenden Moaentes.

Bei Konstruktionen, bei denen die Leitschaufeln mittels eines Regulierringes über laschen und Hebel verdreht werden, kann die grosse in Geschloaaenstellung auftretende Momentenspitze durch Kniehebelwirkung so aufgenommen werden, dass keine gröaseren Servomotorkräfte notwendig sind, fiel Verwendung von Ein»el-8ervoraotoren aber muss der Servomotor für die grosse in Geaohlossenstellung auftretende Momentenapltse dimensioniert werden·

Bei einer bekannten Konstruktion wird die Momentenspitze dadurch abgebaut, dass die Drehachse innerhalb de.! Xeitsohaufelprofile gegen die unterwasaerseitige Endkante hin verachoben wird· Diese kasanahme hat jedoch folgende Machteilei

Das etwa bei halber Leitapparatöffnung auftretende, gröaate in aohlieesendem Sinne wirkende Moment steigt gegenüber der oben beschriebenen Ubllohen Ausführung auf rund daa Doppelte an, falls eine DrehaohsverBOhlebung gewählt wird, bei der das In

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Geschlossenstellung auftretende, öffnende und das bei halber Oeffnung auftretende, schlieseende Moment ungefähr gleich grosa sind. Wird die Drehachse so weit verschoben, dass bei Geschloseenstellung kein öffnendes Moment mehr auftritt, steigt das grösste bei etwa halber Leitapparatöffnung auftretende Moment etwa auf das 3-fache des entsprechenden bei der beschriebenen üblichen Ausführung auftretenden Moments an. Ueberdiea treten Schwierigkelten In festigkeitstechnischer Hinsicht auf, wenn die Drehzapfen In den unterwasserseltlgen, schmäleren Tell dee Leitschaufelprofils verlegt werden müssen.

Eine andere Möglichkeit eur Verringerung der Momentenspltse bei geschlossenen Leitschaufeln wäre eine Küreung des unterwasserseltlgen Teils des Leltechaufelprofils, damit ginge aber die Ueberlappung und davit die slohere Führung der Wasserströmung bei kleinen Leitapparatöffnungen verloren.

Die Erfindung beeweckt, die geschilderten Nachteile bu vermelden und trotede* einen günstigen Momentenverlauf für alle Betriebelagen des leitapparates bu erhalten. Ein Leitapparat der eingangs beschriebenen Art wird su diesem Zweok erflndungsgemäse so autgebildet, daee der Dlohtpunkt mindestens um das 0,04-fache der Schaufellänge von der unterwaeeereeltlgen Endkante der Leitschaufel entfernt ist» und das· bei einer Leitschaufel der Abstand des aa unterwaeeereeltlgen Teil liegenden Dichtpunktee von der Drehaohse höchstens atm 1,25-faohe dee

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Abstandes des am oberwasserseitigen Teil liegenden Dichtpunktee von der Drehachse beträgt.

Auf diese Weise kann das bei der genannten üblichen Schaufel in Geschlosseneteilung auftretende öffnende Drehmoment verkleinert, zum Verschwinden gebracht oder sogar in ein schlieesendes Drehmoment umgewandelt werden, ohne dass das bei halber Leitapparatöffnung auftretende schllessende Moment wesentlich vergrössert wird.

Eine kleinere, in Längsrichtung etwas das 0,02-fache der Länge des Schaufelprofils betragende Abschrägung der Endkante ist zwar schon bekannt. Diese dient aber nicht der MomentbeeinflUBSung, sondern ist dazu angebracht, eine eindeutige und vor allem eine stumpfere Dichtkante zu erhalten, die sich weniger abnützt.

In der Zeichnung, an Hand welcher die Erfindung näher erläutert wird, sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt. Eb zeigen:

Fig. 1 einen senkrecht zur Drehachse der Leitschaufel verlaufenden Querschnitt durch einen Teil eines bekannten Leitschaufelkranz es. · Fig. 2 einen entsprechenden Querschnitt durch einen erfindung·- gemäseen Leitschaufelkranz,

Fig. 3 ein Diagramm, dessen Ordinate die Dreheoeentt und dessen AbszlBse den Oeffnungswinkel der Leitsohaufeln angibt»

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Fig. 4 einen Ausschnitt aus Figur 2 in grösserea Maeβtab, Fig. 5 bis 9 der Figur 4 entsprechende Aueschnitte für «eitere

Ausführungsformen.

Bei der in Figur 1 gezeigten, bekannten üblichen Ausführung form weist ein Kranz von Leitschaufeln 1, deren Jede um eine Drehachse 2 verdrehbar ist, in der gezeichneten Geschlossen-8teilung Dichtpunkte 3 auf, an denen sich jeweils ein Oberwasser· seitiger Teil 1 einer leitschaufel 1 und ein der Unterwasser-

seitiger Teil 1 einer benachbarten Leitschaufel 1 dichtend berühren. Der Berührpunkt 3 liegt jeweils an der unterwasserseltigen Endkante 4 der Leitschaufel 1. Die Sohaufeln überlappen einander, d.h. die Schaufellänge L ist grosser als die Teilung t des Schaufelkranzes.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten, erfindungsgeaässen Kranz von Leitschaufeln 1 ist der Dichtpunkt 3 Jeweils von der unterwasserseitlgen Endkante 4 der Leitschaufel entfernt, gegen die Drehachse 2 hin verschoben, angeordnet, wobei die Entfernung mehr als das 0,04-faohe der Schaufellänge L beträgt, und wie bei der in der Zeichnung in der Mitte liegenden, ganz gezeichneten Leitschaufel ersichtlich 1st, beträgt der Abstand R de·

am unterwasserseltlgen Teil 1 der Schaufel liegenden Dichtpunktes 3 von der Drehachse 2 weniger al« das 1,25-fache des Abstandes r des am oberwasserseitigen Teil 1 der Sohaufel lie» g«?nden Dichtpunktee 3 von der Drehachse 2. Dabei beträgt die

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Entfernung des Dichtpunktes 3 von der unterwasserseitigen Endkante 4 das 0,11-fache der Schaufellänge I und der Abstand R

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dee am unterwasserseitigen Tell I liegenden Dichtpunktes 3 von der Drehachse 2 ist kleiner als der Abstand r des am Oberwasserseitigen Teil 1 liegenden Dichtpunktes 3 von der Drehachse 2. Die Wirkung lässt sich aus Fig. 3 ablesen, in der die gestrichelte Linie die sohliessenden Momente W und unter der NuIlinie 0 die öffnenden Momente -M der bekannten Schaufel über dem Oeffnungewinkel C^ , die ausgezogene Linie aber die Momente der erfindungsgemässen Schaufel über dem Oeffnungswinkel (^ zeigt. Die erfindungegemässe Schaufel hat im normalen von dem Oeffnungswinkel Null bis etwa zum oberen Schwimmpunkt (Oeffnungswinkel 32 Grad) relohenden Betriebsbereich Schliesetendens. Dabei ist das grösste auftretende Moment der erfindungsgemässen Schaufel.nur unwesentlich grosser als das gröaate im achliessenden Sinne wirkende Moment der bekannten Schaufel. Das grösste, in Geschlossenstellung auftretende in öffnendem Sinne wirkende Moment der bekannten Schaufel ist weggefallen.

Wird die Entfernung des Dichtpunktee 3 von der unterwasserseitigen Endkante nur das 0,05-fache der Schaufellänge L gemacht, wobei bei Beibehalten der Lage der Drehachse beaüglioh dos

Schaufelprofile der Abstand R des am unterwasserseitigen Tell I liegenden Diohtpunktes 3 von der Drehachse auf dae 1,15-fache dee Abetandee r dee am oberwaeseraeitigen Teil 1 liegenden

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Dichtpunktes 3 von der Drehachse 2 steigt, verschieben sich die Verhältnisse In der Welee, dass in Geschlossenstellung noch ein kleines in öffnenden Sinne wirkendes Drehmoment erhalten bleibt, dessen absolute Grosse etwa die Grossen des bei halber Oeffnung im schlleasenden Sinne wirkenden Drehmomentes entspricht.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung 1st - wie Fig. 4 in gröseerem Masstab zeigt - die Lage des Dichtpunktes 3 dadurch gegeben, dass das Strömungsprofil des unterwasserseitlgen Teils

2 1 der Leitschaufel 1 vom Dichtpunkt 3 an gegen die Unterwasser eeitlge Endkante 4 abgeschrägt 1st, so dass am Dichtpunkt eine ausgesprochene Dichtkante gebildet wird. Bei der in Fig. 5 dargestellten AusfUhrungsform 1st eine entsprechende Kante am

χ oberwaseerseitlgen Teil 1 der Leitschaufel vorgesehen, die auf

2 den flach verlaufenden unterwasseraeltlgen Teil 1 der Naohbar schaufel eindeutig aufsitzt.

Bei der Aueführungeform nach Fig. 6 1st ein Wulst 5 am

2 unterwaaserseltlgen Teil 1 der Leitschaufel la Abstand von der unterwaaserseitigen Endkante 4 angebracht, der, wie Fig. 7 eeigt, auch In den oberwasserseitigen Teil 1 der Leitschaufel 1 verlegt werden kann. Bei der Ausführung nach Flg. θ sind sowohl la

2 unterwasserseitlgen Teil 1 , als auch im oberwaseerseitlgen Teil 1 dee Profils der Leitschaufel 1 Wulste 5 angebracht, die einander im Dichtpunkt 3 berühren.

Bei der in Flg. 9 geEeigten Ausführungsform 1st la Profil

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der Leitschaufel 1 Im Bereich des Dichtpunktes 3 eine in die Schaufel eingesetzte Dichtleiste 6 aus dehnbarem Material, beispielsweise Gummi, Neopren oder Nylon, angeordnet.

Die in der Zeichnung mittels kleiner Kreise markierten Dichtpunkte 3 entsprechen Dichtlinien (Pig. 2, 4, 5), Dichtstreifen "(Pig. 6 bis 8), oder Dichtungsbandern (Fig. 9)_t die entlang der ganzen Höhe der Schaufel verlaufen.

Hat die Leitschaufel nicht auf der ganeen Höhe das gleiche Profil, so genügt es unter Umständen, die erfindungegemäase MaBsnahme auf einen Teil der Höhe zu beschränken, wenn nur darauf geachtet wird, dass die Summe der von den einzelnen Höhenteilen stammenden Drehmomente die gewünschte Wirkung ergibt.

Die Zeichnung zeigt Schnitte durch Schaufeln, deren Drehachsen parallel zur Achse der hydraulischen Maschine verlaufen. Die Erfindung lässt sich aber ebenso auf Schaufelkränse mit schräg oder senkrecht zur Achse der hydraulischen Maschine verlaufenden Drehachsen der Schaufeln anwenden.

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Claims

Patentansprüche :

1.) Leitapparat für eine hydraulische Maschine mit einen Kranz von Leitschaufeln, deren jede um eine Drehachse verdrehter ist und welche - gesehen im senkrecht zur Drehachse verlaufenden Querschnitt - in der Geschlossenst ellung einander überlappen, wobei sich jeweils der Oberwasserseitige Teil einer Leitschaufel und der unterwasaereeitige Teil der benachbarten Leitschaufel an einem Dichtpunkt dichtend berühren, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtpunkt (3) mindestens um das o,o4-fache der Schaufellänge (L) von der unterwasserseitlgen Endkante (4) der Leitschaufel (l) entfernt ist, und dass bei einer Leitschaufel (1) der Abstand (R) des am Unterwasserseltigen Teil (1 ) liegenden Dichtpunktee (3) von der Drehachse (2) höchstens das 1,25-fache des Abstandes (r) des an oberwasserseitigen Teil (I¹) liegenden Diohtpunktes (3) von der Drehachse (2) beträgt.

2. Leitapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtpunkt (3) mindestens um das o,o5-fache der Schaufellange (L) von der unterwaeeereeitigen Bndkante (4) der Leitschaufel (1) entfernt ist. 3· Leitappaxsrtnach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, dass

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der Dichtpunkt (3) mindestens um das 0,08-fache der Schaufellänge (L) von der unterwasserseitigen Endkante (4) der Leitschaufel (l) entfernt ist.

4. Leitapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Leitschaufel der Abstand (B) des am unterwasserseitigen Teil (1 ) liegenden Dichtpunktes (3) von der Drehachse (2) höchstens das 1,18-fache dee Abstandes (r) des am oberwasserseitigen Teil (1 ) liegenden Dichtpunktes (3) von der Drehachse (2) beträgt.

5. Leitapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Leitschaufel der Abstand (R) des am unterwasserseitigen Teil (1 ) liegenden Dichtpunktes (3) von der Drehachse (2) kleiner als der Abstand (r) des am oberwasserpeitigen Teil (1 ) liegenden Sichtpunktes (3)von der Drehachse (2) ist.

6. Leitapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Leitschaufel (1) an dem oder den Dichtpunkten ( 3) einen über das Strömungsprofil vorstehenden Wulst (5) aufweist.

7. Leitapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil des unterwaeserseitigen Teile (1 ) der Leitschaufel (1) vom Diohtpunkt (3) an gegen die unterwasaereeitigt Bndkant· (4) hin abgeschrägt let, so da·· am Diohtpunkt (3) «in« Dichtkante gebildet wird.

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8. Leitapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dae Profil des oberwasserseitigen Teils (1 ) der Leitschaufel (1) am Dichtpunkt (3) eine Dichtkante bildet, die auf dem flach verlaufenden unterwaeserseitigen Teil (1 ) der Rachbarschaufel eindeutig aufsitzt.

9· Leitapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Profil der Leitschaufel im Bereich des Dichtpunktee eine Dichtleiste (6) aus dehnbarem Material angeordnet ist.

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