DE1528789B2 - Fremdgesteuerte Laufschaufelregelung für Schöpfwerkspumpen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine fremdgesteuerte Lauf- angeordnet ist und zur Zuführung von Druckwasser

schaufelregelung für überflutbare Schöpfwerks- zur Betätigung der. hydraulischen Verstelleinrichtung

pumpen mit Antrieb durch Unterwassermotoren, auf mit Selbstverriegelung der eingestellten Laufschaufel-

deren Welle der Verstellpropeller befestigt ist. lage auf der Nabe drehbar eine Buchse angeordnet

Es ist üblich, für die Hydraulik der bisher bekann- 5 ist, die zwei Ringnuten besitzt, die einerseits mit den ten Verstellpropeller Öl als Steuerflüssigkeit zu ver- Steuerleitungen zur Zu- bzw. Ableitung des Druckwenden. So ist z.B. eine über in der Propellernabe wassers verbunden sind, andererseits in den Ebenen angebrachte Getrieberäder bewirkte Verstellung der von Kanälen in der Nabe liegen, die mit den Enden Propellerflügel bekannt, wobei die Getrieberäder über des Steuerzylinders der Verstelleinrichtung verbunden ein zwischengeschaltetes Steuerradgetriebe von einer io sind. Etwaige Leckverluste in der Dichtung zwischen kleinen Ölturbine angetrieben werden. Die ölturbine den Steuerleitungen und der Propellernabe sowie in selbst ist in einem Gehäuse, was an der Propellernabe der Dichtung der Verstellwelle in der Nabe können befestigt ist, untergebracht. Die Ölzu- bzw. -abfüh- dabei ständig durch Frischwasser ergänzt werden. Die rung geschieht über eine in der hohlen Antriebswelle Steuerflüssigkeit kann aus einer beliebigen Wassergelagerte starre Zuführungsleitung bzw. die hohle 15 leitung von genügend hohem Druck entnommen Antriebswelle selbst. Alle Steuerelemente befinden werden. Es kann aber auch ein besonderes Steuersich außerhalb der Propellernabe. Abgesehen davon, pumpenaggregat vorgesehen sein, das ebenso wie die daß eine solche Verstelleinrichtung recht aufwendig Schöpfwerkspumpe als Unterwasseraggregat ausist, wird sie mit Drucköl betrieben, was eine beson- geführt ist. Da in einem solchen Fall die Steuerflüssigdere Abdichtung bei einem Einsatz zur Wasserförde- ao keit bis auf etwaige Leckverluste der Steuereinrichrung erfordern würde. Bei mit verstellbaren Blättern tung nicht verbraucht wird, braucht die Steuerpumpe ausgeführten Kaplanturbinen ist es bekannt, innerhalb nur für geringe Wassermengen bei genügend hohem der hohlen Turbinenwelle durch Öldruck beauf- Druck ausgelegt zu sein. Andererseits ist es bei dem schlagte Verstellelemente anzuordnen. Hierbei ist be- Vorschlag nach der Erfindung nicht mehr erforderreits vorgeschlagen worden, die ölzuführung über 25 Hch, ungewöhnlich hoher Anforderungen an die Dich-Umfangsnuten im Wellenlager der hohlen Welle zu- tungen selbst zu stellen, da. Wasser als Hydraulikzuführen und die Steuerung der Zu- bzw. Abfuhr flüssigkeit billig ist und die Förderflüssigkeit nicht durch eine die beiden Ölströme trennende Buchse, verunreinigen kann. Dagegen müssen innerhalb der befestigt an der Kolbenstange, durchzuführen. Die Steuerorgane selbst Flüssigkeitsverluste soweit wie Verwendung des ölgeschmierten Führungslagers als 30 möglich vermieden werden, damit sich nicht infolge Ölzuführungselement über Umfangsnuten zu den Ver- solcher innerer Verluste die Verstelleinrichtung und Stellelementen ist ebenfalls bekannt. Gemeinsam ist damit der Verstellpropeller unbeabsichtigt verstellt, diesen Einrichtungen jedoch, daß sie eine sorgfältige Deswegen besteht die hydraulische Verstelleinrichtung Abdichtung aller ölführenden Teile erfordern, weil nach einem weiteren Merkmal der Erfindung aus unter allen Umständen vermieden werden muß, daß 35 einem Steuerzylinder mit einem Steuerkolben und öl in das zu fördernde Wasser gelangt. Die Dichtun- einem Arbeitszylinder mit einem Arbeitskolben, gen müssen dauernd zuverlässig dicht sein und blei- welche Elemente in einem gemeinsamen Gehäuse ben, weil die Pumpwerke meist unter Wasser fest ein- untergebracht sind. Der Steuerzylinder ist mit dem gebaut werden, wo sie in langen Zeitabständen nicht Arbeitszylinder durch zwei Kanäle verbunden, von mehr zugänglich sind. Zwar können etwaige Leck- 40 denen der eine durch ein Rückschlagventil gegen das Verluste durch irgendwelche Vorkehrungen auch von Austreten von Steuerflüssigkeit gesperrt ist und der außen her ergänzt werden. Es handelt sich bei der andere durch den Steuerkolben mit seiner Bohrung Dichtung aber weniger um die Sorge, wie das Lecköl als Umgehungsleitung zu dem Rückschlagventil gewieder ersetzt wird, als wo es hingelangt. Zwar ist schaltet werden kann. Dabei ist die Anordnung gemäß eine mit Wasser beaufschlagte Stellvorrichtung zur 45 der Erfindung so getroffen, daß die Umgehungskanäle Nachstellung von Laufschaufeln für Kreiselmaschinen im Steuerzylinder und die Bohrungen im Steuerkolben bereits bekannt, jedoch handelt es sich hier nicht um in der Mittelstellung des Steuerkolbens gegeneinander eine fremdsteuerbare Vorrichtung zur Verstellung der versetzt und daher die Umgehungskanäle verschlossen Schaufeln einer Kreiselmaschine, sondern um eine . sind, während der Steuerkolben in einer Endstellung Nachstelleinrichtung zur Anpassung der Lauf- 5° einen Umgehungskanal und in einer ,anderen Endschaufelstellung an den Gegendruck des beaufschla- Stellung den anderen Umgehungskanal mit den Steuergenden bzw. geförderten Wassers auf optimalen Lei- leitungen verbindet.

stungsbereich. Da bei derartigen Verstelleinrichtungen Die Steuerleitungen sind in weiterer Ausbildung keine Kraftmittel von außen dem Verstellpropeller zu- der Erfindung an einen Steuerumschalter angeschlos- bzw. abgeführt wird, ist sie nicht zu einem 55 sen, der sie in seiner Mittelstellung schließt und in Einsatz zur Fremdsteuerung z. B. von Schöpf- seinen beiden Endstellungen die Drucksteuerleitungen werkspumpen geeignet. Der bekannten Vorrichtung mit der Vorderseite des Steuerzylinders und die Entermangelt es auch jeglicher Vorrichtung zur Fest- lastungssteuerleitung mit der Rückseite des Steuerstellung der Schaufeln nach beendetem Verstell- Zylinders bzw. umgekehrt verbindet. Der Steuervorgang. 60 kolben steht vorzugsweise auf beiden Seiten unter der

Dem Gegenstand des Anspruchs 1 liegt die Auf- Einwirkung von Federn, so daß er, wenn er sich selbst gäbe zugrunde, eine Laufschaufelregelung der ein- überlassen bleibt, seine Mittellage einnimmt. Infolgegangs erläuterten Art zu schaffen, bei der die dessen schließt der Steuerkolben nach jeder Einstel-Schwierigkeiten, die mit der Verwendung von öl als lung des Verstellpropellers in seiner Mittellage beide Hydraulikflüssigkeit verbunden sind, nicht auf- 65 Umgehungsleitungen, während die beiden anderen treten. Kanäle durch ihre Rückschlagventile verschlossen

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Ver- sind. Daher kann sich der Arbeitszylinder auch dann

Stelleinrichtung in der Nabe des Verstellpropellers nicht unbeabsichtigt verstellen, wenn zwischen den

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Steuerleitungen und der Propellernabe größere Leck- rung 35 in der Ebene der Ringnut 20 und läßt nun-

verluste auftreten. Die Verstellwelle in der Nabe mehr die Steüerflüssigkeit durch die Entlastungs-

durch eine Stopfbuchse zu dichten, bereitet bei den Steuerleitung 25 entweichen. Infolgedessen schiebt

geringfügigen Bewegungen der Verstellwelle keine sich jetzt der Arbeitskolben nach links und verstellt

Schwierigkeiten, zumal die Dichtung keine große 5 in entsprechendem Sinn über das Gestänge 11,12,13,

Rolle spielt, weil die Propellernabe allseitig mit Was- 14 den Schaufelzapfen 14.

ser umspült ist und nur an den Schaufelzapfen Un- Die Verstellung erfolgt allmählich, und zwar so dichtigkeiten aufweisen könnte, die der Stopfbuchse lange, bis der Steuerumschalter 23 in seine Mittellage für die Verstellwelle nachgeschaltet sind. zurückgeführt wird. Dann kehrt auch der Steuerin der Zeichnung ist eine Propellernabe mit Ver- io kolben 5 unter der Wirkung seiner Federn in seine Stellpropeller und einer Verstelleinrichtung nach der Mittelstellung zurück und verschließt die Umgehungs-Erfindung, beispielsweise im Längsschnitt, zum Teil leitung 33, ohne die Umgehungsleitung 29 zu öffnen, schematisch dargestellt. Diese kann vielmehr erst dadurch geöffnet werden, Die z. B. mit einem elektrischen Unterwassermotor daß der Steuerumschalter 23 aus seiner Mittellage um gekuppelte Propellerwelle 1 ist mit der Propeller- 15 45° in die gegenüber der gezeichneten Stellung um nabe 2 durch eine Kupplung verbunden. Die Propel- 90° versetzte Stellung gebracht wird. Dann wird die lernabe 2 kann aus mehreren Teilen zusammengesetzt Rückseite 38 des Steuerzylinders 4 mit der Drucksein, die in ihrer Gesamtheit einen fugendichten Kör- steuerleitung 24 verbunden. Der Steuerkolben 5 beper bilden. Deswegen ist die Nabe als ein Ganzes dar- wegt sich nach rechts, und die Druckflüssigkeit wirkt gestellt. Die Nabe ist in einer Buchse 3 gelagert. In s» über den Kanal 31 und das Rückschlagventil 32 auf der Nabe 2 als einem gemeinsamen Gehäuse ist ein die Rückseite 39 des Arbeitskolbens 7. Aber auch in Steuerzylinder 4 mit seinem Steuerkolben 5 und ein diesem Fall kann der Arbeitskolben 7 dem Druck Arbeitszylinder 6 mit seinem Arbeitskolben 7 vor- noch nicht folgen, weil die Steuerflüssigkeit auf der gesehen. Der Arbeitskolben 7 betätigt über seine in Vorderseite 37 des Arbeitskolbens 7 durch den Kanal einer nicht näher bezeichneten Stopfbuchse üblicher 35 28 wegen des Rückschlagventils 27 nicht entweichen Bauart geführte, als Verstellwelle dienende Kolben- kann und auch nicht durch den Umgehungskanal 29 stange 8, die in einem Lager 9 in der Nabenkappe 10 fließen kann, solange der Steuerkolben 5 noch nicht gelagert ist, ein Verstellkreuz 11. Dieses wirkt mittels in seine rechte Endstellung gelangt ist, weil er erst seiner Lasche 12 auf einen Schwenkhebel 13 ein, der dann die Bohrung 34 in die Ebene der Ringnut 19 auf dem Schaufelzapfen 14 sitzt und diesen verdrehen 30 bringt und erst dann die Steuerflüssigkeit über die kann. Es kann für die Umwandlung der Längs- Vorderseite 36 des Steuerzylinders 4, die Ringnut 17, verschiebung des Kolbens 7 in eine Drehbewegung den Kanal 26, die Ringnut 15 in der Buchse 3, die der Schaufelzapfen 14 auch jede andere bekannte Steuerleitung 21, durch den Steuerumschalter 23 (in Bauart Verwendung finden. In der Buchse 3 sind seiner um 90° gegenüber der gezeichneten Stellung Ringnuten 15 und 16 vorgesehen. In dem Steuer- 35 versetzten Lage) durch die Entlastungssteuerleitung zylinder 4 sind in ähnlicher Weise weitere Ringnuten 25 entweichen kann. In dieser Stellung des Steuer-17, 18, 19 und 20 eingedreht. In die Ringnuten 15 Umschalters erfolgt dann eine Verstellung der Propel- und 16 münden Steuerleitungen 21 und 22. Diese lerflügel so lange, wie der Steuerumschalter in seiner können über einen Steuerumschalter 23 mit der Stellung verharrt. Erst wenn der Steuerumschalter Drucksteuerleitung 24 und der Entlastungssteuer- 40 durch Zurückdrehen in seine Mittellage um 45° die leitung 25 oder umgekehrt verbunden werden. Wird Steuerleitung 21 und 22 geschlossen hat, bleibt der der Steuerschalter 23 um 45° gedreht, so smd alle Arbeitskolben 7 in der erreichten Stellung stehen, und Leitungen geschlossen. In der gezeichneten Stellung die Flügel des Verstellpropellers behalten die erdes Steuerumschalters 23 ist die Drucksteuerleitung reichte Einstellung bei. Der Steuerkolben 5 kehrt wie-24 über die Steuerleitung 21, die Ringnut 15 und den 45 der in seine Mittellage zurück, und alle Leitungen Kanal 26 mit der Vorderseite 36 des Steuerzylinders und Kanäle im Innern der Verstelleinrichtung sind verbunden. Die Druckflüssigkeit schiebt einerseits verschlossen.

den Steuerkolben 5 nach links, andererseits gelangt Wesentlich für die Erfindung ist die Verwendung sie über das Rückschlagventil 27 in den Kanal 28 und von Wasser als hydraulische Flüssigkeit für die hyin die Vorderseite 37 des Arbeitszylinders 6. Sie wirkt 5° draulische Verstelleinrichtung bei einer überflutbaren, auf den Arbeitskolben 7 e^;n, kann diesen aber noch von einem elektrischen Unterwassermotor angetrienicht bewesen, weil die Flüssigkeitsfüllung auf der benen Pumpenanlage. Die Pumpe für den Hydraulik-Rückseite 39 des Arbeitskolbens noch nicht aus- kreis ist ebenfalls überflutbar und entweder mit einem weichen kann. Denn obwohl die Rückseite des elektrischen Unterwassermotor der nassen Bauart ge-Arbeitskolbens 7 mit der Entlastungssteuerleitung 25 55 kuppelt oder in der Nähe des Antriebmotors unter über den Steuerumschalter 23, die Steuede'tuns 22, Wasser angeordnet.

die Ringnut 16, den Kanal 31 über das Rückschlag- Ein weiteres besonderes Merkmal der Erfindung ventil 32 verbunden ist, kann sich die Rückseite des ist es, daß die Hydraulik nur während der Verstellung Arbeitszylinder nicht entleeren, weil das Rückschlag- läuft. Nach Erreichung der gewünschten Propellerventil 32 das Austreten von Steuerflüssipkeit verhin- 60 flügeleinstellung wird sie abgeschaltet. Dies ergibt dert. Auch über die Umgehungsleitung 33 kann die eine besonders gute Wirtschaftlichkeit.
Steuerflüssigkeit noch nicht austreten, weil der Steuer- Die durch d^:e Erfindung gelehrte Verwendung von kolben 5 in seiner Mittellage die Umgehungsleitung Wasser als Hydraulikflüssigkeit verhindert mit Sicher-33 verschließt. Erst wenn der Steue-kolben 5 infolee heit die Verschmutzung des geförderten Wassers mit der Druckflüssigkeit auf seiner Vorderseite 36 <?egen 65 öl, was gerade im Hinblick auf die bekannten, durch den Zwang seiner nicht näher bezeichneten, ihn in Verunreinigung des Grundwassers durch Ol entder Mittelstellung haltenden Federn seine Endstellung stehenden Schwierigkeiten einen ganz wesentncnen nach der linken Seite hin erreicht hat, liegt die Boh- Fortschritt darstellt.

Claims (5)

^Patentansprüche:

1. Fremdgesteuerte Laufschaufelregelung für überflutbare Schöpfwerkspumpen mit Antrieb durch Unterwassermotoren, auf deren Welle der Verstellpropeller befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung in der Nabe (2) des Verstellpropellers (14) angeordnet ist. und zur Zuführung von Druckwasser zur ■ Betätigung der hydraulischen Verstelleinrichtung mit Selbstverriegelung der eingestellten Lauf- ία schaufelläge, auf der Nabe (2) drehbar eine Buchse (3) angeordnet ist, die zwei Ringnuten (15 und 16) besitzt, die. einerseits mit den Steuerleitungen (21 und 22) zur Zu- bzw. Ableitung des Druckwassers verbunden sind, andererseits in den Ebenen von Kanälen (26 und 30) in der Nabe liegen, die mit den Enden (36, 38) des Steuerzylinders (4) der Verstelleinrichtung verbunden sind. ·· · ; :■

2. Laufschaufelregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerzylinder (4) mit dem Steuerkolben (5) und der Arbeitszylinder (6) mit dem Arbeitskolben (7) in einem gemeinsamen Gehäuse (2) untergebracht sind, wobei die ^Vorderseite (36) des Steuerzylinders mit der Vorderseite (37) des Arbeitszylinders bzw. deren »5 Rückseiten durch je zwei Kanäle (28,29 und 31, 33) verbunden sind, von denen jeweils der eine (28,31) durch ein Rückschlagventil (27,32) gegen das Austreten von Steuerflüssigkeit gesperrt ist und der andere durch den Steuerkolben (5) mit seinen Bohrungen (34, 35) als Umgehungsleitung zu den Rückschlagventilen schaltbar ist.

3. Laufschaufelregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungskanäle (29, 33) im Steuerzylinder (4) und die Bohrungen (34, 35) im Steuerkolben (5) in der Mittelstellung des Steuerkolbens gegeneinander verschoben und daher die Umgehungskanäle (29, 33) verschlossen sind, während in der einen Endstellung des Steuer- ". kolbens (5) der eine Umgehungskanal (29) und in der anderen Endstellung der andere Umgehungskanal(33) mit den Steuerleitungen (21 und 22) in Verbindung steht.

4. Laufschaufelregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitungen (21; 22) durch einen Steuerumschalter (23) in seiner Mittelstellung geschlossen sind, in den Endstellungen' die Drucksteuerleiturig (24) mit der Vorderseite (36) des Steuerzylinders und die Entlästungssteuerleitung (25) mit der Rückseite (38) des Steuerzylinders verbunden ist bzw. umgekehrt. ■"

5. Laufschaufelregelung nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (5) auf beiden Seiten'so gefedert ist, daß er, wenn er sich selbst überlassen ist, seine Mittellage einnimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen