DE1628091B2 - Hydraulisches turbinenlaufrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Turbinenlaufrad mit verstellbaren Schaufeln und an den Schaufeln angebrachten Zusatzklappen, die aus der Schaufelebene herausschwenkbar sind.

Beim Betrieb hydraulischer Turbinen tritt das Problem auf, die Synchrondrehzahl des Generators zu erreichen, so daß die Netzlast angelegt werden kann. Ein besonderes Problem tritt dann auf, wenn der Turbinenläufer und der Generator mit einer Drehzahl umlaufen, die oberhalb der Synchronleerlaufdrehzahl liegt. Das kann bei einer Propellerturbine auftreten, die verstellbare, einander überlappende Schaufeln besitzt, so daß es unmöglich ist, die Schaufeln in eine vollständig ebene Stellung zu bringen. Sind die Schaufeln nicht vollkommen eben einstellbar und ist die Einrichtung unbelastet, kann durch das zwischen den Turbinenschaufeln hindurchströmende Wasser der Generator mit einer Drehzahl umlaufen, die oberhalb der Synchrondrehzahl des Systems liegt.

Ist die Turbinenanlage mit Stautoren versehen, kann der Wasserstrom soweit verringert werden, daß die Synchrondrehzahl erreicht wird. Jedoch tragen bei einigen Anlagen Stautore wesentlich zu den Kosten der Turbine bei, so daß es wünschenswert ist, andere, weniger aufwendige Einrichtungen anzuwenden, durch die die Drehzahl der unbelasteten Turbine herabgesetzt werden kann.

Bei einem Turbinenläufer sind schwenkbare Zusatzklappen bekannt (US-PS 23 82108), die um die Läufernabe getrennt in einem axialen Abstand von den Hauptschaufeln angeordnet und in ihrer Normalstellung in der Nabe durch einen Nabenring gehalten sind. Bei Überschreiten einer Grenzdrehzahl wird aufgrund der auf die Zusatzklappen einwirkenden Fliehkraft der Ring an einer vorgesehenen Schwächung gesprengt, wodurch die Zusatzklappen in den Ströfnungskanal gelangen können und dann eine Bremswirkung am Läufer hervorgerufen wird. Bei einer derartigen Einrichtung kann der Zeitpunkt eines Auslösens der Schwenkbewegung der Klappen nur sehr ungenau vorbestimmt werden, und es sind die einmal ausgeschwenkten Klappen in ihre Normalstellung nur bei Stillstand der Anlage durch eine aufwendige Montage eines neuen Rings zurückführbar.

Aus der DT-Gbm 16 97 340 ist ein hydraulisches

Turbinenlaufrad mit verstellbaren Schaufeln und an den ■Schaufeln angebrachten Zusatzklappen der eingangs genannten Art bekannt, wobei eine Drehzahlverringerung durch Herausschwenken der Zusatzklappen aus der Schaufelebene erzielt werden kann. Das Schwenken wird jedoch von einem konstruktionsaufwendigen Antriebsaggregat vorgenommen, das in der Läufernabe angeordnet ist und im Betrieb mit dem Läufer umläuft. Aufgrund der im Betrieb wirksamen Fliehkräfte sind Funktionsstörungen im Antriebsaggregat nicht auszuschließen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines hydraulischen Turbinenlaufrades der eingangs genannten Art, bei dem die Zusatzklappen auf eine äußerst einfache und betriebssichere Weise verstellt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Zusatzklappen jeweils durch an der jeweils benachbarten Schaufel vorgesehene Anschlagelemente unmittelbar betätigbar sind. Erfindungsgemäß werden somit durch die Verstellbewegung der Schaufeln die Zusatzklappen in und aus der Schaufelebene herausgeschwenkt, so daß ein gesondertes Antriebsaggregat für die Zusatzklappen entfallen kann. Das Herausschwenken erfolgt selbsttätig und funktionssicher, und es ist für die Schwenkbewegung nur eine im Aufbau einfache Anschlageinrichtung erforderlich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Verringerung der Leerlaufdrehzahl eines Turbinenläufers geeignet, wobei die Leerlaufdrehzahl auf oder nahe der Synchrondrehzahl eines Generators gehalten und eine Netzlast ohne Beschädigung der Anlage an den Generator angelegt werden kann.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Zusatzklappe an der Hinterkante der Schaufel angelenkt ist.

Das Anschlagelement kann eine Flosse aufweisen, die in axialer Richtung von der Vorderkante der Schaufel absteht

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein hydraulisches Turbinenlaufrad gemäß der Erfindung, und

Fig.2 eine Teilansicht, gesehen in Richtung der Pfeile H-II der Fig.l.

Die Zeichnung zeigt einen hydraulischen Turbinenläufer, der in der Mitte eine Nabe 6 aufweist. An dieser Nabe sind in bekannter Weise mehrere radial abstehende Schaufeln 7 schwenkbar angebracht. Diese Schaufeln können mit irgendeiner bekannten Einrichtung versehen sein, mit der sie zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung verstellbar sind. Eine solche Einrichtung zur Schaufelverstellung ist beispielsweise in der US-PS 21 45 805 erläutert

Nehmen die Schaufeln die geschlossene Stellung ein, überlappen sich benachbarte Schaufeln. Da die Schaufein im radial inneren Bereich dicker sind und eine besondere, strömungsgünstige Form aufweisen, bleibt zwischen Teilen benachbarter Schaufeln ein Spalt frei. Ist die Turbinenanlage unbelastet, bewirkt das zwischen den Schaufeln hindurchtretende Wasser häufig, daß der Läufer und der Generator mit einer Drehzahl umlaufen, die oberhalb der Synchrondrehzahl des Generators liegt Wenn dadurch auch keine Gefahr für den Läufer oder den Generator hervorgerufen wird, so müssen doch Einrichtungen vorgesehen werden, um diese Drehzahl herabzusetzen, bevor die Einrichtung belastet werden kann.

An der Hinterkante 9 jeder einzelnen Laufschaufel ist eine Zusatzklappe 8 angebracht. Die Klappen sind an

den Schaufeln in irgendeiner Weise schwenkbar befestigt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Klappen mittels eines Zapfens 11 an die Schaufeln angelenkt.

Um die Klappen zwangsweise in einer Stellung zu halten, in der sie die Drehzahl des Läufers verringern, ist an der Vorderkante der jeweils benachbarten Schaufel eine Flosse 12 angebracht. Diese Flossen berühren die Klappen 8, wenn die Schaufeln in die geschlossene Stellung bewegt werden, wodurch die Klappen in die in F i g. 2 gestrichelt gezeichnete Stellung gedruckt werden. In dieser Stellung erzeugen die Klappen einen Widerstand, wodurch die Drehzahl des Läufers herabgesetzt wird.

In der offenen Stellung der Schaufeln kommen die Flossen 12 nicht mit den Klappen 8 in Berührung, so daß der Turbinenläufer in der üblichen Weise wirkt. Das Profil der Klappen ist so gewählt, daß durch die auf die Turbinenschaufeln einwirkenden hydraulischen Kräfte die Klappen die hydraulischen Eigenschaften des Läufers nicht stören.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydraulisches Turbinenlaufrad mit verstellbaren Schaufeln und an den Schaufeln angebrachten Zusatzklappen, die aus der Schaufelebene heraus schwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzklappen (8) jeweils durch an der jeweils benachbarten Schaufel (7) vorgesehene Anschlagelemente (12) unmittelbar betätigbar sind.

2. Hydraulisches Turbinenlaufrad nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzklappe (8) an der Hinterkante (9) der Schaufel (7) angelenkt ist.

3. Hydraulisches Turbinenlaufrad nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement eine Flosse (12) aufweist, die in axialer Richtung von der Vorderkante der Schaufel (7) absteht