DE1761200U

DE1761200U - DEVICE FOR REGULATING WATER TURBINES.

Info

Publication number: DE1761200U
Application number: DE1956P0010800
Authority: DE
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1956-11-30
Filing date: 1956-11-30
Publication date: 1958-02-06

Description

Gebrauchsmuster.Utility model.

Firma Dr. Ing. h. c. F. P o r s c h e KG. Stuttgart-Zuffenhausen, Spitalwaldstr. 2 Einrichtung zur Regelung von Durchströaturbinen.Company Dr. Ing. H. c. F. P o r s c h e KG. Stuttgart-Zuffenhausen, Spitalwaldstrasse 2 Device for regulating flow turbines.

Die Neuerung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung von Lurchströmturbinen mit Hilfe einer Vorrichtung, durch welche dem auf ein Verstellglied wirkenden Wasserdruck ein gleich großer Druck entgegengesetzt wird. The innovation relates to a device for regulating air flow turbines with the help of a device through which the water pressure acting on an adjusting member an equal pressure is opposed.

Gemäß der Neuerung wird dies dadurch erreicht, daß das unter der Wirkung des Reglers stehende Verstellglied durch die hydrostatische Entlastungsvorrichtung ungeachtet ihres Cffnung. sverhältnisses in jeder Stellung annähernd im Gleichgewicht gehalten wird, wobei die hydrostatische Entlastungsvorrichtung und der hegler unabhängig voneinander über einen gemeinsamen Stellhebel auf das Verstellglied einwirken. Dadurch bleibt die aufzuwendende Regelarbeit über den gesamten Regelbereich annähernd konstant, so daß stets gleiche Betrieboverhaltnisse vorhanden sind. Das Verstellglied wird bei Durchetrcmturbinen durch eine Klappe gebildet, welche bündig in der Beaufschlagungswasser führenden Düse anliegt. Dadurch kann der Bauaufwand für die Verstelleinrichtung klein gehalten werden. Die hydrostatische Entlastungsvorrichtung besteht aus einer Druckkammer und einem mit dieser verbundenen Zylinder, dessen Kolben auf das Ubertragungagestänge des Reglers wirkt. Dieser Aufbau sichert ein stoßfreies Arbeiten der Einrichtung. Eine Vereinfachung ergibt sich, wenn ein Teil der Druckkammer durch die das Beaufschlagungswasser führende Düsenwand gebildet wird. According to the innovation, this is achieved in that the under Effect of the regulator stationary adjusting element through the hydrostatic relief device regardless of their opening. ratio in every position approximately in equilibrium is held, with the hydrostatic relief device and the controller being independent act on the adjusting member from one another via a common adjusting lever. Through this the normal energy to be expended remains almost constant over the entire control range, so that the operating conditions are always the same. The actuator will formed in Durchetrcmturbinen by a flap, which is flush in the admission water leading nozzle. This can reduce the construction costs for the adjustment device can be kept small. The hydrostatic relief device consists of one Pressure chamber and a cylinder connected to it, its piston on the transmission rod of the controller is effective. This structure ensures that the facility works smoothly. A simplification results when a part of the pressure chamber through which the application water leading nozzle wall is formed.

Die Druckkammer ist durch Öffnungen oder Schlitze mit der Düse verbunden, wobei die Öffnungen bei Durchströmturbinen im Bereich desfreien Klappenendes angeordnet sind. v In den Zeichnungen, welche zwei Ausführungsbeispiele der Neuerung veranschaulichen, sind Fig. 1 ein Querschnitt durch den Leitapparat einer Durchströmturbine mit der neuartigen Einrichtung und einem Teil des Laufrades, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Regeleinrichtung der Turbine der Fig. 1, in kleinerem Maßstab, und Fig. 3 eine Ansicht einer hydrostatischen Entlastungsvorrichtung mit außenliegender Druckkammer, teilweise im Schnitt mit den umliegenden Teilen der Turbine.The pressure chamber is connected to the nozzle through openings or slots, the openings in the case of throughflow turbines in the area of the free flap end are arranged. v In the drawings, which illustrate two exemplary embodiments of the innovation, FIG. 1 is a cross section through the diffuser of a flow turbine with the novel device and part of the impeller, FIG. 2 is a plan view of the control device of the turbine of FIG. 1, on a smaller scale and FIG. 3 shows a view of a hydrostatic relief device with an external pressure chamber, partially in section with the surrounding parts of the turbine.

Im Gehäuse 1 der Turbine rotiert in bek@nnter Weise ein Laufrad 2, welches am Umfang mit Schaufeln 3 versehen ist. In the housing 1 of the turbine, an impeller 2 rotates in a known manner, which is provided with blades 3 on the circumference.

Dem Laufrad 2 wird unter Vermittlung eines Stutzens 4 über eine Düse 5 Wasser zugeführt, welches die Schaufeln 3 durchströmt.The impeller 2 is mediated by a nozzle 4 via a nozzle 5 water is supplied, which flows through the blades 3.

Die @ände 6, 7 der Düse 5 sind im wesentlichen nach einer Evolvente geformt. In der Düsenwand 6 ist eine Regelklappe 8 ange- ordnet, die in voll geöffnetem Zustand bündig an der and 6 an- liegt. Die Klappe 8 ist mit einer Welle 9 verbunden, welche die Düse durchsetzt und an ihren beiden Enden Stellhebel 10, 10' (Fig. 2) trägt. An den Stellhebeln 10, 101 iat das Übertragungsgestänge 11, 12 eines ölgedämpftenFliehkraftreglers 13 und das Verstellgestänge 14, 15 einer hydrostatischen Entlastungsvorrichtung 16 angelenkt. Die Entlastungsvorrichtung 16 besteht aus einem Zylinder 17 und einer Druckkammer 18. Im Zylinder 17 gleitet ein Kolben 19, dessen @olbenstange 20 mit dem Verstellgestände 14. 15 verbunden ist. Durch eine Leitung 21 steht der Zylinder 17 mit der Druckkammer 18 in Verbindung. Die Kammer 18 besitzt eine zylindrische Form, ist in die Wand 7 der Düse 5 eingelassen und durch einen Deckel 22 verschlossen. Der Deckel 22 und der Zylinder 17 besitzen Anschlußstücke 23,24 für die Verbindungsleitung 21 zur Kammer 18. @ber eine Öffnung 25 ist die Druckkammer 18 mit der das Beaufschlagungswasser führenden Düse 5 verbunden. Die Öffnung 25 ist gegenüber dem freien l. nde der Regelklappe 8 angeordnet.The @ ends 6, 7 of the nozzle 5 are essentially shaped like an involute. A control flap 8 is located in the nozzle wall 6. which, when fully open, are flush with the and 6 lies. The flap 8 is connected to a shaft 9 which the Passes through the nozzle and adjusting levers 10, 10 'at both ends (Fig. 2) carries. The transmission linkage 11, 12 of an oil-damped centrifugal governor 13 and the adjustment linkage 14, 15 of a hydrostatic relief device 16 are articulated to the adjusting levers 10, 101. The relief device 16 consists of a cylinder 17 and a pressure chamber 18. A piston 19 slides in the cylinder 17, the piston rod 20 of which is connected to the adjustment frame 14, 15. The cylinder 17 is connected to the pressure chamber 18 through a line 21. The chamber 18 has a cylindrical shape, is let into the wall 7 of the nozzle 5 and is closed by a cover 22. The cover 22 and the cylinder 17 have connecting pieces 23, 24 for the connecting line 21 to the chamber 18. The pressure chamber 18 is connected to the nozzle 5 carrying the application water via an opening 25. The opening 25 is opposite the free l. nde of the regulating flap 8 is arranged.

Wird die Turbine bei voll geöffneter Regelklappe C in Tätigkeit gesetzt, so strömt das Wasser im wesentlichen ohne Rückwirkung durch den Stutzen 4 in die Lüee 5, durchströmt diese und beaufschlagt die Schaufeln 3 des Laufrades 2. Gleichzeitig wird über einen von der Laufradwelle 26 abgenommenen Riemenantrieb 27 der Fliehkraftregler 13 angetrieben. Wird durch größeren wassers all die gewählte Betriebsdrehzahl der Turbine überschritten, eo tritt durch die erhöhte Umlaufzahl des Riementriebes der Regler in Tätigkeit. Der Regler verstellt unter der Wirkung der Fliehgewichte 28 über das Ubertragungagestänge 11, 12 die Stellhebel 10, 10'und somit die Regelklappe 8 entsprechend der anfallenden Wassermenge entgegen der Strömungrichtung. Durch die Verminderung des Durchflußquerschnittes entsteht in der Düse ein Staudruck, welcher ein Moment auf die Regelklappe ausübt. Der Staudruck bewirkt gleichzeitig, daß ein Teil des Beaut iaanbswassere durch die Öffnung 25 in die Druckkammer 18 strömt, sich dort beruhigt und über die Leitung 21 in den Zylinder 17 gelangt. Im Zylinder 17 übts-das Wasser auf den Kolben 19 dadurch ein Moment aus, das annähernd dem in welchem die RegelklaDue 8 belactet ist* entoprielit. If the turbine is put into operation with the control flap C fully open, the water flows through the nozzle 4 into the port 5 with essentially no reaction, flows through it and acts on the blades 3 of the impeller 2. At the same time, a belt drive removed from the impeller shaft 26 is operated 27 of the governor 13 driven. If all the selected operating speed of the turbine is exceeded due to greater water, the regulator comes into operation due to the increased number of revolutions of the belt drive. Under the action of the flyweights 28, the regulator adjusts the control levers 10, 10 'and thus the control flap 8 via the transmission rods 11, 12, in accordance with the amount of water produced, counter to the direction of flow. By reducing the flow cross-section, a back pressure is created in the nozzle, which a moment on the Control flap exercises. The back pressure also causes a Part of the Beaut iaanbswassere through the opening 25 into the Pressure chamber 18 flows, there calms down and over the line 21 enters the cylinder 17. In the cylinder 17 the water exercises on the piston 19 thereby a moment that is approximately the in which the rule claw 8 is activated * entoprielit.

Liea hat zur Folge, daß der Kolben 19 über die Verstellglieder 14, 15 auf die Stellhebel 10, 10' und somit auf die Regelklappe 8 derart einwirkt, daß dieselbe annähernd im Gleichgewicht gehalten wird. Dadurch sind die Kräfte, welche der Regler aufzubringen hat, im wesentlichen auf die Überwindung des Reibungswiderstandes der Klappenlagerung beschränkt. Andern sich die anfallenden Wassermengen und dadurch die Druckverhältnisse in der Düse, co pflanzt sich die jeweils im Bereich der Regelklappe herrschende Lrucksäule bis in den Zylinder 17 fort und verschiebt den Kolben 19 entsprechend der Regelbewegungen des Übertragungsgestängen 110 129 wodurch über den gesamten Regelbereich, also auch bei geschlossener Klappe, der Bedingung "Kolbenmoment -Klappenmoment" entsprochen ist.Liea has the consequence that the piston 19 via the adjusting members 14, 15 acts on the adjusting lever 10, 10 'and thus on the control flap 8 in such a way that the same is kept approximately in equilibrium. Thereby the forces are which the controller has to apply, essentially to overcoming the frictional resistance the flap storage is limited. The resulting amounts of water change and thereby the pressure conditions in the nozzle, co planted in each case in the area of the control flap The prevailing pressure column continues into the cylinder 17 and moves the piston 19 corresponding to the control movements of the transmission linkage 110 129 whereby over the entire control range, including when the flap is closed, the condition "piston torque -Flap moment "is met.

Die Fig. 3 zeigt im Gegensatz zu der Gußausführung nach den Fig. 1 und 2 eine Wasserturbine in Schw@@ßkenstruktion. Die gleichen Teile sind mit den gleichen, jedoch mit einem Index versehenen Bezugszeichen bezeichnet. In contrast to the cast design according to FIGS. 1 and 2 a water turbine in Schw @@ ßkenstruktion. The same parts are with the the same, but provided with an index reference numerals.

Dem Laufrad 2'wird das Wasser durch eine von den Wänden 6', 7' begrenzte Duse 5' zugeführt. In der D@senwand 6' ist gleichfalls eine Regelklappe 8' angeordnet, die durch eine elle 9'drehbar gelagert ist. Die % elle 9'trgt einen inkel- hebel 29, dessen kürzerer Schenkel 30 mit den Verstellgestänge 31 eines Direktreglers 32 bekannter Bauart und dessen längerer Schenkel 33 mit der beweglich gelagerten Kolbenstange 34 eines hydrostatischen Entlastungszylinders 35 verbunden ist. Es ergibt eich also durch die Entlastungsvorrichtung der weitere Vorteil, daß überhaupt ein unmittelbar wirkender Regler verwendet werden kann. Der Entlastungszylinder 35 ist über eine Leitung 36 mit einer Druckkammer 37 verbunden, welche in Gegensatz zu der beschriebenen Ausführung als selbständiges Bauteil auegeführt ist. Die Druckkammer 37 besteht aus zwei einen Hohlkörper bildenden Freßteilen 38, 39 und ist durch Schraubenbolzen 40 an der Düsenwand 7' angeflanscht. Über ein Anschlußst@c@ 41 und einen Längsschlitz 42 in der Düsenwand 7' steht die Kammer mit der wasserführenden Düse 5' in Verbindung.The water is fed to the impeller 2 'through a nozzle 5' bounded by the walls 6 ', 7'. In the nozzle wall 6 'a control flap 8' is also arranged, which is through a elle 9 'is rotatably mounted. The% elle 9 'has an angle Lever 29, the shorter leg 30 of which is connected to the adjustment linkage 31 of a direct regulator 32 of known design and the longer leg 33 of which is connected to the movably mounted piston rod 34 of a hydrostatic relief cylinder 35. The relief device therefore has the further advantage that a directly acting regulator can be used at all. The relief cylinder 35 is connected via a line 36 to a pressure chamber 37 which, in contrast to the embodiment described, is designed as an independent component. The pressure chamber 37 consists of two seizing parts 38, 39 forming a hollow body and is flanged to the nozzle wall 7 'by screw bolts 40. The chamber is connected to the water-carrying nozzle 5 'via a connection piece 41 and a longitudinal slot 42 in the nozzle wall 7'.

Die Airkungeweise der Einrichtung entspricht der vorstehend beschriebenen Aueführungeform, so daß sich eine weitere Beschreibung erübrigt. The operation of the device corresponds to that described above Execution shape, so that no further description is necessary.

Claims

The innovation is not limited to the illustrated AU8 designs. So z. B. instead of an Zigen relief cylinder for larger lurbien two cylinders

are provided. Protection claims 1.) Device for regulating through-flow turbines with the aid of a device by means of which the water pressure acting on the adjusting member is opposed to an approximately equal pressure, characterized in that the under the action of the controller (13, 32 ) upright adjusting member (8, S ') is kept approximately in equilibrium in every position by a hydrostatic relief device (16, 35) regardless of its opening ratio, the hydrostatic relief device (16, 35) and the controller (13, 32) act independently of one another via a common adjusting lever (10, 29) on the adjusting member (8, 8 ').

2.) Device according to claim 1, characterized in that the adjusting member is formed in flow-through turbines by a flap (8, 8 ') which is flush in the Bcauf- Dohlangangawater-bearing lie (5, 5 ') is applied. 3.) Device according to dnspruch l, thereby marked

draws that the hydrostatic relief device (16, 35) consists of a pressure chamber (18, 37) and a cylinder (17, 35) connected to this, the piston (19) of which on the transmission rods (11, 12) of the regulator ( 13, 32) acts and part of the pressure chamber (18) through which the loading water-bearing Doennd (7) formed Viirà. 4) device according to claim 3, characterized by shows that the pressure chamber (18, 37) with the nozzle (5.5 ')

is connected by openings (25) or slots (42).

5.) Device according to claim 4, characterized in that the Openings (25, 42) in flow-through turbines in the area of the free flap end (8, 8 ') are arranged.