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"Rückführungseinrichtung an Flüssigkeits-Stellmotoren zum Verstellen
der Laufradschaufeln von Wasserturbinen o. dgl.
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Die Erfindung richtet sich auf die sogenannte Rückführung an Flüssigkeits-Stellmotoren
zum Verstellen der Laufradschaufeln von Wasserturbinen, Pumpen o. dgl. welche die
bei der Verstellung mitwirkenden Steuerventile nach erfolgter Verstellung oder während
der Verstellung in die Mittellage zurückführt. Eine derartige Rückführeinrichtung
hat die Aufgabe, eine über die gewünschte Lage hinausgehende Verstellung der Laufradschaufeln
zu vermeiden.
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Es ist berits bekannt, die Maschinenwelle hohl auszubilden
und
in der hohlen Maschinenwelle eine als Rückführorgan dienende, axial verschiebbare
Stellkolbenstange anzuordnen.
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Bei einer bekannten Ausführungsform wird die Axialbewegung der mit
dem Stellmotor gekuppelten Stellkolbenstange durch mit dieser feste Zapfen, welche
durch Schlitze der hohlen Maschinenwelle hindurchragen, auf eine die Welle umgebende
Verstellmuffe übertragen, wobei sich die Zapfen in einer Ringnut der Verstellmuffe
drehen können. Die Axialbewegung der Verstellmuffe wird dann mittels Hebegestänge
auf einen Steuerregler übertragen. Diese Ausführungsform weist jedoch den großen
Nachteil auf, daß sich die Schlitze, durch welche die Zapfen der Stellkolbenstange
greifen, über einen erheblichen Längenbereich der Maschinenwelle erstrecken und
folglich diese stark schwächen, was nur durch eine wesentliche Durchmesservergrößerung
der Maschinenwelle wieder ausgeglichen werden kann. Außerdem unterliegen die Organe
dieser bekannten Rückführeinrichtung, insbesondere die Zapfeh und die Schlitze außerordentlich
starkem Verschleiß.
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Ferner ist bereits eine Rückführeinrichtung bekannt, bei der die für
die Druckölerzeugung der Stellmotore benötigten Pumpen mit der Maschinenwelle umlaufen
und in axialer Richtung mit dem Arbeitskolben des Stellmotors starr ver-
bunden sind. Die Axialbewegung wird hierbei über eine Gleitrolle
und ein Gleitstück auf die Steuervorrichtung übertragen. Wegen der Vielzahl der
rotierenden Teile ist diese Ausführungsart jedoch sehr kompliziert und störanfällig.
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Andere bekannte Rückführeinrichtungen, bei denen die im Inneren der
hohlen Maschinenwelle angeordnete Stellkolbenstange an dem den Schraubenblättern
abgewandten Ende der Machinenwelle herausgeführt und ihre Axialbewegung zur Steuervorrichtung
des Stellmotors weitergeleitet wird, sind in all den Fällen nicht brauchbar, wo
an die Maschinenwelle stirnseitig Mittel zur Kraftübertragung angeschlossen werden
sollen.
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Die vorgenannten Nachteile werden bei einer Rückführenrichtung an
Flüssigkeits-Stellmotoren zum Verstellen der Laufradschaufeln von Wasserturbinen,
Pumpen o. dgl. mit einer in einer hohlen Maschinenwelle axial verschiebbaren Verstell--
spindel-erfindungsgemäß dadurch vermieden, dass an dem dem Stellmotor abgewendeten
Ende der Verstellspindel in an sich bekannter Weise eine Innenzahnstange über ein
Innenritzel eine aus der Turbinenwelle seitlich, vorzugsweise beidseitig hinausgeführt
Ritzelwelle dreht, an deren Außenenden Außenritzel über Außenzahnstangen einen unverdrehbaren
Gleitring
axial verschieben, der in bekannter Weise über einen
Verstellhebel mit dem Steuerventil des Laufschaufel-Stellmotors verbunden ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, den Gleitring um den um eine Verstellwelle
radial schwenkbaren Verstellhebel in einem mit Öl gefüllten Ringraum zwischen'der
Maschinenwelle und dem Maschinengehäuse anzuordnen, wobei man vorzugsweise als Öl
das Drucköl für den Laufschaufel-Stellmotor verwenden kann. Hierdurch läßt sich
die Rückführeinrichtung besonders leichtgängig gestalten und der Verschleiß der
bewegten Teile reduzieren.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Rückführeinrichtung läßt
sich die axiale Bewegung der Verstellspindel seitlich aus der Maschinenwelle herausführen,
so dass diese nicht durch die Getriebe-bzw. Generatorenwelle hindurchgeführt werden
muss. Eine Schwächung der Maschinenwelle bzw. eine Kerbwirkung tritt praktisch nicht
auf, da die Bohrung für den Durchtritt der Ritzelwelle sehr klein ist.
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Weiterhin zeigt sich als Vorteil, dass durch die mögliche Wahl verschiedener
Zahnräder oder-stangen die Übertragung der Bewegung der Verstellspindel innerhalb
der hohlen Maschinenwelle in gewissen Grenzen übersetzt werden kann.
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Auch werden tote Gänge, die für Rüukführeinrichtungen sehr nachteilig
sind, weitgehend ausgeschaltet.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Rückführeihrichtung ist
ferner der, daß sie eine außerordentlich feinfühlige Verstellung bei geringem Verschleiß
der bewegten Teile gestattet.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielsweise
näher erläutert. Es zeigen : Abb. 1 einen Längsschnitt durch eine Turbinenwelle
einer Wasserturbine mit Rückführungselementen, Abb. 2 einen Querschniott durch die
Turbinenwelle mit der Ritzelwelle und dem Gleitring in vergrößerter Darstellung.
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Die in einem Gehäuse lo gelagerte Antriebswelle 11 einer Kaplanturbine
ist längs durchbohrt. Innerhalb dieser Längsbohrung 12 liegt teilweise im gewissen
Abstand von der Bohrungswand ein Rohr 13 für die Zu-und Abführung des Druckmittels
(Öl) zu dem in der Spitze der Turbine angeordneten Stellmotor, der die Verstellung
der Laufradschaufeln
bewirkt. Dieser nicht gezeigte Stellmotor
weist einen mittels Druckmittel verschiebbaren Zylinder auf, der bei seiner Verschiebung
über Gelenkhebel die Laufradschaufeln verstellt.
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Bei der Hin-und Herbewegung des Zylinders des Stellmotors verschiebt
sich auch das an diesem befestigte Rohr 13 innerhalb der Bohrung 12. An seinem dem
Stellmotor abgewendeten Ende ist in bzw. an dem Rohr 13 eine in dessen Längsrichtung
sich erstreckende Innenzahnstange 23 befestigt, die in ein quer zur Längsachse des
Rohres 13 gelagertes Innenritzel 24 eingreift. Dieses Innenritzel 24 sitzt auf einer
aus den beiden Wellenabschnitten 25a und 25b bestehenden Ritzelwelle, die in einer
Querbohrung der Turbinenwelle 11 gelagert ist. Jedes herausragende Ende der Ritzelwellenabschnitte
25a und 25b trägt ein Außenritzel 27a, bzw. 27b, das in je eine seitlich der Turbinenwelle
angeordnete und parallel dazu verlaufende Außenzahnstange 28asz bzw. 28b eingreift.
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Jede Aaßenzahnstange 28a bzw. 28b sitzt in einem Gleitstück 29, das
sich innerhalb eines gegen Drehung festgelegten
Gleitringes 3o
dreht. Mit der Drehung der beiden Außenritzel 27a und 27b verschieben sich die Außenzahnstangen
28a und 28b und damit der Gleitring 30 parallel zur Turbinenwelle 11. An dem sich
längs verschiebenden, aber nicht drehenden Gleitring 30 ist mindestens ein Verbindungsstück
befestigt, z. B. angeschweißt, das aus einer senkrecht zur Gleitringoberfläche stehenden
Platte 31 und einer daran befestigten, zur Platte 31 senkrecht stehenden Nase 32
besteht. An der Nase 32 ist ein Verstellhebel 33 angelenkt, der sich um eine Vertellwelle
34 dreht. Diese Welle 34 ragt aus dem Turbinengehäuse lo heraus und leitet die von
der Rückführeinriohtung der Turbinenwelle übernommene Rückführbewegung des Laufradstellmotors
aus dem Turbinengehäuse heraus auf das bzw. die nicht dargestellten Steuerventile
o. dgl. für die Laufradschaufelverstellung.
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Der Gleitring 30, die Platte 31 mit der Nase 32 und der Verstellhebel
33 liegen in einem Ringraum 35 zwischen der Turbinenwelle 11 und dem Gehäuse lo.
Dieser Ringraum 35 ist beispielsweise mit Öl als Druckmittel gefüllt, das über Bohrungen
36 an der Innenzahnstange 23 vorbei in das Rohr 113 strömt und am vorderen Ende
der Turbine in den einen Zylinderraum des Laufschaufelstellmotors fließt. Das für
den
anderen Stellmotorzylinderraum benötigte Öl strömt aus dem Ringraum 37, der neben
dem Ringraum 35 angeordnet ist, über Bohrungen 38 in den Zwischenraum zwischen der
Bohrung 12, der Turbinenwelle 11 und dem Rohr 13 und aus diesem Zwischenraum in
den anderen Stellmotorzylinderraum des Lauf schaufelstellmotors.
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Die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung der seitlich der Turbinenwelle
herausgeführten Rückführungselemente ist verhältnismäßig einfach. Aufgrund der geringen
Gestänge-bzw. Hebellänge werden tote Gänge weitgehend vermieden und dadurch auch
erreicht, dass ohne wesentliche Zeitdifferenz und Ungenauigkeit die Bewegungsvorgänge
übertragen werden.