DE219988C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

. PATENTSCHRIFT

- JVl 219988 KLASSE 88«. GRUPPE

BRIEGLEB, HANSEN & CO. in GOTHA.

Wasserschloßsicherung. Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. Mai 1909 ab.

Wird eine Wasserkraftanlage aus einem in beträchtlicher Entfernung liegenden Stausee gespeist, so empfiehlt es sich häufig, zur Verkleinerung der Druckschwankungen beim Regeln der Turbinen in möglichster Nähe derselben einen Hochwasserbehälter auszuführen, der bei plötzlichem Kraftbedarf eine gewisse Wassermenge bereithält bzw. in der Lage ist, bei raschem Abschluß der Turbinen die Wasserenergie des

ίο Zulauf Stollens aufzunehmen.

Dieser Hochbehälter, der den Namen Wasserschloß führt, muß demnach so reichlich bemessen werden, daß die genannte Energieabgabe bzw. -aufspeicherung stattfinden kann,

ohne seine volle Entleerung bzw. ein Überfluten seiner Mauerkrone herbeizuführen. Seine Abmessungen hängen, abgesehen von den Größenverhältnissen der Anlage, in letzter Linie davon ab, in welchem Maße und in weleher Zeit Schwankungen in der Kraftentnahme zu erwarten sind. Bei großen Anlagen ist ein plötzliches Ein- oder Ausschalten des ganzen Werkes so gut wie ausgeschlossen. Es würde daher unwirtschaftlich sein, die Größe des Wasserschlosses für diesen Fall festzulegen;' man wird vielmehr nur die zu erwartenden stärksten Belastungsänderungen der Rechnung zugrunde legen. Auf der anderen Seite verlangt aber die Sicherheit der Anlage, daß auch die denkbar größte Belastungsänderung, auch wenn sie noch so unwahrscheinlich scheint, in den Bereich der Betrachtung gezogen werde, denn wenn eine Belastungsänderung erfolgt, welche erheblich größer ist als diejenige, welche der Bemessung des Wasserschlosses zugrunde gelegt war, so wird, wenn es sich um eine Be-40

lastung handelt, das Wasserschloß entleert und Luft in die zu den Turbinen führende Rohrleitung eingesogen werden, wodurch sehr heftige und gefährliche Wasserschläge entstehen, während umgekehrt bei einer Belastung das über die Mauerkrone überlaufende Wasser Zerstörungen verursachen kann. Bei der Konstruktion des Turbinenreglers müssen daher unbedingt Vorkehrungen getroffen werden, welche die Sicherheit des Werkes auch bei ganz außergewöhnlichen Belastungsänderungen gewährleisten.

Dieser Forderung könnte dadurch genügt werden, daß die größte Geschwindigkeit, mit welcher der Regler die Turbine öffnen und schließen kann, sehr niedrig gewählt wird. Bei der Berechnung der größten dafür zulässigen Geschwindigkeit zeigt es sich jedoch, daß dann die zulässige Höchstgeschwindigkeit außerordentlich klein sein muß; bei den meist in Frage kommenden Größenverhältnissen erreicht man z. B. mit einer Vergrößerung die Schluß- bzw. Öffnungszeit von dem ohne Rücksicht auf das Wasserschloß zulässigen Werte von etwa 2 Sekunden auf 10 und 20 Sekunden noch keine merkliche Verkleinerung der Spiegelschwankungen; erst eine Vergrößerung der Schluß- bzw. Öffnungszeit auf 100 bis 200 und mehr Sekunden setzt die Größe der Spiegel-Schwankungen wirksam herab. Ein Regler mit derartig kleiner Regelgeschwindigkeit kann aber bei den betriebsmäßig vorkommenden kleineren Belastungsänderungen, bei denen mit Rücksicht auf die Spiegelschwankungen im Wasserschloß auch eine schnelle Regelbewegung zulässig wäre, nicht mit der erforderlichen Schärfe

eingreifen. Der Regler muß vielmehr derart gebaut sein, daß er zwar die kleineren betriebsmäßig auftretenden Belastungsänderungen schnell ausgleicht, daß er aber von außergewöhnlich großen Belastungsänderungen nur einen Teil schnell ausgleicht und den . Rest nur ganz langsam nachholt, um keine zu große Spiegelschwankung im Wasserschlosse zu erzeugen. Eine Vorrichtung, welche diese Forderung bei hydraulischen Turbinenreglern erfüllt, ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

In den Fig. ι bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel

der Erfindung dargestellt, und zwar ist Fig. 1 ein Schnitt durch die Vorrichtung, Fig. 2 ebenfalls ein Schnitt durch die Vorrichtung für eine andere Stellung; Fig. 3 zeigt schematisch den Zusammenhang der Vorrichtung mit den anderen Bestandteilen des Reglers.

In Fig. 3 ist 1 der Windkessel des Reglers, aus dem durch die Rohrleitungen 2 und 4 das Drucköl zum Steuerventil 5 des Reglers geleitet wird, wobei es die Drosselvorrichtung 3 durchströmen muß. Das Steuerventil 5 verteilt in bekannter Weise das Druckmittel auf die beiden Seiten des Arbeitszylinders 8; an die Kolbenstange 9 ist der Leitapparat der Turbine oder eine Drosselklappe usw. angeschlossen; die andere Kolbenstange 10 steht in Verbindung mit der Sicherungsvorrichtung, welche den Gegenstand der Erfindung bildet.

Die Sicherungsvorrichtung ist in Fig. 1 in ihrer Mittelstellung dargestellt. 2 und 3 sind die bereits erwähnten, vom Windkessel zum Steuerventil führenden Rohrleitungen. 30 ist eine runde Stange, in welcher bei 11 eine Eindrehung angebracht ist, welche durch die beiden steuernden Kanten 12 und 13 begrenzt wird. Das linke Ende der Stange 30 ist in der zylindrischen Bohrung des Gehäuses 14 längsverschieblich und drehbar geführt; in _;der gezeichneten Mittelstellung der Stange 30 sind die beiden Rohrleitungen 2 und 3 miteinander durch die Eindrehung 11 verbunden. In der Mitte der Stange 30 ist ein Doppelkegelrad 15 auf der Stange längsverschieblich, aber nicht drehbar gelagert. Die Federn 16 und 18 mit ihren Federtellern 17 und 19 suchen das Kegelrad stets in die in Fig. 1 gezeichnete relative Mittellage zur Stange 30 zu schieben. In dem festen Lager 20 ist die Welle 21 des Kegelrades 22 gelagert; in der Mittelstellung des Doppelkegelrades 15 findet kein Eingriff zwischen 15 und 22 statt; bei jeder Verschiebung von 15 kommen jedoch 15 und 22 auf der einen oder auf der anderen Seite zum Eingriff. Die Welle 21 wird durch irgendein Mittel in ständige langsame Umdrehung versetzt, z. B. durch eine Riemenscheibe. Das rechte Ende der Stange 30 ist nochmals durch das feste Lager 23 geführt; am rechten Ende der Stange ist ferner eine achsiale Bohrung ausgenommen, die mit Muttergewinde versehen ist, in dem sich die Schraubenspindel 24 schraubt. Die Spindel 24 trägt an ihrem rechten Ende ein Auge, durch welches sie an die Kolbenstange 10 (Fig. 3) abgeschlossen ist. Wenn das Gewinde von 24 als Rechtsgewinde ausgeführt wird, muß die Welle 21 in der in Fig. 1 angedeuteten Richtung sich drehen.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Da die Welle 21 und das Kegelrad 22 nur in ganz langsamer Drehung begriffen sind, wird bei einer Regelbewegung im ersten Augenblick die Stange 30 von der Kolbenstange 10 mit verschoben; das zum Steuerventil 5 durch die Leitungen 2 und 3 strömende Öl findet dabei bei kleineren Regelbewegungen im Gehäuse 14 einen freien Weg durch die Eindrehung 11 der Stange 30, so daß die Regelbewegungen so schnell erfolgen können, als es die im Steuerventil vorhandenen Durchflußquerschnitte zulassen; bei der Längsverschiebung der Stange 30 ist aber zugleich die eine oder andere Seite des Doppelkegelrades 15 mit dem Kegelrad 22 unter dem Anpressungsdruck der Feder 16 oder 18 zum Eingriff gekommen, dadurch wird 15 und die Stange 30 ebenfalls in langsame Drehung versetzt; infolge dieser Drehung schraubt sich aber die Stange 30 auf der Spindel 24 so lange fort, bis sie die Mittelstellung wieder erreicht hat und die Kegelräder 15 und 22 außer Eingriff gekommen sind. Die in Fig. 1 gezeichnete Mittelstellung stellt sich also selbsttätig immer wieder her.

Während somit kleinere Regelbewegungen schnell erfolgen können, ist dies nicht mehr der Fall, sobald ein gewisser Ausschlag überschritten wird. Bei der Aufzeichnung der Fig. 2 ist angenommen, daß der Regler eine große Bewegung in dem Sinne machen will, daß der Arbeitskolben nach rechts verschoben wird. Der erste Abschnitt der Regelbewegung verläuft ungehindert, bis die in Fig. 2 gezeichnete Stellung erreicht ist, bei der die Eindrehung 11 in der Stange 13 gerade so weit verschoben ist, daß die Verbindung zwischen 2 und 3 unterbrochen und der Ölzutritt zum Steuerventil abgeschnitten ist. Eine weitere schnelle Bewegung wird dadurch unmöglich gemacht. Bei der Verschiebung der Stange 30 ist aber gleich-'zeitig das Kegelrad 15 durch die Anpressungsfeder 16 in der gezeichneten Weise mit 22 zum Eingriff gebracht worden, dadurch verschraubt sich die Stange 30 auf der Spindel 24 langsam nach links, die Eindrehung 11 gibt dann einen ¹¹S kleinen Durchflußquerschnitt von 2 nach 3 frei, so daß sich der Arbeitskolben wieder etwas weiter nach rechts verschieben kann usw.; es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die weitere Bewegung des Arbeitskolbens nur mit der genau bestimmten geringen Geschwindigkeit erfolgen kann, mit der sich die Stange 30 auf

der Spindel 24 verschraubt, womit das gewünschte Ziel erreicht ist.

Für die vorliegende Erfindung ist es wesentlich, daß der Regler an einer weiteren schnellen Bewegung gehindert wird, sobald er eine schnelle, - über einen gewissen Betrag hinausgehende Bewegung ausführen will; unwesentlich ist es dagegen, durch welche Mittel dies erreicht wird und durch welche Mittel es erzielt wird, daß die Vorrichtung im Beharrungszustande sich, stets selbsttätig wieder in die Mittelstellung zurückbringt. · Beispielsweise könnte die Vorrichtung auch ohne wesentliche Änderung derart ausgeführt werden, daß nicht der Ölzutritt zum Steuerventil abgesperrt wird, sondern daß das Steuerventil selbst gewaltsam in die Mittelstellung zurückgeführt wird, in der es den Ölzutritt zum Arbeitszylinder absperrt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Wasserschloßsicherung, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem schnell erfolgenden und einen gewissen Betrag übersteigenden Ausschlage des Stellwerkes der Wasserkraftmaschine eine weitere schnelle Bewegung . verhindert und unter dem Einflüsse eines Hemm Werkes nur eine geringe Regelgeschwindigkeit zügelassen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.