DE2549100A1 - Flacher drosselverschluss - Google Patents

Description

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FLACHER DROSSELVERSCHLUSS

Der Gegenstand der Erfindung ist ein flacher DrosselverSchluss zum Drosseln des Wasserstromes in Saugrohren von Wasserturbinen, insbesondere Rohrturbinen, bei welchen während des Leerlaufs des Rohraggregats, die dem vorhandenen Gefälle entsprechende kinetische Energie auf die Dauer oder zeitweilig vernichtet werden soll.

Es sind verschiedene Ausführungen der Drosselverschlüsse zur Dissipation der Wasserenergie bzw. zum Drosseln der Ströme in Durchflussfeldern der Wasserströme, Talauslässe und Turbinenaggregate bekannt, wobei diese Verschlüsse ringförmig, konisch o.a. ausgeführt sind, und es sind auch Ausführungen von flachen Drosselverschlüssen bekannt. Es hat sich indessen herausgestellt, dass keiner der angegebenen Typen der bekannten Drosselverschlussausführungen für den Einbau in das Saugrohr einer Wasserturbine geeignet ist. Die Ursache dafür liegt in ihren Konstruktionsmerkmalen und Betriebseigenschaften, so dass für den Einbau strömungsabwärts von dem Austritt aus dem Laufrad der Turbineanggregate, wo sich die Geschwindigkeitsenergie des V/assers rekuperiert, nur ein Flachverschluss in Betracht kommt. Doch eine einfache Anwendung des flachen Drosselverschlusses im Saugrohr der Turbine ist auch mit gewissen Nachteilen verbunden. Sie kommen vor allem in den Nuten zur Führung des Verschlusses zum Vorschein, die gemäss experimentellen Angaben durch zusätzliche Wirbelung des Wassers EnergieVerluste verursachen, wodurch der Wirkungsgrad der Wasserturbine , zu welcher auch das Saugrohr mit eingebautem Verschluss gehört, um einige Prozente vermindert wird. Die Verluste sind besonders ausgeprägt bei spezifisch schnellen Wasserturbinen und grossen Durchflüssen mit verbleibender Rotation des Stromes im Saugrohr. In grober Annäherung sind diese Verluste vom Quadrat der absoluten .· Geschwindigkeit abhängig.

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Aus der Praxis sind Versuche der Beseitigung des schädlichen Einflusses der Nuten im Saugrohr bekannt, wobei entsprechende Masken, die entweder mit dem oberen oder dem unteren Teil des Verschlusskörpers verbunden sind, angewendet werden, deren Aufgabe in der Ausfüllung der Nuten bei gehobenem Verschluss besteht. Der Nachteil dieser Aus führungen sind die unbedingt erforderlichen Einsparungen an der unteren Seite des Saugrohres, wo sich allmählich Sand und Unreinheiten ablagern. Die Anwendung von Masken, die nicht mit dem Verschluss körper verbunden sondern nur in die Nuten eingesetzt sind, hat den Nachteil, dass die operative Bereitschaft des Verschlusses durch das erforderliche Auswechseln der Maske mit dem Drosselkörper verhindert wird.

Keine der aufgezählten Lösungen ermöglicht ein zuverlässiges Funktionieren des Verschlusses als Entlastungsvorrichtung, denn die Wirkung des Verschlusskörpers soll dynamisch sein, d.h. seine Lage soll sich dem Durchfluss bzw. dem Bedarf nach Drosselung anpassen.

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Der Zweck/Erfindung ist, die Nachteile der bekannten flachen und anderen Verschlüsse zu beseitigen und einen flachen Drosselverschluss, vorzugsweise für den Einbau in Rohrturbinenaggregate, zu schaffen, der in der völlig oder teilweise gesenkten Lage die erforderlichen Drosseleigenschaften und in der gehobenen Lage minimale DurchflussVerluste aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Verschlusskörper an seinem unteren Ende seitlich mit symmetrischen Neigungen ausgeführt ist, während der Mittelbereich des unteren Teils mit einem Ausschnitt versehen ist, dessen Form dem Halbmesser des Saugrohrs an der Einbaustelle entspricht, und dass in seitlichen Kammern Schwingen eingebaut sind, die um horizontale Achsen schwenkbar und mit Hilfe je eines Federoder ähnlichen Direktionsmechanismus bewegbar sind und mit je einer Maske, deren Abrundung dem Halbmesser des Saugrohres an der Einbaustelle angepasst ist, sowie je einer am pendelnden 3o.de der Schwinge angeordneten Steuerrolle versehen sind.

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Die Vorteile des erfindungsmässigen flachen Verschlusses liegen insbesondere darin, dass die beweglichen Masken, wenn der Verschluss ganz gehoben wird, unter dem Einfluss des Direktionsmechanismus die seitlichen Führungsnuten im Saugrohr im grösstmöglichen Masse ausfüllen, wogegen sie bei gesenkter Lage des Verschlusses in ihre Seitenkammern ausweichen. Dadurch werden die durch die Führungsnuten verursachten Verluste weitgehend vermieden; ausserdem wird wegen des Konstruktionentwurfs der Einbau des flachen Verschlusses, näher zum Laufrad ermöglicht, d.h. an einer Stelle mit kleinerem Durchmesser des Saugrohrs, womit indirekt auch geringere Herstellungskosten der Verschlusses verbunden sind.

Die Erfindung wird nachstehend aufgrund eines Ausführungsbeispiels und dazugehöriger Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 den flachen Drosselverschluss im Aufriss und im eingebauten Zustand, wobei die linke Seite der Fig., bezeichnet mit A, den Verschluss in gesenkter Lage zeigt, und die rechte Seite, bezeichnet mit B, den Verschluss in gehobener Lage zeigt,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie I-I aus der Fig. 1, Fig. 3 ein Detail der Drosselkante aus der Fig. 2, und

Fig. 4- ein Detail der Drosselkante nach einem anderen Ausführungsbeispiel.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besteht der Verschluss aus einem FlachkSrper 3, der an seinem unteren Ende seitlich mit symmetrischen Neigungen 18 ausgeführt ist, während der Mittel— bereich des unteren (Teiles mit einem Ausschnitt 4 bzw. Drossel— kante 6 versehen ist. Zum Führen bzw. Stützen der Verschlusses in vertikalen Führungen 17 "bzw. 21 dienen Führungs- bzw. Stützrollen 11 und 12, während zum Heben und Senken des Verschlusses ein oder mehrere Servomotoren/dienen, die über die Kolbenstangen 13 mit dem Träger 16 und über Rohrleitungen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, mit der hydraulischen

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Druckanlage 15 verbunden sind (Fig. 2). Am Saugrohr 1 befinden sich die Kammern 19» worin die Schwingen 7 angeordnet sind, welche mit ge einem Ende drehbar auf je einer horizontalen Achse 20 befestigt sind, während ihr freies Ende schwenkbar und mit einer Steuerrolle 10 versehen ist, welche sich unter der Wirkung des Feder- oder eines anderen Direktionsmechanismus 8 auf der Flankenseite des Verschlusses bzw. seiner Neigung 18 abrollt. Die Schwinge 7 ist mit einer Maske 9 versehen. Die Drosselkante 6 des Verschlusskörpers sowie beide Masken 9 sind als Kreisausschnitte geformt, deren Durchmesser dem des Saugrohres an der Einbaustelle entspricht.

Wenn der Verschluss gesenkt ist, entsteht zwischen der Drosselkante 6 und der Verkleidung 2 des Saugrohrs 1 eine ovale (drosselnde) Durchflussöffnung, wobei beide Schwingen 7 mit ihren Masken 9 in die Kammerni 9 ausweichen. Wenn jedoch der Verschluss gehoben wird, schwenken die Schwingen 7 mit den Masken 9 mit Hilfe des Direktionsmechanismus 8 und der Steuerrolle 10 um die Achse 20 gegen das Saugrohr 1 und füllen dadurch die Einsparungen aus, die in den Führungsnuten nach dem Heben des Verschlusses geblieben sind. Das Saugrohr 1 ist dadurch völlig geöffnet.

Fig. 3 und 4· zeigen zwei mögliche Ausführungen der Drosselkante, wobei die erste wegen ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Kavitation und eventuelle Vibrationserscheinungen vorteilhaft ist und die zweite sich der Form des Saugrohres optimal anpasst.

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Claims (3)

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1.) Flacher Drosselverschluss zum Drosseln des Wasserstromes im Saugrohr der Wasserturbine, insbesondere Rohrturbine, der aus einem Flachkörper, Führungs- und Stützrollen und Direktionsmechanismus besteht, dadurch gekennze ich net, dass der Verschlusskörper (3) auf seinem unteren Ende seitlich mit symmetrischen Neigungen (18), die mit der Drosselkante (6) verbunden sind, versehen ist, dass in den seitlichen kammern (19) Schwingen (7) angeordnet sind, die um die Horizontalachsen (20) drehbar und mit Hilfe des Feder- oder eines anderen Direktionsmechanismus (8) schwenkbar beweglich sind und mit Masken (9) sowie mit den auf dem freien Ende der Schwingen angeordneten Steuerrollen (10) versehen sind.

2. Flacher Drosselverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Drosselkante (6) des Yerschlusskörpers (3) sowie beide Masken (9) im Profil als ein Teil des Kreises, dessen Durchmesser dem des Saugrohrs (1) an der Einbaustelle angepasst ist, ausgebildet sind, bzw. dass der Querschnitt der Drosselkante (6) und der Masken (9) dem Querschnitt des Saugrohrs (1) an der Einbaustelle angepasst ist.

3. Flacher Drosselverschluss nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführung der Drosselkante (6) der Ausführung der Neigungen (18) analog ist.

4-. Flacher Drosselverschluss nach Ansprüchen 2 und 3» dadurch gekennzeichnet , dass die Drosselkante (6) im Schnitt scharf oder dem Querschnitt des Saugrohres (1) an der Einbaustelle angepasst ist.

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