DE346563C - Selbsttaetige Einstellvorrichtung fuer die drehbaren Laufradschaufeln an Wasserturbinen in Abhaengigkeit vom Betriebszustand der Turbine - Google Patents

Selbsttaetige Einstellvorrichtung fuer die drehbaren Laufradschaufeln an Wasserturbinen in Abhaengigkeit vom Betriebszustand der Turbine

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DE346563C
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    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/14Rotors having adjustable blades
    • F03B3/145Mechanisms for adjusting the blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
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    • F05B2260/76Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism using auxiliary power sources
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Description

  • Selbsttätige Einstellvorrichtung für die drehbaren Lanfradschaufeln an Wasserturbinen in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Turbine. Gegenstand der Erfindung bildet eine selbsttätige Einstellvorrichtung für die drehbaren Laufrads@raufeln an Wasserturbinen in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Turbine.
  • Es sind bereits selbsttätige Regler für Wasserturbinen mit verstellbaren Laufradschaufeln bekannt geworden, die eine zur Verstellung der Schaufeln des Laufrades dienende Hilfskraftmaschine aufweisen. Bei diesen bekannten Ausführungen wird die Hilfskraftmaschine auf oder in der Welle, oder auf oder in der Nabe des Laufrades angeordnet. In all diesen Fällen ist in der Nabe des Laufrades ein mechanisches Getriebe vorzusehen und mit den Laufradschaufeln derart zu verbinden, daß eine Verschiebung eines beweglichen Teils der Hilfskraftmaschine eine Drehung der Laufradschaufeln bewirkt. Da dieses mechanische Getriebe verhältnismäßig große Kräfte zu übertragen hat, so fallen dessen Abmessungen groß aus und es muß daher eine starke Nabe vorgesehen werden, um dasselbe in dieser unterbringen zu können. Das hat zur Folge, daß der Abstand der Außenkante der Laufradschaufeln von der Drehachse des Laufrades groß ausfällt, so daß die Laufradschaufeln großen Fliehkrafts- und Biegungsbeanspruchungen unterworfen sind. Das erschwert mittelbar die Lagerung der Schaufeln in der Radnabe; das Vorsehen einer starken Nabe steht ferner in vielen Fällen der zweckmäßigsten Ausnutzung der Wasserkraft im Laufrade hindernd im Wege.
  • Zweck vorliegender Erfindung ist es nun, eine-selbsttätige Einstellvorrichtung für drehbare Laufradschaufeln zu schaffen, welche es ermöglicht, die Laufradnabe, in welcher die drehbaren Laufradschaufeln gelagert sind, verhältnismäßig dünn auszubilden, so daß bei einer Wasserturbine, an welcher die Erfindung zur Anwendung gelangt, die obenerwähnten Nachteile vermieden sind.
  • Erfindungsgemäß wird das dadurch. erreicht, daß in Verbindung mit jeder Schaufel des Laufrades ein besonderer, zu deren Einstellung dienender und in der Laufradnabe untergebrachter Servomotor vorgesehen ist.
  • Zweckmäßig können dabei in der Laufradnabe untergebrachte Steuerkolben für die einzelnen Servomotoren durch ein Zahnrädergetriebe mechanisch miteinander verbunden sein, von welchen ein treibendes Rad auf einer vom Geschwindigkeitsregler der Turbine bewegten Welle sitzt, während von jenem Rad getriebene Zahnräder je auf einem Steuerkolben angeordnet sind. Die durch Druckflüssigkeit betätigten Servomotoren einer solchen Einstellvorrichtung, welche einzeln eine verhältnismäßig kleine Kraft zu erzeugen haben, sowie der lediglich zu Einstellzwecken dienende Mechanismus, welcher die einzelnen Servomotoren mechanisch miteinander verbindet, können klein bemessen werden, da sie einer geringeren Beanspruchung ausgesetzt sind als in dem Falle, wo die einzelnen Laufradschaufeln durch einen gemeinsamen Servomotor, d. h. eine gemeinsame Hilfskraftmaschine, verstellt werden und die die Bewegung vom Servomotor auf die Schaufeln übertragenden Glieder daher so ausgebildet sein müssen, daß sie die ganze vom Servomotor ausgeübte Kraft übertragen können.
  • Der Druckmittelzufluß zu den einzelnen Servomotoren kann auch zweckmäßig durch ein vom Geschwindigkeitsregler der Turbine beeinflußtes Steuerglied beherrscht werden, und die einzelnen Laufradschaufeln können mechanisch durch ein Glied miteinander verbunden sein; welches bei einer Verstellung der Schaufeln gleichzeitig die Rückführung am Geschwindigkeitsregler bewirkt.
  • Auf der beiliegenden Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. i einen Schnitt durch einen Teil eine. Turbinenlaufrades, bei welchem jede drehba,rc Laufradschaufel mit Hilfe eines eigenen Servomotors eingestellt wird und jeder dieser Servomotoren einen vom Geschwindigkeitsregler der Turbine aus bewegten Steuerkolben aufweist, Abb. 2 einen Teil der Abb. i in größerem Maßstab, und Abb. -3 einen Schnitt nach der Linie II-II der Abb. 2.
  • Abb. q. zeigt teilweise eine Vorderansicht und teilweise einen Schnitt eines Laufrades, dessen drehbare Laufradschaufeln durch zugeordnete Servomotoren verstellt werden und durch eine Hülse mechanisch miteinander verbunden sind.
  • Abb. 5 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Abb. q., wobei die Schaufeln in Ansicht dargestellt sind, Abb. 6 zeigt eine Einzelheit im Schnitt, und Abb. 7 zeigt ebenfalls im Schnitt eine weitere Ausführungsform einer Einzelheit der in Abb. q bis 6 gezeigten Anordnung.
  • In den Abb. i bis 3 bezeichnet i Laufradschaufeln, welche mittels Zapfens 2 drehbar in einer Nabe 3 gelagert sind. Letztere ist zweiteilig ausgebildet. Jeder Zapfen 2 ist mit einem flügelartigen Ansatz q. versehen, der sich in einer nahezu zylindrischen Ausnehmung 5 (Abb. 3) der Nabe 3 bewegen kann. 6 bezeichnet eine Welle, welche von einem nicht gezeigten Geschwindigkeitsregler der Turbine, zu welcher das Laufrad i, 3 gehört, unter Vermittlung eines Servomotors mit bekannter Rückführung eine drehende Bewegung erhält. Am unteren Ende dieser Welle 6 sitzt ein Zahnrad 7 fest, welches mit zwei Zahnrädern 8, g zusammenarbeitet. Das Zahnrad 8 sitzt auf einem Steuerkolben io und das Zahnrad g auf einem Steuerkolben ii fest. Die Steuerkolben io, ir sind in der Nabe g sowie in dem mit dem Flügel q. versehenen Teil der Zapfen 2 drehbar gelagert. Jeder der Steuerkolben io, ii weist zwei Kanäle 12, 13 auf, von denen ersterer mit einem Kanal 1q. und der zweite mit einem Kanal 15 in Verbindung steht. Die Kanäle 1q. und 15 sind in der Nabe 3 vorgesehen und stehen mit einer Leitung 16 bzw. 17 in Verbindung, welche ihrerseits an eine nicht gezeigte Drucknittelfördervorrichtung angeschlossen sind. Am inneren Ende sind dic Steuerkolben io, m in der in Abb. 6 gezeigten Weise abgesetzt, so daß zwischen jedem dieser Kolben und dem denselben aufnehmenden Zapfen 2 Zwischenräume 18 und ig (Abb. 3) vorhanden sind, die durch vorspringende Rippen 2o an den Steuerkolben voneinander getrennt werden. In jedem Zapfen 2 sind zwei Schlitze 2i vorgesehen, welche eine Verbindung zwischen den Räumen 18, ig und dem Raum 5 herstellen können.
  • Die Wirkungsweise der beschriebenen Einstellvorrichtung ist folgende Wenn Beharrungszustand herrscht, so nehmen die Steuerkolben io, ii bezüglich der Schlitze 21 die in Abb. 3 gezeigte Lage ein, in welcher die Rippen 2o der Steuerkolben das innen gelegene Ende dieser Schlitze 21 überdecken. Es herrscht auf beiden Seiten der Flügel q. derselbe Druck, und es befinden sich daher die Schaufeln i in einer Ruhelage. Bei einer Änderung des Betriebszustandes der Turbine, die z. B. eine Erhöhung der Umdrehungszahl der letzteren zur Folge haben soll, erfährt die Welle 6 eine Verdrehung, und es bewirkt dann das treibende Rad 7, das mit den Rädern 8, g zusammen arbeitet, eine Verdrehung der Steuerkolben io, ii, so daß das innen gelegene Ende der Schlitze 21 von den Rippen 2o abgedeckt wird. Je nach der Drehung der Steuerkolben io, ii strömt dann Druckmittel entweder aus dem Raum 18 oder dem Raum ig in den auf der einen Seite der Flügel q. befindlichen Teil des Raumes 5 und aus dem auf der anderen Seite der Flügel gelegenen Teil eines solchen Raumes 5 in den Raum ig bzw. 18. Das hat eine Drehung der Flügel g. und somit der mit denselben starr verbundenen Laufradschaufeln i so lange zur Folge, bis das innen gelegene Ende der Schlitze 2z in eine solche Lage kommt, daß es durch die Rippen 2o der Steuerkolben io, ii wieder überdeckt wird. Sobald das der Fall ist, ist die Einstellung der Schaufeln i bewerkstelligt, die dann in der neuen Lage verharren, bis eine neue Änderung im Betriebszustande der Turbine eintritt, welche eine erneute Drehung der Welle 6 bewirkt.
  • Bei der in den Abb. q. bis 6 gezeigten Ausführungsform bezeichnet 25 Schaufeln eines Turbinenlaufrades, welche mittels Zapfen 26 drehbar in einer Nabe 27 gelagert sind. Jeder Zapfen 26 ist mit einem flügelartigen Ansatz 28 versehen, welcher sich in einem im wesentlichen zylindrischen Hohlraum 7,9 (Abb. 6) der Nabe 27 bewegen kann. Jeder Raum 29 steht mit zwei Leitungen 30, 31 in Verbindung. Die mit den verschiedenen Räumen 29 kommunizierenden Leitungen 30 stehen ihrerseits mit einer gemeinsamen Druckmittelleitung 32 und die verschiedenen Leitungen 31 mit einer gemeinsamen Druckmittelleitung 33 in Verbindung. Der Zutritt von Druckmittel zu den, bzw. der Ausfluß von Druckmittel aus den Leitungen 32,33 wird durch ein gemeinsames, nicht dargestelltes Steuerglied beherrscht, das vom nicht gezeigten Geschwindigkeitsregler der Turbine, für walchc das gezeigte Laufrad bestimmt ist, beeinflußt wird. jeder Zapfen 26 ist am inneren Ende noch mit einem kleinen Ansatz 34 versehen. Diese Ansätze 34 ragen in Ausnehmungen einer Hülse 35, welche in. Wirkungsverbindung mit dem nicht gezeigten. Geschwindigkeitsregler der Turbine steht.
  • Bei einer Änderung des Betriebszustandes der Turbine wird entweder durch die Leitung 32 oder 33 Druckmittel in die Räume 28 bzw. 2c strömen und aus den Räumen 29 bzw. 28 durch die Leitung 33 bzw. 32 nach auswärts fließen. Das hat eine Verstellung des Flügels 28 der einzelnen Zapfen 26 und somit eine Verstellung der Laufradschaufeln 25 zur Folge. Gleichzeitig wird durch die Ansätze 34 eine achsiale Verschiebung der Hülse 35 bewirkt, welche den Geschwindigkeitsregler der Turbine im Sinne einer Rückführung betätigt, so daß der Zufluß von Druckmittel durch die Leitung 32 bzw. 33 wieder unterbrochen wird. Das hat zur Folge, daß keine weitere Verstellung der Laufschaufeln 25 eintritt, die dann in der eingestellten neuen Lage verharren, bis eine neue Änderung im Beharrungszustande der Turbine eintritt.
  • Die in Abb.7 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Abb. 6 gezeigten dadurch, daß an jedem Zapfen 26 zwei Flügel 36 vorgesehen sind, und daß in Verbindung mit jedem Flügel in der Nabe 27 ein Hohlraum 37 vorgesehen ist. Die auf der gleichen Seite der Flügel desselben Zapfens 26 befindlichen Teile der Hohlräume 37 stehen mit einer gemein samen. Leitung 38 bzw. 39 in Verbindung. Diese Leitungen 38, 39 dienen zum Zu- bzw. Abführen des Druckmittels zum Bewegen der Flügel bzw. Laufradschaufeln 25 und entsprechen den Leitungen 30, 31 der in Abb. q. bis 6 gezeigten Ausführung.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Selbsttätige Einstellvorrichtung für die drehbaren Laufradschaufeln an Wasserturbinen in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Turbine, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit jeder Schaufel ein besonderer, zu deren Einstellung dienender und in der Laufradnabe untergebrachter Servomotor vorgesehen ist.
  2. 2. Selbsttätige Einstellvorrichtung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß ebenfalls in der Laufradnabe untergebrachte Steuerkolben für die einzelnen Servomotoren durch ein Zahnrädergetriebe mechanisch miteinander verbunden sind, wobei ein treibendes Rad dieses Getriebes auf einer vom Geschwindigkeitsregler der Turbine bewegten Welle und von jenem Rad getriebene Zahnräder je auf einem Steuerkolben sitzen.
  3. 3. Selbsttätige Einstellvorrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Geschwindigkeitsregler der Turbine beeinflußtes Steuerglied den Druckmittelzufluß zu den einzelnen Servomotoren beherrscht und die Schaufeln durch ein Glied mechanisch miteinander verbunden sind, welches bei einer Verstellung derselben gleichzeitig die Rückführung am Geschwindigkeitsregler bewirkt.
DE1921346563D 1921-06-14 1921-06-14 Selbsttaetige Einstellvorrichtung fuer die drehbaren Laufradschaufeln an Wasserturbinen in Abhaengigkeit vom Betriebszustand der Turbine Expired DE346563C (de)

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US2573783A (en) * 1943-02-04 1951-11-06 United Aircraft Corp Propeller pitch change motor
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