DE3827743C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen regulierbaren Leitapparat einer hydraulischen Turbomaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Solche Leitapparate sind beispielsweise aus dem DE-GM 19 62 900 bekannt und werden beispielsweise in Francisturbinen, Kaplanturbinen, Rohrturbinen, Speicherpumpen oder Pumpenturbinen verwendet. Die Verstellung der Leitschaufeln erfolgt hierbei durch Verdrehung eines als Regulierorgan dienenden Leitringes, an welchem die individuellen Lenker gelenkig befestigt sind und über die Verstellhebel ein Drehmoment auf die Zapfen der Leitschaufeln ausüben, so daß der Leitapparat geschlossen und geöffnet werden kann.

Eine solche vorbekannte Anordnung mit einem gemeinsamen Regulierorgan für sämtliche Leitschaufeln vermeidet durch Ausbildung der Lenker mit zwei teleskopartig ineinander verschiebbaren Teilen, daß beim Einklemmen eines Fremdkörpers zwischen zwei benachbarten Leitschaufeln auch die übrigen Leitschaufeln blockiert werden und der Leitapparat nicht geschlossen werden kann.

In vielen Fällen kann durch solche Sicherheitslenker eine Beschädigung des Leitapparates und der Lenker vermieden werden. Bei sehr großen Kräften können jedoch die Lenker trotzdem noch verbogen, verklemmt oder abgeknickt werden.

Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, einen regulierbaren Leitapparat einer hydraulischen Turbomaschine mit einem gemeinsamen Einstellorgan für alle Leitschaufeln und teleskopartigen Lenker derart weiterzubilden, daß bei Einklemmen eines Fremdkörpers zwischen benachbarten Leitschaufeln ein Verklemmen und ein Abknicken der Lenker mit größerer Sicherheit vermieden wird, und die Lenker mit größeren Kräften belastbar sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Überraschenderweise neigen solche Lenker, bei denen die Schraubenfeder die teleskopartig ineinander gleitbaren Teile umgibt, weniger zum Klemmen und Abknicken als vorbekannte Lenker. Besonders vorteilhaft ist es dabei, die Schraubenfeder mit einem Schutzmantel zu umgeben, in den gleitbare Teile hineingleiten können.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren darge­ stellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht auf einen Leitapparat einer Wasser­ turbine und

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Lenker der Reguliereinrichtung dieses Leitapparates.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Leitapparat sind Leitschaufeln 1 und 1′ über an deren Zapfen 1′′ befe­ stigte Verstellhebel 2 mittels Lenkern 3 mit einem verdrehbaren als Regulierorgan dienenden Verstellring 4 verbunden. Der Ring 4 ist auf Rollen 5 geführt und mit Laschen 6 versehen, an denen Pleuelstangen 7 von Kolben 8 befestigt sind. Die Kolben 8 laufen in mit dem Turbi­ nendeckel fest verbundenen Zylindern 9. Bei Druckbeauf­ schlagung der als Servomotoren dienenden Kolben 8 und Zylinder 9 wird der Verstellring 4 in Pfeilrichtung verdreht und mittels der gelenkig angebrachten Lenker 3 und 3′ werden die Verstellhebel 2 mit den daran befe­ stigten Leitschaufeln 1 und 1′ verdreht, so daß der Leitapparat geschlossen wird und den Eintritt von Was­ ser in die Turbine blockiert.

Falls ein Fremdkörper 10, beispielsweise ein Stein, Ast oder Baumstamm zwischen zwei benachbarte Leitschaufeln 1′ gerät und beim Schließversuch eingeklemmt wird, werden diese Leitschaufeln 1′ blockiert und ein Schließen des Leitapparates ist nicht mehr möglich. Bei Aufwendung größerer Kräfte durch den für alle Leitschaufeln gemeinsamen Verstellring 4, um die übri­ gen Leitschaufeln 1 zu schließen, muß daher mit Be­ schädigungen von Teilen der Verstelleinrichtung durch Überbeanspruchung gerechnet werden, falls nicht beson­ dere Vorkehrungen getroffen werden.

Um derartige Beschädigungen zu verhindern, ist wenig­ stens ein Teil der Lenker 3′ teleskopartig ausgebildet, so daß sie bei Ausübung einer bestimmten Kraft in ihrer Längenausdehnung entgegen der Kraft einer Schraubenfeder zusammendrückbar sind. Dies hat zur Folge, daß an denjenigen Stellen, wo ein Fremdkörper 10 zwischen die Leitschaufeln 1′ geraten ist, sich der entsprechende Lenker 3′ beim Schließen des Leitapparates in Längsrichtung verkürzt und die ausgeübten Kräfte an dieser Stelle begrenzt werden. Die übrigen Lenker 3 werden jedoch ordnungsgemäß betätigt und die entsprechenden Leitschaufeln 1 vollständig bis zum Schließen der Zwischenräume verstellt. Nach Entfernung des Hindernisses oder Fremdkörpers 10 entspannen sich die Federn der verkürzten Lenker 3′ wieder, und diese nehmen automatisch ihre ursprüngliche Länge wieder an, d.h. der Verstellmechanismus wird automatisch in den ursprünglichen Zustand zu­ rückversetzt, ohne daß Manipulationen oder ein Betriebsunterbruch erforderlich sind.

Im Prinzip können sämtliche Lenker der Verstelleinrich­ tung entsprechend ausgeführt sein, so daß sie ihre Länge entgegen einer Federkraft zu verkürzen vermögen. Es genügt jedoch, nur jeden zweiten Lenker 3′ entspre­ chend auszubilden und die dazwischenliegenden Lenker 3 als massive Stangen auszuführen, um die beim Einklemmen eines Fremdkörpers 10 zur Verhinderung von Beschädigun­ gen notwendige Flexibilität zu erreichen, und zwar mit einem einzigen Regulierorgan 4 für sämtliche Leitschaufeln des Leitapparates. Da zur Erreichung die­ ses Zieles nur ein bereits vorhandenes Bauteil als in seiner Länge verkürzbar ausgebildet wird und dieses nicht seitlich ausknickt, ist zudem kein zusätzlicher Platz erforderlich.

Fig. 2 zeigt einen in seiner Länge verkürzbaren Lenker 3′ im Schnitt in seiner ursprünglichen Länge und ge­ strichelt entgegen der Federkraft verkürzt. Dieser Len­ ker 3′ besteht aus zwei gegeneinander teleskopartig in Achsenrichtung verschiebbaren Teilen, nämlich einer äußeren Hülse 11 und einem inneren Teil 12, welches hohl oder massiv ausgeführt sein kann, wobei der Innendurchmesser der Hülse 11 auf den Außendurchmesser des Teiles 12 so abgestimmt ist, daß ein leicht ver­ schiebbarer Gleitsitz gebildet ist. In der Nähe ihrer Enden tragen beide Teile 11 und 12 jeweils einen ring­ förmigen Flansch 13 und 14, auf denen eine beide Teile 11 und 12 umschließende Schraubenfeder 15 abgestützt sind. Die Längen der beiden Teile 11 und 12 sowie der Schraubenfeder 15 sind so bemessen, daß die beiden Teile 11 und 12 im entspannten Zustand der Feder 15 ein wenig ineinander hineinragen. Bei Ausübung einer Kraft auf den Lenker 3′ in Achsenrichtung wird die Schrauben­ feder 15 sukzessive zusammengedrückt und verkürzt ihre Länge und damit ebenfalls die Längenausdehnung des Len­ kers 3′ in Achsenrichtung. Dabei ist eine Verkürzung des Lenkers 3′ soweit möglich, bis das Ende des zentra­ len Teiles 12 eine Position 12′ am inneren Ende der Hülse 11 einnimmt. Der Federweg und die Federkonstante der Schraubenfeder 15 sind dabei so bemessen, daß kei­ ne Kräfte in der Verstelleinrichtung auftreten, welche die Belastungsgrenzen der einzelnen Teile überschrei­ ten, falls ein Fremdkörper zwischen die Leitschaufeln gerät. Die Teile des Lenkers, d.h. die Schraubenfeder 15 und die äußeren Flansche 13 und 14 sind zusätzlich von einem Schutzmantel 16 umgeben, dessen Länge so bemessen ist, daß an den gegeneinander verschiebbaren Teilen 11 und 12 angebrachte Zapfen 17 und 18 bei zu­ sammengedrückter Schraubenfeder 15 in den Schutzmantel 16 hineinzugleiten vermögen.

Die beschriebenen Lenker sind so gestaltet, daß sie sich auch bei Einwirkung großer Kräfte lediglich in Achsenrichtung entgegen der Federkraft zusammendrücken lassen und damit ihre Längsausdehnung verkleinern, wobei ein seitliches Ausknicken mit größerer Sicherheit vermieden wird. Die Lenker 3′ kehren bei Rückstellung der Kraft automatisch in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Eine damit versehene Verstelleinrichtung für Leitschaufeln geht also bei Beseitigung des Hindernisses automatisch wieder in den Ausgangszustand zurück, ohne daß Manipulationen oder ein Betriebsunterbruch erforderlich sind.

Claims (3)

1. Regulierbarer Leitapparat einer hydraulischen Tur­ bomaschine mit drehbaren Leitschaufeln (1, 1′), welche mittels eines gemeinsamen Regulierorgans (4) über individuelle Lenker (3, 3′) und mit den Leitschaufeln (1, 1′) verbundene Verstellhebel (2) betätigbar sind, wobei wenigstens ein Teil der Len­ ker (3′) in ihrer Längenausdehnung entgegen der Kraft einer Schraubenfeder (15) verkürzbar ausge­ bildet ist, und die Lenker (3′) in Achsenrichtung ineinander gleitbare Teile (11, 12) aufweisen, die gegeneinander in Achsenrichtung mittels der Schraubenfeder (15) abgestützt sind, und die gleit­ baren Teile eine Hülse (11) und ein zentrales Teil (12) sind, die mit einem Gleitsitz in Achsenrich­ tung gegeneinander beweglich sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schraubenfeder (15) die gleitba­ ren Teile (11, 12) umgibt und auf ringförmigen Flanschen (17, 18) der gleitbaren Teile (11, 12) abgestützt ist.

2. Leitapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die gleitbaren Teile (11, 12) und die Schraubenfeder (15) von einem Schutzmantel (16) umgeben sind.

3. Leitapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abmessungen des Schutzmantels (16) so bemessen sind, daß an den gleitbaren Teilen (11, 12) angebrachte Zapfen (17, 18) beim Zusammendrüc­ ken der Schraubenfeder (15) in den Schutzmantel (16) hineinzugleiten vermögen.