DE518181C

DE518181C - Regelung der Drehschaufeln der Laufraeder von Wasserturbinen

Info

Publication number: DE518181C
Application number: DEA55265D
Authority: DE
Original assignee: VORMALS SKODAWERKE AG
Current assignee: VORMALS SKODAWERKE AG
Priority date: 1927-09-30
Filing date: 1928-09-06
Publication date: 1931-02-13

Description

Regelung der Drehschaufeln der Laufräder von Wasserturbinen Die Regelung der drehbaren Laufradschaufeln von Wasserturbinen, Pumpen, Propellern und anderen Rotationsmaschinen, welche mit durch die Turbinenwelle gehenden Lenkgestängen arbeiten, ist oft mit Schwierigkeiten verbunden, die darin bestehen, daß in den Regelorganen beträchtliche Kräfte wirken, die deren Bewegung deswegen ungenau und schwerfällig machen, da die Reaktion der Reibung sehr groß wird. Infolge dieser bedeutenden Kräfte und Widerstände, die bei den bisher bekannten Ausführungen dieser Art auftreten, werden einzelne Teile in kurzer Zeit abgenutzt und müssen durch neue ersetzt werden. Während es für Drehschaufelregelungen, die mit in der Nabe angeordneten hydraulischen Servomotoren arbeiten, bereits bekannt ist, die Verstellkräfte so zu verteilen, daß auf die Schaufel bloß ein Moment wirkt, wodurch einseitige Reaktionen vermieden werden, wurden noch nie entsprechende Bauarten mit mechanischem Antrieb verwendet, obwohl die Anwendung mechanischer, auf die Schaufel wirkender Verstellorgane, wie Hebel, Zahngetriebe u. dgl., mit nur einseitigem Angriff an den Schaufelzapfen allgemein bekannt waren.
Vorliegende Erfindung hat eine Drehschaufelregelung letzterer Art zum Gegenstand, bei welcher ebenfalls einseitige Reaktionen vollständig vermieden sind und eine dauernd verläßliche Wirkung des Regelungsgetriebes verbürgt ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß jede Schaufel an ihrem inneren Ende mit einem zweiarmigen Hebel versehen ist, auf welchen die Drehorgane mechanisch derart einwirken, daß jede zur Verdrehung nötige Kraft symmetrisch oder annähernd symmetrisch zur Achse der Schaufel wirkt.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung schematisch dargestellt. Abb. z stellt einen axialen Schnitt durch das Laufrad dar, Abb. 2 einen Schnitt in einer Ebene senkrecht zur Turbinenachse; Abb. 3 ist eine Ansicht eines zweiarmigen Regulierhebels samt Zugstangen, Abb. q. eine Ansicht der Schaufel mit symmetrisch eingesetzten Zapfen und Zugstangen, Abb. 5 eine Ansicht der Schaufel mit verzahntem Antriebssegment und verzahnten Zugstangen; Abb. 6 zeigt einen Längsschnitt dusch die Turbinenwelle und den Zylinder des Servomotors mit dem Schema einer hydraulischen Steuerung mit Rückführung; Abb. 7 zeigt ein Schema der Bewegungsvorrichtung für die Verdrehung der Schaufeln.
Jede Drehschaufel 3, die sich um einen an der Nabe 2 sitzenden Zapfen dreht, ist an ihrem inneren Ende mit einem zweiarmigen Hebel 13 versehen, welcher Zapfen 5 trägt (Abb. 3), oder die Zapfen 5 sitzen unmittelbar an der Schaufel 3 (Abb. 4). Die Zapfen 5 sind in jedem Falle symmetrisch zur Drehachse 16 angeordnet, und an den Zapfen sind zwei Zugstangen 4 befestigt, mittels welcher auf die Schaufel ein Drehmoment ohne resultierende Kraftwirkung auf die Schaufelachse übertragen werden kann. An Stelle eines zweiarmigen Hebels 13 kann auch ein Zahnrad oder ein Zahnsegment 29 verwendet werden, in dessen Verzahnung Zahnstangen 14 eingreifen, die parallel und symmetrisch angeordnet sind. Die an den Zapfen 5 bzw. an den Zahnstangen' angreifenden Stangen 4 bzw. =4 sind ungleich lang und führen eine Bewegung in verkehrter Richtung aus. Ihre anderen Enden sind mittels Zapfen 15 entweder an zwei Platten 6, 7 oder an einer Sternnabe eingehängt, und zwar derart, daß sämtliche Zugstangen, welche eine Bewegung in gleicher Richtung ausführen, stets an der gleichen Platte oder Sternnabe angreifen.
Erhalten die Sternnaben 6,7 gleichzeitig eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung, so tritt eine Verdrehung der Schaufeln des Rades ein. Die Bewegung dieser Sternnaben geschieht mittels der Zugstangen 8, g, die zweckmäßig in der Mitte der Sternnabe in der Weise angeordnet werden, daß die Zugstange 8 der oberen Sternnabe hohl ist und durch diese die Zugstange g der unteren Sternnabe hindurchgeht. Beide Zugstangen sind mit Kolben =o, =i versehen und führen durch die Bohrung der Welle i in den hydraulischen Zylinder 12, welcher in der Welle i selbst ausgebildet ist. Wird nun dem Raum zwischen den beiden Kolben durch die Rohrleitungen 26 und 27 Flüssigkeit zugeführt, so tritt eine Bewegung dieser Kolben, der damit verbundenen Zugstangen 8, g und der Sternnaben 6, 7 in umgekehrter Richtung ein, und dadurch erfolgt auch eine Verdrehung der Schaufein. Wird die Regulierflüssigkeit den beiden äußeren Flächen 30 und 31 der Kolben zugeführt, so nähern sich diese einander, und es entsteht eine Verdrehung der Schaufeln im entgegengesetzten Sinn.
Durch geeignete Wahl der Größe der Flächen der Kolben wird erzielt, daß bei der Regulierbewegung auch die Reaktion beseitigt wird, welche auf den Schaufelzapfen durch die Gewichte der Reguliervorrichtung wirkt.
Es ist vorteilhaft, zur Verteilung der Druckflüssigkeit für den Regulierzylinder einen Verteilungsschieber 24 mit Rückführung zu verwenden. Die Bewegung für die Rückführung wird zweckmäßig von einem einzigen Kolben abgeleitet, im vorliegenden Falle vom Kolben =i mittels der Stange 17 und dem Mitnehmer 18, und zwar mittels der Muffe z9 und der Hebel 2o, 21, 22, von welchen der Hebel 22 mit der Muffe des Fliehkraftreglers 23 verbunden ist, oder unmittelbar so, daß das Gehäuse 25 des Regulierschiebers 24 eine direkte Bewegung von einem Kolben erhält, oder daß derselbe direkt in einem Kolben untergebracht wird. Diese Drehvorrichtung kann auch in der Weise angeordnet werden, daß der Regulierzylinder im Kopf des Laufrades selbst untergebracht wird.
Abb. = und 6 sind zwei Teile einer Abbildung, aus welcher ersichtlich ist, daß die Regulierkräfte, welche auf die Kolben =o und =i wirken unmittelbar durch die Regelungsvorrichtung auf die Schaufel übertragen werden, ohne daß sie auf den Drehzapfen der Schaufel wirken.
Aus der Zeichnung und aus der Beschreibung ist die Wirkungsweise der ganzen Reguliervorrichtung klar ersichtlich, und es ist zu ersehen, daß die Regulierkräfte hier bedeutend herabgesetzt und zweckmäßig auf alle Teile der Vorrichtung verteilt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Regelung der Drehschaufeln der Laufräder von Wasserturbinen, Pumpen, Propellern und anderen Rotationsmaschinen, bei welcher die Verstellkräfte derart verteilt sind, daß sie auf die -Schaufel bloß durch ein Drehmoment wirken, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaufel an ihrem inneren Ende mit einem zweiarmigen Hebel versehen ist, auf welchen die Drehorgane mechanisch derart einwirken, daß jede zur Verdrehung nötige Kraft symmetrisch oder annähernd symmetrisch zur Achse der Schaufel wirkt. z. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiarmige Hebel an der inneren Seite der Schaufel zum Zwecke der Verdrehung als doppeltes Zahnsegment ausgebildet ist, in welches symmetrisch zwei parallele Zahnstangen eingreifen. 3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verdrehung der Schaufel zwei symmetrisch zur Drehachse der Schaufel angeordnete Zapfen und Zugstangen vorgesehen sind. 4. Vorrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Organe, welche unmittelbar die Kraft zur Verdrehung der Schaufel übertragen, Zugstangen oder Zahnstangen sind, welche mit der Achse der Welle parallel sind. 5. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen, welche unmittelbar die Kraft zur Verdrehung auf die Schaufel übertragen, je nach der Richtung ihrer Bewegung mit zwei Organen verbunden sind (Platten oder Sternnaben), welche eine axiale Bewegung im gegenläufigen Sinne ausführen. 6. Vorrichtung nach Anspruch i bis 5, bei welcher zur Verdrehung der Schaufel ein in die Welle eingesetzter hydraulischer Servomotor benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Organe (Platten oder Sternnaben), welche die Regulierkraft übertragen, mittels ineinander angeordneter Kolbenstangen an zwei Kolben eines hydraulischen Servomotors befestigt sind, die in einem gemeinsamen Zylinder angeordnet sind und deren Bewegung in gegenläufigem Sinne erfolgt. Vorrichtung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der Regulierkolben derart bemessen sind, daß das Gewicht der Reguliervorrichtung (Kolben, Stangen, Zugstangen, Sternnaben) durch den Druck der Regulierflüssigkeit annähernd entlastet ist.