DE637172C - Durch Druckoel bewegter Laufschaufelregler fuer Kaplanturbinen - Google Patents

Description

• Durch Drucköl bewegter Laufschaufelregler für Kaplanturbinen Die Verstellung der Laufradschaufeln von Kaplanturbinen wird häufig durch Kraftkolben bewirkt, die in der Nabe des Laufrades oder in der Turbinen- oder Generatorwelle angeordnet sind. Bisher wurden, in Anlehnung an das für Turbinenregler allgemein Übliche, der Kraftkolben, das zugehörige Steuerventil und die sonstigen Teile des Druckölsystems meistens für einen Betriebsdruck, von 15 at und höchstens für 2o at Betriebsdruck bemessen; zum Betriebe wurde wie bei den gewöhnlichen Turbinenreglern ein verhältnismäßig dünnflüssiges Öl (4 bis S Englergrade bei 50° C) verwendet. Bei Verwendung eines dickflüssigen Öles würde der Regler unfähig geworden sein, bei großen Belastungsänderungen genügend schnell einzugreifen.
• Die Nabe des Turbinenlaufrades, welche die zur Bewegungsübertragung auf die Laufradschaufeln dienenden Getriebe und die hoch beanspruchten Lagerstellen umschließt, ist bei Kaplanturbinen mit Öl gefüllt, welches dickflüssig ist (3o bis 4o Englergrade bei 50° C), um den nicht ganz vermeidbaren Leckverlust an den Laufschaufelzapfen klein zu halten.
• Es hat sich nun gezeigt, daß es schwierig ist, eine Vermischung des Regleröls mit dem Nabenöl vollständig zu vermeiden. Wenn man nicht besondere Vorrichtungen einbaut, die das Lecköl an der Kolbenstange des Kraftkolbens vollständig abfangen, zurAnbringung solcher Vorrichtungen 'in der umlaufenden Welle fehlt oft der Platz, tritt im Laufe der Zeit eine Vermischung des Nabenöls mit dem Regleröl ein. Da das Regleröl eine sehr viel kleinere Zähigkeit als das Nabenöl hat, geht schon durch die Beimischung einer verhältnismäßig kleinen Menge Regleröl die Zähigkeit der Nabenfüllung so stark herab, daß die Leckverluste an der Nabe merklich anwachsen.
• Es ist zwar bereits bekannt, zur Füllung der Nabe dieselbe dünnflüssige Ölsorte wie im Regler zu verwenden, so daß eine Vermischung der beiden Ölfüllungen die Eigenschaften des Nabenöls nicht ändert; für die Nabenfüllung hat dieses dünnflüssige Öl jedoch verschiedene Nachteile: es schmiert das in der Nabe angeordnete Getriebe nicht so gut wie das für die Nabenfüllung -allgemein gebräuchliche dickflüssige Öl, es ergibt erhöhte Leckverluste und ist außerdem teurer.
• Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls den Fall, daß die Nabe mit derselben Ölsorte gefüllt ist, die zum Betriebe des die Laufradschaufeln verstellenden, in der Nabe oder in der Welle angeordneten Kraftkolbens dient; gemäß der Erfindung wird dafür jedoch ein dickflüssiges Öl, Zähigkeit mindestens 15 Englergrade bei 5o° C, verwendet, und der Betriebsdruck für den Kraftkolben wird mit Rücksicht auf diese große Zähigkeit zu mindestens 25 at gewählt. Ein Vorschlag, den Betriebsdruck für den Kraftkolben erheblich über das bei Reglern sonst übliche Maß zu steigern, um dessen Abmessungen zu verkleinern, ist zwar bereits vor längerer Zeit gemacht worden und bekanntgeworden. Dieser-Vorschlag ist nicht ausgeführt worden, weil dabei eine Verände ng_ der für Regler ° üblichen- Ölsorte nich 've.#, gesehen war und die Erhöhung des Drucke; bei Beibehaltung des dünnflüssigen Öles "ztz;: Schwierigkeiten beim Regler geführt hätte; natürlich wäre bei Ausführung des Vorschlages auch das Ziel der vorliegenden Erfindung, nämlich die Unschädlichmachung der Vermischung der beiden Ölfüllungen, nicht erreicht worden.
• Die beiden Maßnahmen, Erhöhung des Betriebsdruckes und Vergrößerung der Ölzähigkeit, stehen in sachlichem Zusammenliang und bedingen sich gegenseitig. Bei Beibehaltung des üblichen Betriebsdruckes würde die starke Erhöhung der Ölzähigkeit zu übermäßig großen Steuerventilen und Ölleitungen führen, insbesondere würden die in der umlaufenden Welle liegenden Ölwege so große Querschnitte erhalten müssen, daß der Durchmesser der Welle vergrößert werden müßte, was hohe Mehrkosten bedingt. Durch die gleichzeitige Erhöhung des Öldruckes wird dieser Nachteil vermieden, denn eine Erhöhung des Betriebsdruckes setzt die im Hinblick auf die Strömungswiderstände erforderlichen Abmessungen der Steuerventile und Leitungen aus doppeltem Grunde herab; einerseits wird die sekundliche ölmenge, die zur übertragung der Regulierarbeit fortgeleitet werden muß, umgekehrt proportional dem Druck kleiner, andererseits kann ein größerer Druckverlust zugelassen werden, da nicht die absolute Höhe der Druckverluste, sondern nur deren Verhältnis zu dem Betriebsdruck für das Arbeiten des Reglers maßgebend ist. Durch das Zusammenwirken dieser beiden Umstände ergeben sich für das dicke Öl praktisch brauchbare Abmessungen der Teile. Umgekehrt würde aber auch eine Erhöhung des Öldruckes bei Beibehaltung des üblichen dünnflüssigen Öles zu Schwierigkeiten führen können, und zwar hinsichtlich der Leckverluste im Steuerventil und besonders in den Dichtungen an den Stellen, an denen das Öl von den festen Ölleitungen in die umlaufende Welle hineingeführt wird. Die Erhöhung der Ölzähigkeit setzt diese Verluste wieder -auf das gewöhnliche Maß herab.

  Bisweilen werden auch die inneren Un-

  g htheitsverluste in den meistens als Zahn

  Pumpe ausgebildeten Ölpumpen als ein

  N-hstand angesehen, der gegen eine Steige-

  rang des Öldruckes spricht. Diese Erwägung trifft zu, wenn man dabei stillschweigend voraussetzt, daß auch bei höherem Druck die übliche Ölart verwendet werden soll. Dann allerdings nimmt bei sonst gleichbleibenden Umständen der volumetrische'Wirkungsgrad der Pumpe ab. Die Erwägung verliert jedoch ihre Gültigkeit, wenn man so, wie es bei der Laufradregelung von Kaplanturbinen nach der vorliegenden Erfindung geschehen soll, die Zähigkeit des Öles erheblich vermehrt. Andererseits verliert die durch ein zäheres 01 an sich bedingte Vermehrung der Ölreibungsarbeit in der Zahnradpumpe, die bei Beibehaltung der bisher üblichen Betriebsdrucke gegen eine Erhöhung der Ölzähigkeit sprechen würde, bei Erhöhung des Druckes an Bedeutung, in gleicher Weise wie in den Ölleitungen der erhöhte Durchflußwiderstand. Somit stehen auch hinsichtlich des Arbeitens der Ölpumpe die beiden Maßnahmen in sachlichem Zusammenhang und bedingen sich gegenseitig.
• In vielen Fällen wird es zweckmäßig sein, auch denjenigen Teil des Turbinenreglers, der zur Verstellung der Leitschaufeln dient, zum Betriebe mit dem hohen Druck und Beinselben zähen Öl auszubilden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Durch Drucköl bewegter Laufschaufelregler für Kaplanturbinen, bei dem die Verstellung der Schaufeln durch einen im umlaufenden Teil angeordneten Kraftkolben geschieht und bei dem das Regleröl gleichzeitig zum Schmieren des in der Laufradnabe untergebrachten Getriebes benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuer- und Schmieröl ein Öl dient, dessen Zähigkeit mindestens 15 Englergrade bei 5o° C beträgt, und daß der Betriebsdruck für den Kraftkolben mindestens 25 at ist.