DE68319C - Turbinenregelung durch in die Kraftwasserleitung excentrisch eingebaute, von einfach wirkender Wassersäulenmaschine verstellbare Drosselklappe - Google Patents

Description

KAISERLICHES

ΡΑΤΕΝΤΑΜΤ.νδ

Die vorliegende Vorrichtung zum Regeln der Kraft und Geschwindigkeit von Turbinen ist dadurch gekennzeichnet, dafs eine oder mehrere in das Gerinne oder Zuleitungsrohr eingebaute drehbare Klappen, deren Drehachse nicht durch den Druckmittelpunkt derselben geht, vom Regulator aus derart verstellt werden, dafs der Unterschied der Wasserdrucke im Gerinne oder Zuleitungsrohr vor und hinter der Klappe (oder den Klappen) stets der gewünschten Kraftleistung bezw. Geschwindigkeit der Turbine entspricht.

Die Verstellung der Klappe (oder der Klappen) erfolgt hierbei durch einen mit denselben verbundenen Kolben, auf welchen eine Wassersäule wirkt, deren Druck durch Aenderung der Querschnittsverhaltnisse ihres Zu- und Abflusses mittels des Regulators geändert wird.

Die beiliegende Zeichnung zeigt in schematischer Weise mehrere Ausführungsarten dieser Regelungsvorrichtung.

Wie ersichtlich, ist in die Kraftwasserleitung A, welche entweder ein offenes Gerinne oder ein geschlossenes Zuleitungsrohr sein kann, eine drehbare Klappe B derart eingebaut,, dafs das durchfliefsende Wasser stets das Bestreben hat, die Klappe zu öffnen oder zu schliefsen. Zu dem Ende ist die Drehachse C dieser Klappe von dem Druckmittelpunkt D der beliebig geformten Klappenfläche stromauf- oder abwärts verlegt (Fig. 1 und 2).

Mit dieser Klappe ist durch die Stange G ein im Cylinder E geführter Kolben F so verbunden, dafs jede Bewegung des Kolbens eine entsprechende Bewegung der Klappe innerhalb des durch die punktirt gezeichneten Endstellungen L und M derselben gebildeten Winkels LCM hervorruft. ,

Der Cylinder E ist durch das Rohr ,S mit einem Raum P verbunden, in welchen durch eine Oeffnung Q. Druckwasser eingeleitet und aus demselben durch eine zweite Oeffnung wieder abgeleitet werden kann. Das Verhältnifs der Querschnitte u u¹ für die Ein- und Ausströmung kann durch eine geeignete Vorrichtung zwecks Aenderung der Pressung des Druckwassers geändert werden. Diese Aenderung der Querschnittsverhältnisse kann beispielsweise von der Hülsenbewegung des Regulators abgeleitet werden, indem die Regulatorhülse mit der den entlasteten Doppelkolben ο o¹ tragenden Stange T verbunden ist.

Der Querschnitt des Rohres S kann durch einen Hahn w beliebig geändert und dadurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens F bezw. der Klappe B geregelt werden.

Es ist nun klar, dafs bei jeder Stellung der Klappe B unter sonst gleichen Umständen einem gewissen Wasserdruck H vor der Klappe auch ein gewisser Wasserdruck H¹ hinter der Klappe entspricht, welche Drucke in einer Rohrleitung durch Druckmefsapparate, beispielsweise die Manometer J und J¹, bei offenem Gerinne durch die verschiedenen Niveauhöhen gemessen werden.

Der Unterschied dieser Drucke H—H¹ ist bei der Klappenstellung LL am kleinsten, bei der Klappenstellung M M am gröfsten, und es wird daher der auf den Kolben F auszu-

übende, der Klappe das Gleichgewicht haltende Druck in gleichem Sinne kleiner oder gröfser werden müssen, je nachdem dieser Druckunterschied kleiner oder gröfser wird. Umgekehrt wird bei wechselndem Druck auf den Kolben F auch die Klappe Stellungen annehmen müssen, welche Druckunterschiede HH¹ hervorbringen, die den bezüglichen Kolbendrucken entsprechen, und zwar deshalb, weil die Klappendrehachse C nicht durch den Druckmittelpunkt D der Klappenflä'che hindurchgeht und demzufolge sich die Gröfse der auf die Klappe wirkenden Drehmomente mit der Gröfse H—H¹ ändert. Führt man nun in den mit dem Cylinder E verbundenen Raum P Druckwasser durch eine Oeffnung ein und läfst dieses Druckwasser durch eine zweite Oeffnung ausströmen, so kann durch Aenderung des Querschnittsverhältnisses der Ein- und Ausströmöffnung die Pressung geändert werden, was ähnlich wie bei den Neuerungen der Bremscylinder für Fördermaschinen mit Dampf- oder Wasserdruck von Hand aus bewirkt werden kann. Diese Aenderung kann jedoch, wie oben bemerkt und in der Zeichnung angedeutet, durch den Regulator bewirkt werden.

Durch das Rohr S werden die im Raum P erzeugten Drucke auf den Kolben F übertragen bezw. wird bei vermindertem Druck im Raum P Druckwasser aus dem Cylinder E in diesen Raum zurückfliefsen. Somit kann sich der Druck entsprechend ausgleichen.

Bei Annahme eines constanten Druckes des bei Q zufliefsenden Druckwassers entspricht jeder Stellung der Regulatorhülse ein bestimmter Druck im Raum P und im Cylinder E und demzufolge ergiebt sich auch ein ganz bestimmter Druckunterschied H—HK

Da nun die Kraft einer Turbine von dem Druck H¹ des Aufschlagwassers abhängig ist und der Wasserdruck H vor der Klappe als constant angenommen werden kann, so wird durch Aenderung des Druckes H¹ die Kraft der Turbine beliebig geändert werden können. Wird die Turbine bei einer gewissen Oeffnung des Leitapparates angelassen und entspricht die erzeugte Kraft bei richtiger Geschwindigkeit gerade dem Widerstände, so wird die Regulatorhülse diejenige Stellung einnehmen, bei welcher der Druckunterschied H—H¹ ein Minimum beträgt. Hierbei kann die Klappe B irgend eine Lage innerhalb des Winkels LCM einnehmen, weil bei gehobenem Leitungsquerschnitt der Unterschied H—H¹ von der Wasser geschwindigkeit abhängt, letztere aber mit der Gröfse des Austrittsquerschnittes der Turbine in Zusammenhang steht.

Ist der Leitapparat der Turbine für eine bestimmte Kraftleistung zu weit geöffnet worden, und gelangt demzufolge zu viel Wasser auf die Turbine, so wird die Geschwindigkeit derselben gröfser. Dadurch nimmt aber die Hülse des Regulators eine andere Stellung ein, wodurch ein gröfserer Druckunterschied H—H¹ erzeugt und daher die durch das zu weite Oeffnen des Leitapparates hervorgerufene überschüssige .Kraft bereits im Entstehen gedrosselt wird. Die beschriebene Vorrichtung gestattet deshalb, beim Leerlauf der Turbine deren Zellenregulirung ganz zu öffnen, ohne dafs eine wesentliche Steigerung . der Umdrehungszahl eintreten kann, sobald nur der Regulator genügend empfindlich ist.

Um mittels einer Turbine und dieser Regelungsvorrichtung eine bestimmte vorhandene Wassermenge oder nur einen Theil derselben vollkommen ausnutzen zu können, darf der Leitapparat nur so weit geöffnet werden, dafs das vorhandene Wasser bei normalem Druck durchgehen kann oder bis die ■ gewünschte Maximalkraft erreicht ist; dies ist der Fall, wenn bei richtiger Umdrehungszahl der Turbine die beiden Manometer J und J¹ fast gleiche Drucke anzeigen, d. h. wenn der Druckunterschied H—H¹ ein Minimum beträgt.

Es können auch, wie die Fig. 3 und 4 zeigen, in einem offenen oder geschlossenen Gerinne mehrere Klappen angebracht werden. Ebenso kann das Druckwasser für die Regelungsvorrichtung von der Druckwasserleitung der Turbine entnommen oder mittelst Pumpe gefördert werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Turbinenregelung durch in die Kraftwasserleitung excentrisch eingebaute, von einfach wirkender Wassersäulenmaschine verstellbare Drosselklappe (oder Drosselklappen), gekennzeichnet dadurch, dafs dem für die verschiedenen Stellungen auf die Drosselklappe (oder auf die Drosselklappen) wirkenden veränderlichen Moment das Gleichgewicht gehalten wird durch einen Druck in der Wassersäulenmaschine, der durch Aenderung des Verhältnisses zwischen den Zu- und Abflufsquerschnitten des diese Maschine bethätigenden, fliefsenden Druckwassers mit Hülfe eines Tachometers jeweilig verändert werden kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.