DE712406C

DE712406C - Device for adjusting the power of hydraulic centrifugal machines such as water turbines and pumps

Info

Publication number: DE712406C
Application number: DEE53773D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hermann Cardina Widdern
Original assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken GmbH
Current assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken GmbH
Priority date: 1940-03-28
Filing date: 1940-07-06
Publication date: 1941-10-17
Also published as: CH213989A

Description

Vorrichtung zum Einstellen der Leistung von hydraulischen Kreiselmaschinen, wie Wasserturbinen und Pumpen Bei hydraulischen Kreiselmaschinen, insbesondere bei Wasserturbinen und größeren Kreiselpumpen, ist @es üblich, die Leistung bzw. Fördermenge durch sog. Finksche Drehschaufeln einzustellen. An solchen drehbaren Leitschaufeln treten mit zunehmender Größe der Maschine und namentlich mit zunehrnendem Gefälle schließlich sehr große hydraulische Kräfte, insbesondere Drehmomente auf, so daß -es oberhalb einer gewissen G:efällsgrenze, namentlich im Hinblick auf die bei Kreiselpumpen an den drehbaren Leitschaufein auftretenden Flattererscheinungen, konstruktiv nahezu unmöglich wird, genügend starke Drehzapfen vorzusehen. Die Regelung der Leistung mit Hilfe einer Ringschütze, die zwischen das Laufrad und die in diesem Falle feste Leitvorrichtung eingesetzt wird, hat sich-namentlich bei größeren Maschinen nicht bewährt, weil diese Art von Regelung, abgesehen von Drosselverlusten, zu träge ist und auch zu Vcrklemmungen der Ringschütze Anlaß gibt. Eine Regelung nur mit Hilfe von Ringschiebern in der.Druckleitung nach Art der johnson-Verttils ist ebenfalls wegen der zu großen Massen zu träge. Auch besteht meistens, in Ergänzung zu derartigen Regelungsvorrichtungen in der Druckleitung, das Bedürfnis nach einem weiteren schnellarbeitenden Abschluß, namentlich bei Kurzschluß bzw. Stromausfall.Device for adjusting the power of hydraulic centrifugal machines, like water turbines and pumps in hydraulic centrifugal machines, especially in Water turbines and larger centrifugal pumps, it is common, the power or flow rate set by so-called Fink rotary blades. On such rotatable guide vanes occur with increasing size of the machine and especially with increasing gradient finally very large hydraulic forces, especially torques, so that - it is above a certain limit, especially with regard to centrifugal pumps Flutter phenomena occurring on the rotating guide vanes, almost structurally becomes impossible to provide sufficiently strong pivots. The regulation of the performance with the help of a ring gate, which is fixed between the impeller and in this case Guide device is used, has not-especially in larger machines proven because this type of control is too sluggish, apart from throttle losses and also gives rise to jamming of the ring gates. A scheme only with help of ring slide valves in the pressure line in the manner of the Johnson-Verttils is also too sluggish because of the large masses. There is also mostly, in addition to such Control devices in the pressure line, the need for another fast-working one Termination, in particular in the event of a short circuit or power failure.

Die Erfindung greift nun den an sich bekannten Gedanken auf, die öffnungen in den Kanälen der Leitvorrichtung dadurch zu verändern, daß einzelne Abschlußkörper in diese Kanäle mehr oder weniger tief :eingeschoben werden. Im Gegensatz zu den bisher bekanntgewordenen Ausführungen dieser Art weist aber die Vorrichtung nach der Erfindung Kolben auf, die sich in Richtung der Erzeugenden des Profils der die Kanäle begrenzenden festen Schaufeln der Leitvorrichtung :einschieben lassen. Dadurch ist @es auf einfache Weise möglich, die zweckmäßigerweise zylindrisch ausgebildeten Kolben in den die Leitvorrichtung begrenzenden Dekkeln konstruktiv einwandfrei und so zu führen, daß diese- Kolben sowie die übrige zu ihrer Einstellung benötigte Vorrichtung bei ganz geöffneten Kanälen die Strömung nicht stören. Die einstellbaren Kolben lassen sich deshalb ohne weiteres so stark bemessen, daß sie den hydraulischen Kräften auch bei den größten Gefällen bzw. Förderhöhen gewachsen sind. Bei zylindrischer Ausführung der Kolben sind auf diese fast ausschließlich Biegungsbeanspruchungen wirksam, statt schwierig zu beherrschende Torsionsbeanspruchungen, wie es bei Verwendung von drehbaren Leitschaufeln der Fall ist. Auch lassen sich an den einstellbaren Kolben, bzw. an ihren Gegenflächen, Dichtungsleisten vorsehen, derart, daß auf einfache Weise . ein dichter Abschluß erreichbar ist, wogegen die Erzielung eines dichten Abschlusses bei Drehschaufeln Schwierigkeiten macht. Weitere Vorteile der neuen Einstellvorrichtung liegen in ihrer Billigkeit und ferner, im Vergleich zu außerhalb der Maschine anzuordnender Einstellvorrichtungen, in dem Umstand, daß sie sich in der Maschine selbst unterbringen läßt, was Einsparungen an baulichen Teilen ermöglicht. Die Verschlechterung des Wirkungsgrades bei Teillast infolge Drosselverluste durch die ,einstellbaren Kolben spielt vielfach nur eine unwesentliche Rolle, namnentlich bei. den für große Förderhöhen in Frage kommenden, mehrstufigen Kreiselpumpen, bei denen meistens nur die oberste Stufe geregelt wird.The invention now takes up the concept known per se, the openings to change in the channels of the guide device in that individual closure body more or less deep into these channels: be inserted. In contrast to the However, the device has previously known designs of this type of the invention pistons that extend in the direction of the Generating des Profile of the fixed vanes of the guide device delimiting the channels: slide in permit. This makes @es possible in a simple manner, which is expediently cylindrical trained piston in the lids delimiting the guide device constructively flawlessly and in such a way that these pistons and the rest of them lead to their adjustment required device with fully open channels do not disturb the flow. the adjustable piston can therefore be dimensioned so easily that they cope with the hydraulic forces even with the greatest gradients or delivery heights are. With a cylindrical design the pistons are almost exclusively on this Bending loads effective instead of torsional loads that are difficult to control, as is the case with the use of rotating guide vanes. Also can Provide sealing strips on the adjustable pistons or on their mating surfaces, such that in a simple way. a tight seal is achievable, whereas the Achieving a tight seal with rotating blades makes difficulties. Further Advantages of the new adjustment device are its cheapness and also, in Compared to setting devices to be arranged outside the machine, in which The fact that it can be accommodated in the machine itself, which means savings made possible on structural parts. The deterioration in efficiency at part load as a result of throttling losses through the adjustable piston, often only one plays insignificant role, in particular at. those that come into question for large delivery heights, multi-stage centrifugal pumps, in which mostly only the top stage is regulated.

Auf der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i einen Axialschnitt durch einen Teil einer vertikalen Kreiselpumpe, die mit der neuen Vorrichtung zur Einstellung ihrer Leistung ,ausgestattet ist, Fig.2 einen waagerechten Schnitt nach der Linie II-II der Fig. i durch die Leitvorrichtung, wobei gleichzeitig veranschaulicht ist, wie die von den Leitschaufeln begrenzten Kanäle von den Kolben abgesperrt werden, wenn diese zwischen die Leitschaufeln geschoben sind.The drawing shows, for example, embodiments of the subject matter of the invention illustrates, namely Fig. i shows an axial section through part of a vertical centrifugal pump with the new device to adjust its power , is equipped, Fig. 2 is a horizontal section along the line II-II of Fig. i by the guiding device, at the same time illustrating how that of the guide vanes limited channels are blocked by the piston when these are pushed between the guide vanes.

Fig. 3 und 4 zeigen in Schnitten, die denen der Fig. i bzw. 2 entsprechen, Abänderungen von Einzelheiten, wobei in Fig. 4 zwei der von den Leitschaufeln begrenzten Kanäle offen sind, während ein dritter abgesperrt ist.FIGS. 3 and 4 show in sections which correspond to those of FIGS. 1 and 2, respectively. Modifications of details, with two of those delimited by the guide vanes in FIG. 4 Channels are open while a third is locked.

Bei der in den Fig. i und 2 gezeigten vertikalen Kreiselpumpe fördert das Laufrad i das Wasser aus dem Saugstutzen 2 in ,ein druckseitiges Gehäuse 3. Zwischen Laufrad i und Gehäuse 3 ist eine aus einer Anzahl festen Schaufeln 4, 5 bestehende Leitvorrichtung vorgesehen, von welcher die Schaufeln 5 gleichzeitig zur Verstärkung des Gehäuses 3 dienen. 6 bezeichnet als zylindrische Kolben ausgebildete Abschlußkörper, die sich zwecks Regelung der Leistung der Pumpe oder zum völligen Abschluß der Leitvorrichtung in Richtung der Erzeugenden des Profils der Schaufeln 4., 5, also parallel zur Achse der Pumpenwelle, zwischen die Leitschaufeln 4 schieben lassen. Die Kolben 6 sind nur im oberen Pumpiendeckel 7 geführt; ihre Einstellung erfolgt auf hydraulischem Wege. Um Zwischenstellungen für Teilbelastungen zu ermöglichen, ist noch eine Rückführung i o vorgesehen, welche die Kolben 6 jeweils in der gewünschten Zwischenstellung hält. In der gehobenen Stellung der Kolben 6, wie sie in Fig. i gezeigt ist, ergeben sich für die im übrigen von den Leitschaufeln 4., 5 begrenzten Leitkanäle i i überall glatte Wandungen, so daß die Strömung von keinen Einbauten irgendwie gestört wird.In the vertical centrifugal pump shown in FIGS. I and 2 promotes the impeller i the water from the suction port 2 in, a pressure-side housing 3. Between the impeller i and the housing 3 there is one of a number of fixed blades 4, 5 existing guide device provided, of which the blades 5 at the same time serve to reinforce the housing 3. 6 referred to as a cylindrical piston Closing body, which is used to regulate the performance of the pump or for total Closure of the guide device in the direction of the generatrix of the profile of the blades Slide 4, 5 between the guide vanes 4, i.e. parallel to the axis of the pump shaft permit. The pistons 6 are only guided in the upper pump cover 7; your opinion takes place hydraulically. To enable intermediate positions for partial loads, a return i o is also provided, which the pistons 6 each in the desired Intermediate position holds. In the raised position of the piston 6, as shown in Fig. I is shown, result for the rest of the guide vanes 4, 5 limited Guide channels i i smooth walls everywhere, so that the flow of no internals is disturbed somehow.

Wie in Fig. 2 im Zusammenhang mit dem zu unierst gezeichneten Kolben 6 gezeigt ist, können an denselben noch auswechselbare Dichtungsleisten 9 vorgesehen werden, um in der eingeschobenen Lage der Kolben 6 einen vollkommen dichten Abschluß zu erreichen. Diese Dichtungsleisten können z. B. aus Gummi bestehen oder federnd ausgebildet sein.As in Fig. 2 in connection with the piston shown below 6, exchangeable sealing strips 9 can be provided on the same be to a completely tight seal in the inserted position of the piston 6 to reach. These sealing strips can, for. B. made of rubber or resilient be trained.

Anstatt die Kolben 6 auf hydraulischem Wege zu verstellen, können für deren Einschieben zwischen die Leitschaufeln auch mechanische oder elektrische Mittel vorgesehen werden. In beiden Fällen läßt sich die Anordnung so treffen, daß die Kolben entweder einzeln, gruppenweise oder alle gemeinsam verstellt werden können.Instead of adjusting the piston 6 hydraulically, you can for their insertion between the guide vanes also mechanical or electrical Funds are provided. In both cases, the arrangement can be made so that the pistons can be adjusted either individually, in groups or all together.

Die in Fig.3 und 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der beschriebenen einmal dadurch, daß der verschiebbare Kolben einen oberen, im oberen Pumpendeckel 71 geführten Teil 61 und einen unteren, im unteren Pumpendeckel 81 geführten Teil 62 aufweist, wobei diese Teile 61, 62 durch Stege 63 starr miteinander verbunden sind. Die Stege 63 kommen in entsprechend ausgestaltete Aussparungen der Leitschaufeln 41 zu liegen, so daß sie in der in Fig.3 gezeigten Lage des Kolbens 61, 62 den Durchfluß durch die Leitkanäle i 11 in keiner Weise stören (vgl. diesbezüglich auch den oberen Teil der Fig.4). Auch bei dieser zweiten Ausführungsform sind am Umfang der Kolben 61, 62 :auswechselbare Dichtungsleisten 91 angebracht. Das Einschieben der Kolben 61, 62 kann auch in diesem Falle hydraulisch, auf mechanischem oder ,elektrischem Wege erfolgen.The embodiment shown in FIGS. 3 and 4 differs from the one described in that the displaceable piston has an upper part 61 guided in the upper pump cover 71 and a lower part 62 guided in the lower pump cover 81, these parts 61, 62 are rigidly connected to one another by webs 63. The webs 63 come to lie in correspondingly shaped recesses 41 of the vanes so that they in the position shown in Figure 3 position of the piston 61, 62 flow through the conveying channels i 1 1 in any way interfere (see. Also in this respect the top of Fig. 4). In this second embodiment, too, replaceable sealing strips 91 are attached to the circumference of the pistons 61, 62. In this case, too, the pistons 61, 62 can be pushed in hydraulically, mechanically or electrically.

Um in der eingeschobenen Lage der Kolben einen möglichst dichten Abschluß zu erreichen, können die Dichtungsflächen auch einen kegeligen oder keilförmigen Anzug in Bewegungsrichtung aufweisen.In order to achieve the tightest possible seal in the inserted position of the piston To achieve this, the sealing surfaces can also be conical or wedge-shaped Tighten in the direction of movement.

Blei einer axial durchströmten Propellerpumpe fällt sinngemäß die Erzeugende des Profils der Leitschaufeln und daher die Richtung, in welcher die Kolben zu verschieben sind, praktisch mit der Radialrichtung zusammen.The lead of an axially perfused propeller pump falls analogously Generating the profile of the guide vanes and therefore the direction in which the Pistons to move are practically related to the radial direction.

Claims

I '. \ - reN, rnNst, izüci »:: 1. Device for setting the power of hydraulic centrifugal machines with a L: guiding device having blades, characterized in that the adjustment is carried out by pistons, which are located between the blades of the guide device in the direction of the generatrix of the profile thereof Let the shovels slide in. a. Device according to claim r, characterized in that that the pistons in at least one of the laterally delimiting the guide device Lid are guided. 3. Apparatus according to claim i, characterized in that. that each piston for itself: can be adjusted. 4. Apparatus according to claim i, characterized characterized in that the pistons can be adjusted in groups. 5. Device according to claim i, characterized in that all pistons adjust together permit.