DE854780C

DE854780C - Device for automatic speed limitation for water turbines

Info

Publication number: DE854780C
Application number: DEE2108A
Authority: DE
Inventors: Paul Werner Seewer
Original assignee: English Electric Co Ltd
Current assignee: English Electric Co Ltd
Priority date: 1943-08-23
Filing date: 1950-09-14
Publication date: 1952-11-06

Description

Einrichtung zur selbsttätigen Drehzahlbegrenzung für Wasserturbinen Das Hauptpatent 836 i8o bezieht sich auf eine Anordnung, bei welcher die Nabe eines Wasserturbinenläufers mit einer Einrichtung zur selbsttätigen Drehzahlbegrenzung in Form eines Ringes versehen ist, der an der Läufernabe in der Nähe, und vorzugsweise oberhalb der Turbinenflügel angebracht ist, wobei eine Anzahl von Brems- oder Ablenkschaufeln an oder in diesem Ring gelenkig oder verschiebbar befestigt ist, die normalerweise gegen die Fliehkraftwirkung zurück- und so aus der Strömung herausgehalten werden. Bei Überschreitung einer gewissen Drehzahl werden diese Körper durch die Fliehkraft in die Strömung herausgestreckt. Bei einer besonderen Ausführung werden die Schaufeln durch Glieder zurückgehalten, die so bemessen sind, daB sie bei Überschreitung einer gewissen auf sie einwirkenden Kraft zu Bruch gehen.Device for automatic speed limitation for water turbines The main patent 836 i8o relates to an arrangement in which the hub of a Water turbine rotor with a device for automatic speed limitation is provided in the form of a ring, which is located on the rotor hub, and preferably mounted above the turbine blades, with a number of brake or deflector blades is hinged or slidably attached to or in this ring, normally be held back against the centrifugal force and thus kept out of the flow. When a certain speed is exceeded, these bodies are caused by centrifugal force stretched out into the current. In a special design, the blades held back by limbs which are so dimensioned that when one of the certain forces acting on them are broken.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Ausbildung von Mitteln, welche die Drehzahlbegrenzungskörper aus der Wasserströmung heraushalten, die bei Überschreitung einer gewissen Kraft zu Bruch gehen und dadurch alle Drehzahlbegrenzungskörper annähernd gleichzeitig auslösen. Die Erfindung besteht in einem Gurt oder einer Kette, welche alle Drehzahlbegrenzungskörper umgibt und sie so aus der Strömung heraushält, wobei dieser Gurt Mittel enthält, die so bemessen sind, daß sie zu Bruch gehen, wenn eine gewisse, von der Fliehkraftwirkung auf die Drehzahlbegrenzungskörper herrührende Kraft überschritten wird.The present invention aims to provide means which Keep the speed limiter body out of the water flow, which if exceeded a certain force to break and thus all speed limiter bodies approximately trigger at the same time. The invention consists of a strap or a chain, which surrounds all speed limiter bodies and so they out of the flow holds out, this belt containing means which are dimensioned so that they break go, if a certain, of the centrifugal effect on the speed limiter body resulting force is exceeded.

Diese Körper für die Drehzahlbegrenzung können irgendeine Form von verschiebbaren, schwenkbaren oder federnden Schaufeln haben, wie sie in dem Hauptpatent beschrieben sind. Eine besonders zweckmäßige Ausbildung ist die, bei welcher jede Schaufel eines Kranzes von Schaufeln, der unmittelbar über den Arbeitsflügeln der Turbine angebracht ist, an einem Gelenkzapfen schwenkbar befestigt ist, dessen Achse in einer Ebene liegt, die zwar quer zu der Läuferachse, jedoch zu dieser in einem von 9o° abweichenden Winkel geneigt ist, so daß die Schaufeln in der ausgeschwenkten Stellung zu der Läuferachse nicht parallel, sondern entgegengesetzt zu der Neigung der Arbeitsflügel verlaufen.These speed limiter bodies can be some form of have slidable, pivotable or resilient blades, as in the main patent are described. A particularly expedient training is that in which each Shovel of a wreath of shovels, which immediately above the working wings of the Turbine is mounted, is pivotally attached to a pivot pin, the axis of which lies in a plane that is transverse to the rotor axis, but in one to this of 9o ° different angle is inclined, so that the blades in the swiveled out Position to the rotor axis not parallel, but opposite to the inclination the working wing run.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.Further details and advantages of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments.

Fig. i zeigt die linke Seite eines senkrechten Schnittes durch eine vollständige Wasserturbine mit verstellbaren Propellerflügeln gemäß derErfindung; Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche die verstellbaren Flügel und den Kranz der Bremsschaufeln (in der geschlossenen Stellung) eines Teiles des Turbinenläufers nach Fig. i zeigt; Fig. 3 ist ein vergrößerter Schnitt nach der Linie 111-III der Fig.2 und zeigt die schwenkbaren Bremsschaufeln; Fig.4 ist eine vergrößerte Ansicht, welche die Befestigung des Haltebandes zeigt; Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht der Bremsschaufeln in der ganz vorspringenden Stellung. Die in Fig. i gezeigte Turbine gehört zu der üblichen Bauart mit verstellbaren Propellerflügeln, wobei der Stator das umschließende Turbinengehäuse i aufweist, aus welchem das ankommende Wasser zwischen den schwenkbaren Leitschaufeln 2 auf seinem Weg zu den Läuferflügeln strömt. Die Leitschaufeln werden in üblicher Weise durch das bei 3 angegebene Hebelgestänge unter der automatischen Überwachung des Drehzahlreglers der Turbine betätigt. Der Läufer besteht aus der senkrechten Welle 4, welche durch die die einstellbaren Flügel 6 tragende Hohlnabe 5 abgeschlossen ist. Unmittelbar über den Flügeln 6 ist an der Nabe 5 der Ring 7 angebracht, welcher die selbsttätige Drehzahlbegrenzungseinrichtung gemäß der Erfindung verkörpert. Innerhalb dieses Ringes 7 ist eine Anzahl von Bremsschaufeln 8 angebracht, von denen jede, wie in Fig.2 und 3 gezeigt, um einen Drehzapfen 9 schwenkbar ist, dessen Achse in einer quer zu derLäuferachse verlaufenden Ebene liegt. Die Bewegung der Bremsschaufeln 8 wird begrenzt, indem die Schaufelansätze io sich gegen den Anschlagring i i anlegen. Unter normalen Betriebsverhältnissen liegt jede Bremsschaufel 8 abschließend in der Außenfläche des Ringes 7, die eine glatte Fortsetzung der Nabe 5 bildet, und die Schaufeln werden in dieser Stellung durch ein Halteband 12 zurückgehalten, welches um die zylindrische Außenfläche des Ringes 7 befestigt ist. Die beiden Enden des Haltebandes 12 endigen in einem in dem Ring 7 angeordneten Halteblock 13 und sind an diesem mittels des verjüngt zulaufenden Stöpsels 14 festgeklemmt, welcher an dem Ring 7 durch den Bolzen 15 befestigt ist und mittels einer leichten Punktschweißung gesichert werden kann.Fig. I shows the left side of a vertical section through a complete water turbine with adjustable propeller blades according to the invention; Fig. 2 is a perspective view showing the adjustable blades and rim of the brake blades (in the closed position) of a portion of the turbine runner of Fig. 1; Fig. 3 is an enlarged section on the line III-III of Fig. 2 and shows the pivotable brake blades; Fig. 4 is an enlarged view showing the attachment of the tether; Figure 5 is a perspective view of the brake blades in the fully protruding position. The turbine shown in Fig. I belongs to the usual type with adjustable propeller blades, the stator having the surrounding turbine housing i, from which the incoming water flows between the pivotable guide vanes 2 on its way to the rotor blades. The guide vanes are operated in the usual way by the lever linkage indicated at 3 under the automatic monitoring of the speed controller of the turbine. The rotor consists of the vertical shaft 4, which is closed by the hollow hub 5 carrying the adjustable vanes 6. The ring 7, which embodies the automatic speed limiting device according to the invention, is attached to the hub 5 directly above the blades 6. Within this ring 7 a number of brake blades 8 are mounted, each of which, as shown in Figures 2 and 3, is pivotable about a pivot 9, the axis of which lies in a plane running transversely to the rotor axis. The movement of the brake blades 8 is limited by the blade attachments io resting against the stop ring ii. Under normal operating conditions, each brake blade 8 finally lies in the outer surface of the ring 7, which forms a smooth continuation of the hub 5, and the blades are retained in this position by a retaining band 12 which is fastened around the cylindrical outer surface of the ring 7. The two ends of the retaining strap 12 end in a retaining block 13 arranged in the ring 7 and are clamped to this by means of the tapered plug 14, which is fastened to the ring 7 by the bolt 15 and can be secured by means of a light spot weld.

In dem Halteband 12 ist ein Loch 16 vorgesehen, welches die Querschnittsfläche an einer besonderen Stelle so vermindert, daß das Band, wenn eine gewisse vorbestimmte Kraft erreicht wird, zu Bruch geht. Diese vorbestimmte Kraft ist die Spannung, welche in dem Halteband 12 von der Summe der Kräfte erzeugt wird, die von der Fliehkraftwirkung auf alle Bremsschaufeln 8 bei einer vorbestimmten Sicherheitsüberdrehzahl des Läufers herrühren. Wenn diese Bruchkraft erreicht wird, reißt das Halteband 12 und gibt dadurch alle Bremsschaufeln 8 frei, welche annähernd gleichzeitig herausspringen und draußen bleiben, wenigstens bis der Läufer annähernd zum Stillstand gebracht worden ist. An Stelle des Bandes könnte eine Kette mit einem schwachen Glied benutzt werden. Die Bremsschaufeln können ein Übergewicht erhalten, so daß, wenn sie herausspringen, die Schwerkraft sie in der äußeren Stellung zu halten sucht. Wenn die Bremsschaufeln erst einmal herauszuspringen beginnen, wird natürlich der auf sie wirkende Wasserdruck sie nach außen drücken und nach außen halten.In the retaining band 12, a hole 16 is provided, which the cross-sectional area at a particular point so diminished that the tape, if a certain predetermined Force is reached, breaks. This predetermined force is the tension which in the tether 12 is generated by the sum of the forces generated by the effect of the centrifugal force on all brake blades 8 at a predetermined safety overspeed of the rotor originate. When this breaking force is reached, the tether 12 breaks and gives thereby all brake blades 8 free, which pop out almost at the same time and stay outside, at least until the runner nearly comes to a standstill has been. A chain with a weak link could be used in place of the ribbon will. The brake blades can become overweight so that if they pop out, gravity seeks to keep them in the outer position. When the brake blades once begin to jump out, of course, the water pressure acting on them becomes push them outwards and hold them outwards.

Um die Einrichtung wieder für normalen Betrieb der Turbine einzustellen, muß jemand in der Turbine alle Schaufeln wieder zurückbringen und um sie ein neues Halteband oder eine Kette befestigen.To reset the facility for normal turbine operation, someone in the turbine has to bring all the blades back and put new ones around them Attach a strap or a chain.

Es sei hervorgehoben, daß die Befestigung, welche das Band in seiner Lage hält, so ausgebildet werden kann, daß sie bei Überschreitung einer vorbestimmten Kraft bricht und die Enden des Bandes losläßt. In diesem Falle ist die örtliche Schwächung der Festigkeit des Bandes unnötig, und es könnte an Stelle des Bandes ein Drahtseil oder eine andere Verbindung verwendet werden.It should be emphasized that the fastening which the tape in its Holds position, can be designed so that it is exceeded when a predetermined Force breaks and lets go of the ends of the band. In this case the local Weakening the strength of the tape unnecessarily and it could take the place of the tape a wire rope or other connection can be used.

Claims

PATENT ANSYRI; CHE: i. Device for automatic speed limitation for water turbines, where a ring of movably attached to the turbine rotor Brake blades are provided, which are normally in the runner through facilities those who have a weakened limb are held back, and which when exceeded a predetermined rotor speed after breakage of the weakened link below the Effect of centrifugal force in the flow of water going to the propellers before the current reaches the propulsion wing, so intervene that you acted on the runner Torque that of the propellant vanes is opposite, according to patent 836 18o, thereby characterized that the,