DE884180C

DE884180C - Einrichtung zum Verringern der Durchgangsdrehzahl bei Freistrahlturbinen

Info

Publication number: DE884180C
Application number: DEV3951D
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Ing Kritzbach
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1943-09-24
Filing date: 1943-09-24
Publication date: 1953-07-23

Description

Einrichtung zum Verringern der Durchgangsdrehzahl bei Freistrahlturbinen Die Erfindung bezieht sich auf das Verringern der Durchgangsdrehzahl hei Freistrahlturbinen, die betriebsmäßig bei Turbinen mit von Hand regelbaren Düsen auftreten kann, und außerbetriebsmäßig bei selbsttätig geregelten Turbinen, wenn die Regelung aus irgendeinem Grunde versagt. Vorrichtungen, die das Durchgehen der Freistrahlturbinen verhindern oder zum mindesten die Durchgangsdrehzahl verringern sollen, sind schon häufig gebaut worden. Sie beruhen fast durchgehend auf dem Prinzip, durch ein von der ordentlichen Regelung der Turbine unabhängiges Fliehkraftpendel (Sicherheitspendel) mit .einer irgendwie gearteten Vorrichtung den Strahl vom Laufrad abzulenken und dadurch das Ansteigen der Drehzahl der entlasteten Turbine zu verhindern. Diese Vorrichtungen erfüllen zwar ihren Zweck, 'hängen aber wie die eigentliche Regelung wieder von Mechanismen ab, die versagen können, und geben daher so wenig wie die Geschwindigkeitsregelung, die sie ergänzen sollen, -eine vollkommene Sicherheit gegen übermäßig hohe Durchgangsdrehzahlen.
Es ist auch schon der Vorschlag gemacht worden, das Betriebswasser vor dem Eintritt ins Laufrad durch einen Strahlablenker vom Laufrad abzulenken und gegen Umleitflächen zu richten, die den Wasserstrahl gegen den Rücken der Schaufel lenken. Auch diese Einrichtung ist von der richtigen Wirksamkeif bewtglicher Teile -abhängig, die entweder voii-Hand oder durch eine Regeleeinrichtung zur rechten Zeit betätigt werden müssen.
Die gemäß der Erfindung gebaute Einrichtung zum Verringern der Durchgangsdrehzahl weist keinerlei bewegliche Teile auf, .die in Unordnung geraten und die Betriebssicherheit gefährden können.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß das Betriebswasser bei Überdrehzahlen anders aus den Laufradschaufeln bzw. aus dem Bereich des Laufrades austritt als bei normalen Drehzahlen. Freistraflturbinen werden bekanntlich hinsichtlich der Anzahl, Größe und Form ihrer Schaufeln so berechnet und konstruiert, .daß bei normalen Drehzahlen möglichst kein Wasser ungenutzt zwischen den Schaufeln hindurchtreten kann, daß aber bei Drehzahlen der Turbine, die merklich über dem, bei der Konstruktion der Turbine zugrunde gelegten Wert liegen, ein Teil es Düsenstrahls ohne Ablenkung durch das Laufrad hindurchgeht und rückwärts in Richtung der Strahlachse mit einer Geschwindigkeit austritt, die annähernd noch dem vollen Gefälle entspricht. ,. . " Gemäß der Erfindung soll diese Wassermenge, die bei erhöhter Drehzahl der Turbine in Richtung der Strahlachse aus dem Laufrad austritt, an festen oder verstellbaren Leitwänden oder Kanälen inner-'Ialb des Turbinengehäuses so umgelenkt werden, daß sie das in Strahlrichtung ankommende Wasser in der Ebene des Laufrades umlenken und auf die Rückseiten der Turbinenschaufeln lenken. Hierdurch wird eine starke Bremswirkung auf die Turbine ausgeübt und dadurch die Durchgangsdrehzahl der Turbine merklich verringert.
Auch der vom Laufrad verarbeitete und aus den Schaufeln austretende Strahl ändert seine Richtung mit der Drehzahl; bei normaler Drehzahl steht er senkrecht ;zur Radebene, schwenkt mit zunehmender Drehzahl mehr in die Strahlrichtung und bildet schließlich mit der Radebene einen spitzen Winkel. Dieses unter einem spitzen Winkel aus dem Rad austretende Wasser wird nun erfindungsgemäß von entsprechend geformten Leitwänden, die im.Turbinengehäuse fest oder einstellbar angebracht sind, umgelenkt und ebenfalls auf die Rückseite der Schaufeln geleitet, wo es eine erhebliche Bremswirkung ausübt und die Durchgangsdrehzahl der Turbine verringert. Statt der Leitwand können auch geschlossene Kanäle angewandt werden.
Die Einrichtungen gemäß der Erfindung zeichnen sich vor anderen dadurch aus, daß ihre Wirkung von der richtigen Wirksamkeit beweglicher Teile völlig unabhängig ist und daß sie äußerst einfach gestaltet werden. Beispielsweise werden die. Leitflächen durch besondere Formgebung der Gehäuserückwand gebildet. Werden die Leitwände oder Kanäle verstellbar eingerichtet, so ist auch eine gewisse Verstellbarkeit der zugelassenen Höchstdrehzahl der Turbine ermöglicht.
In der Zeichnung ist eine Freistrahlturbine mit einer Einrichtung zum Verringern der Durchgangsdrehzahl gemäß der Erfindung beispielsweise in einer Ausführung schematisch dargestellt.
Abb. i ist ein Querschnitt durch die Freistrahlturbine und Abb.2 ein Grundrißschnitt durch das Gehäuse in Höhe des Strahls.
Die Turbine besteht aus dem Gehäuse i, der Haube 2, der Düse 3 und dem Laufrad q., das mit den Schaufeln 5 besetzt. ist und auf der Welle 6 sitzt. In Abb. 2 ist an der Schaufel 5 das Austrittsdiagramm der Geschwindigkeiten bei einer wesentlich über der Normaldrehzahl liegenden Drehzahl gezeigt. Darin ist die Umfangsgeschwindigkeit mit zig, die relative Austrittsgeschwindigkeit des Wassers mit w2 und die äbsolute Austrittsgeschwindigkeit mit c2 bezeichnet. Die Umfangsgeschwindigkeit u, ist dabei. wesentlich größer als im normalen Gang, die relative Austrittsgeschwindigkeit w2 ändert sich hierbei nicht, -während .die absolute Austrittsgeschwindiäkeit c2 nach Größe und Richtung verschieden von der gestrichelt eingezeichneten absoluten Austrittsgeschwindigkeit cz bei einer normalen Drehzahl ist. Die absolute Austrittsgeschwindigkeit ist gegen die Radebene geneigt und schließt den Winkel 8 gegen .die Radebene ein, der viel größer- ist als der Winkel 7 bei normaler Drehzahl. Das unter dem Winkel 8 gegen die Gehäusewände 9 strömende Wasser io- wird von den Leitwänden i i aufgefangen, umgelenkt und gegen die Lauf radschaufeln 5 geleitet, wo es bremsend und dadurch .die Durchgangsdrehzahl verringernd wirkt. Zwischen den beiden Leitwänden i i ist die Leitwand 12 angeordnet. Auf diese trifft der bei Überdrehzahl von den Schaufeln nicht umgelenkte Teil des Strahlwassers, der dort umgelenkt wird, so daß er ebenfalls auf .den Rücken der Turbinenschaufeln trifft und bremsend auf das Laufrad wirkt:

Claims

PATEN TA NS PP ÜCIIE: i. Einrichtung zum Verringern der Durchgangsdrehzahl bei Freistrahlturbinen, bei der ein Teil des Betriebswassers gegen den Rücken der Schaufeln geleitet wird, gekennzeichnet durch im Turbinengehäuse angeordnete Leitflächen zum Erfassen und Umlenken des bei Überdrehzahl aus den Turbinenschaufeln bzw. aus dem Bereich des Turbinenlaufrades in anderer Richtung als bei normalen Drehzahlen austretenden Wassers.
2. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Leitflächen, die .den bei Überschreiten ,der Normaldrehzahl unabgelenkt .durch das Laufrad gehenden Teil des Strahls gegen den Rücken der Laufradschaufeln umlenken.
3. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch Leitflächen, die das bei Überschreiten der normalen Dre'hza'hl des Laufrades seitlich aus den Schaufeln austretende Wasser auffangen und gegen den Rücken der Schaufeln umlenken.