DE887030C

DE887030C - Hydraulischer Servomotorantrieb fuer Diehschaufel-Leitraeder von Wasserturbinen oderKreiselpumpen

Info

Publication number: DE887030C
Application number: DEV3955D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Doerfel; Karl Langensee
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1944-10-27
Filing date: 1944-10-27
Publication date: 1953-08-20

Description

Hydraulischer Servomotorantrieb für Diehschaufel-Leiträder von Wasserturbinen oder Kreiselpumpen An außengeregelten Wasserturbinen und Kreiselpumpen, insbesondere an solchen großer Abmessungen, stellt die Anordnung und Ausbildung der zum Antrieb des Regelringes der Drehschaufel-Leiträder dienenden hydraulischen Servomotoren oftmals schwierig zu lösende Aufgaben. Ein Verankern der Servomotoren guf besonderen Fundamenten ist beispielsweise beim Einbau der Turbinen in engen Schächten sehr schwierig oder oft ganz unmöglich. Außerdem ergeben sich bei dem über das Fundament gehenden Kraftfluß anderweitige Nachteile. Es ist auch bereits bekannt, die Servomotoren auf der Turbine oder Pumpe selbst anzuordnen, indem beispielsweise zwei Servomotoren an .einem am Turbinendeckel befestigten Querbalken befestigt werden. Eine andere Bauart verzichtet ganz auf den Regelring und versieht jeden Leitschaufelstiel mit einem eigenen Servomotor. Auch diese Konstruktionen waren noch verhältnismäßig umständlich und befriedigten nicht ganz.
Im folgenden wird nun ein wesentlich vorteilhafterer Leitradantrieb für Wasserturbinen oder Kreiselpumpen mit an sich bekannten Ringservomotoren vorgeschlagen. Erfindungsgemäß besteht dieser Antrieb aus ringstückförmigen, am Turbinendeckel befestigten Servomotorzylindern und aus mit diesen zusammenarbeitenden, am Regelring befestigten- ringstückförmigen Tauchkolben. Diese Ausbildung ergibt eine besonders einfache und steife Verbindung zwischen den Servomotor-, zylindern und dem Turbinendeckel bzw. zwischen den Kolben und dem Regelring. -Die Kraftübertragung erfolgt hierbei stets auf den kürzest möglichen Wegen auf den Turbinendeckel bzw. auf den Regelring. Außer der größeren Starrheit dieser Konstruktion ergibt sich gegenüber bisherigen Bauarten auch ein bedeutend geringerer Platzbedarf und mitunter auch ein kleinerer Materialaufwand. Die Servomotorzylinder brauchen innen nicht bearbeitet zu werden, da die Zylinderinnenräume. einen größeren Durchmesser als die Kolben erhalten und die Abdichtung zwischen den Zylindern und den Tauchkolben durch eine an der "Zylinderstirnseite befindliche Stopfbüchse od. dgl. erfolgt.
Nach einer Weiterbildung sind die Servomotorzylinder nicht unmittelbar am Turbinendeckel, sondern an einem besonderen, am Turbinendeckel angeordneten Tragring befestigt. Diese Ausführung dürfte oft aus konstruktiven Gründen und insbesondere an großen Maschinen von Vorteil sein.
Um eine gleichmäßige Kraftverteilung zu erreichen, werden stets in entgegengesetzter Verstellrichtung arbeitende Servomotoren hintereinander angeordnet, so daß immer zwei Kolben und zwei zylinder unmittelbar hintereinanderliegen. Bei einer günstigen Ausbildung sind nun stets je zwei unmittelbar hintereinanderliegende Tauchkolben zu einem gemeinsamen doppelseitigen Tauchkolben vereinigt. Die nunmehr halbe Anzahl doppelt so langer Kolben ergibt eine einfachere und schnellere Bearbeitung; außerdem lassen sich die längeren Doppelkolben wesentlich starrer am Regelring befestigen.
Ähnliche Vorteile erzielt man auch, wenn je zwei unmittelbar hintereinanderliegende Servomotorzylinder mit voneinander abgekehrten Zylinderöffnungen zu einem gemeinsamen Bauteil vereinigt werden, wobei aber die beiden Zylinderdruckräume nicht miteinander in Verbindung stehen dürfen.
Die Tauchkolben sind mit -dem meist in axialer Richtung benachbart liegenden Stellring durch etwa am Regelring angegossene Pratzen oder durch besondere Zwischenstücke verbunden, die durch die Verstellkräfte hauptsächlich auf Biegung beansprucht werden. Um nun diese Befestigung vor allem bei großen Verstellkräften besonders steif zu gestalten, werden die Tauchkolben nach einer Verbesserung an ihrer dem Regelring abgewandten Seite noch mit einem gemeinsamen Versteifungsring starr verbunden. Auf diese Weise bilden Regelring, Ringkolben und Versteifungsring eine besonders steife fachwerkähnliche Baueinheit.
Die Tauchkolben werden zweckmäßig mit kreisförmigem Querschnitt ausgeführt, da dann auch die Zylinderstopfbüchsen runden Querschnitt erhalten können und eine gute Abdichtung gewährleisten. Die ringwulstförmigen Kolbenflächen lassen sich auf entsprechenden Maschinen ohne weiteres bearbeiten. Vorteilhaft ist auch ein rechteckiger Kolbenquerschnitt, insbesondere dann, wenn nach einer erfindungsgemäßen Fortbildung zugleich die Verbindungsstellen der Tauchkolben für den Regelring und gegebenenfalls auch für den Vexsteifungsring derart ausgebildet sind, daß sie nicht über das Tauchprofil der Tauchkolben hinausragen. Solche Kolben können auf jeder Plandrehbank passender Größe ohne Schwierigkeit mit der erforderlichen Genauigkeit bearbeitet werden. Die Abdichtung rechteckig profilierter Kolben in den Stopfbüchsen der Zylinder stellt bei dem heutigen Stand der Dichtungstechnik keine besondere Schwierigkeit dar, wenn für eine gute Abrundung der Kolbenkanten Sorge getragen wird.
In günstiger Weise werden in dem Tragring auch -die Ölleitungen für die Servomotorzylinder angeordnet; die zweckmäßig mit dem Tragring ein gemeinsames Gußstück bilden können und dessen Steifigkeit noch erhöhen.
In der Zeichnung ist an einer Wasserturbine mit stehender Achse ein Ausführungsbeispiel der Erfindung durch einen Schnitt längs der Achse und einen Schnitt quer zur Achse dargestellt.
Auf dem Turbinendeckel i ist der Regelring 2 mit den Regelzapfen 3 drehbar gelagert. über seinem Innenteil q. befindet sich der hydraulische Ringservomotor, der in dem vorliegenden Beispiel aus drei ringstückförmigen Doppelservomotorzylindern 5 und drei Doppeltauchkolben 6 mit rechteckigem Querschnitt 7 besteht. Die Servozylinder 5 bilden mit einem kräftigen Tragring ä ein gemeinsames Gußstück, das mit dem Turbinendeckel verschraubt ist und außerdem die eingegossenen Ölzuleitungen 9 für die Zylinder trägt. Die Tauchkolben 6 werden am Eintritt in die Zylinder 5 mit Stopfbüchsen io nach bekannter Art abgedichtet. Die Verbindung des Regelrings 2 mit den Tauchkolben '6 erfolgt durch Angüsse i i des Regelringinnenteils q., die in Aussparungen i:2 der Ringkolben 6 passen und dort verschraubt werden. Die Aussparungen 12 an den Tauchkolben 6 ragen nirgends über das Tauchprofil der Kolben hinaus, das daher ohne weiteres auf einer Plandrehbank bearbeitet werden kann. Zur' größeren Steifigkeit des Ringservomotors ist über demselben noch ein Versteifungsring 13 angeordnet, der wie das Innenteil q. des Regelrings :2 durch Angüsse 1q., die in Aussparungen 15 der Tauchkolben 6 passen, mit den Tauchkolben starr verbunden ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Hydraulischer Servomotorantrieb für Drehschaufel-Leiträder von Wasserturbinen oder Kreiselpumpen, gekennzeichnet durch ringstückförmige, am Turbinendeckel (i) befestigte Servomotorzylinder (5) und mit diesen zusammenarbeitende., am Regelring (2) befestigte ringstückförmige Tauchkolben (6).
2. Servomotorantrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, , daß die Servomotorzylinder an einem besonderen, am Turbinendeckel angeordneten Tragring (8) befestigt sind.
3. Servomotorantrieb nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei unmittelbar hintereinanderliegende Tauchkolben zu einem gemeinsamen doppelseitigen Tauchkolben (6) vereinigt sind. q..
Servomotorantrieb nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei unmittelbar hintereinanderliegende Servomotorzylinder mit voneinander abgekehrten Zylinderöffnungen ein gemeinsames Bauteil (5) bilden.
5. Servomotorantrieb nach einem der Ansprüche i bis d., dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchkolben an ihrer dem Regelring (a) abgewandten Seite mit einem gemeinsamen Versteifungsring (i3) starr verbunden sind.
6. Servomotorantrieb nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchkolben runden OOuerschnitt besitzen.
7. Servomotorantrieb nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchkolben rechteckigen Querschnitt (7) besitzen. B.
Servomotorantrieb nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen (i2, 15) der Tauchkolben für den Regelring und gegebenenfalls auch für den Versteifungsring derart ausgebildet sind, daß sie nicht über das Tauchprofil (7) der Tauchkolben hinausragen.
9. Servomotorantrieb nach einem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Tragring (8) die Ölleitungen (9) für die Servomotorzylinder angeordnet sind.