ES2303682T3 - Rodete de turbina con fuga reducida de servo aceite. - Google Patents
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Abstract
Rodete de turbina del tipo Kaplan con aletas de rodete (3) desplazables, en el que las aletas de rodete (3) se pueden desplazar por medio de un servo motor (5) accionado hidráulicamente, dispuesto sobre un vástago de pistón (7) dentro del cubo del rodete (2), caracterizado porque está previsto un depósito colector (8), en el que es recogido el líquido hidráulico que sale entre el vástago de pistón (7) y una junta de obturación (13) del servo motor (5), porque el depósito colector (8) está dispuesto alrededor del extremo libre del vástago de pistón (7) y está conectado de forma rígida con el servo motor (5) y se mueve al mismo tiempo con éste, porque está previsto un conducto de transporte (11) y un extremo de este conducto de transporte (11) desemboca en un volumen de bombeo (17) formado entre el depósito colector (8) móvil y el vástago de pistón (7) fijo y porque a través del movimiento de ajuste del servo motor (5) se reduce y se incrementa el volumen de bombeo y de esta manera se transporta líquido hidráulico desde el depósito colector (8) hasta el conducto de transporte (11).
Description
Rodete de turbina con fuga reducida de servo
aceite.
La presente invención se refiere a un rodete de
turbina del tipo Kaplan con aletas de rodete desplazables, en el
que las aletas de rodete se pueden desplazar por medio de un servo
motor accionado con aceite, dispuesto sobre un vástago de pistón
dentro del cubo del rodete. Se conoce a partir del documento DE 1
772 000 un rodete de turbina según el preámbulo de la
reivindicación 1. En el caso de utilización de servo motores
accionados con aceite para el desplazamiento de las aletas de rodeo
se producen también pérdidas de fuga de servo aceite desde el servo
motor. En virtud de las exigencias crecientes del medio ambiente,
debe impedirse que las pérdidas de fuga de servo aceite lleguen al
medio en circulación que rodea la turbina.
Por lo tanto, la presente invención tiene el
problema de indicar un rodete de turbina, con el que se impide de
una manera sencilla y efectiva que la fuga del servo motor llegue al
medio que circula alrededor de la turbina.
Este problema se soluciona de acuerdo con la
invención porque está previsto un depósito colector, en el que es
recogido el aceite que sale entre el vástago de pistón y una junta
de obturación del servo motor, el depósito colector está dispuesto
alrededor del extremo libre del vástago de pistón y está conectado
de forma rígida con el servo motor y se mueve al mismo tiempo con
éste, está previsto un conducto de transporte y un extremo de este
conducto de transporte desemboca en una cámara de bombeo formada
entre el deposito colector móvil y el vástago de pistón fijo y
porque a través del movimiento de ajuste del servo motor se reduce y
se incrementa la cámara de bombeo y de esta manera se transporta
aceite desde el depósito colector hasta el conducto de
transporte.
La potencia para el transporte de la fuga desde
el rodete se aplica de esta manera desde el servo motor durante el
movimiento de ajuste de las aletas del rodete, por lo que no se
necesita ningún mecanismo de accionamiento propio para el sistema
de transporte de fugas. El movimiento del servo motor, que es
necesario de todos modos para la regulación de la turbina, se
utiliza, por lo tanto, al mismo tiempo para el transporte de la
fuga. Además, el sistema de transporte de la fuga está constituido
también todavía muy sencillo desde el punto de vista de la
construcción y solamente necesita pocas piezas y una adaptación
reducida del rodete.
Se puede impedir de una manera especialmente
sencilla una circulación de retorno de la fuga hasta el depósito
colector, cuando está prevista una válvula en el conducto de
transporte.
Se obtiene una configuración especialmente
ventajosa con un acumulador intermedio, dispuesto en el rodete de
la turbina, para el aceite transportado, al que transporta el
conducto de transporte, estando dispuesto el acumulador intermedio
de una manera ventajosa entre el vástago de pistón, el cubo del
rodete y un árbol de turbina, en el que está fijado el rodete de la
turbina.
Para el transporte simplificado de la fuga desde
el acumulador intermedio se prevé un segundo conducto de
transporte, que está dispuesto de una manera preferida en el árbol
de la turbina, uno de cuyos extremos está conectado con el
acumulador intermedio.
Se puede impedir muy fácilmente una circulación
de retorno de la fuga desde el acumulador intermedio hasta el
depósito colector cuando la boca del primer conducto de transporte
está dispuesta en el acumulador intermedio, de tal forma que el
nivel de la fuga se encuentra debajo de la boca del primer conducto
de transporte.
A continuación se explica la presente invención
con la ayuda de las figuras 1 a 3 ejemplares, no limitativas. En
este caso:
La figura 1 muestra una representación en
sección de un ejemplo de realización de un rodete de acuerdo con la
invención.
La figura 2 muestra una representación de
detalle de una primera fase de transporte de fugas, y
La figura 3 muestra una representación de
detalle de una segunda fase de transporte de fugas.
La figura 1 muestra un rodete 1 de una turbina
de tipo Kaplan, que está constituida por un cubo de rodete 2, que
está fijado en un árbol de la turbina. En el cubo de rodete 2 están
dispuestas una pluralidad de aletas de rodete 3, que se pueden
desplazar por medio de un servo motor hidráulico 5 y un mecanismo de
activación. Tales rodetes 1 se conocen desde hace mucho tiempo y no
deben explicarse en detalle.
El servo motor 5 está dispuesto en un vástago de
pistón 7, que está fijado en un extremo en el cubo del rodete 2 y
se desliza sobre éste hacia arriba y hacia abajo, como se indica por
medio de la doble flecha en la figura 1. A tal fin, se alimenta el
servo motor 5 a través de conductos de alimentación 14 con líquido
hidráulico que está a presión, en general aceite y de esta manera
se mueve sobre el vástago de pistón 7. También un servo motor 5 de
este tipo se conoce desde hace mucho tiempo y se prescinde de
describirlo en detalle.
Entre el servo motor 5 y el vástago de pistón 7
están dispuestas juntas de obturación 13, que deben impedir una
penetración exterior posterior de líquido hidráulico desde el servo
motor 5 en la cámara interior del cubo del rodete 2 y, además,
desde el cubo del rodete 2 hasta el medio que circula alrededor de
la turbina. Sin embargo, en las juntas de obturación 13 se producen
forzosamente pérdidas de fuga, puesto que las juntas de obturación
13 no se pueden realizar absolutamente herméticas y se puede
perjudicar de la misma manera la capacidad de obturación de las
juntas de obturación 13 a través de desgaste e influencias
exteriores. Estas pérdidas de fuga deben ser recogidas por los
motivos indicados anteriormente y deben ser descargadas desde el
cubo del rodete 2. A tal fin, se utiliza un transporte de fugas de
acuerdo con la invención, como se describe a continuación con la
ayuda de las figuras 1 a 3.
Alrededor del extremo libre del vástago de
pistón 7 se dispone un depósito colector 8 cerrado hacia fuera, que
está conectado fijamente con el servo motor 5. El depósito colector
8 se mueve, por lo tanto, al mismo tiempo con el servo motor 5. El
depósito colector 8 está dimensionado y dispuesto en este caso de
tal forma que rodea las juntas de obturación 13 sobre el lado del
servo motor 5, que está conectado con el depósito colector 8. Por
lo tanto, las eventuales pérdidas de fuga de esta junta de
obturación 13 llegan directamente al depósito colector 8 y se
acumulan allí, como se indica por medio de la flecha en la figura 2.
Las eventuales pérdidas de fuga de la junta de obturación 13 sobre
el otro lado del servo motor 5 son recogidas por medio de un
dispositivo adecuado, por ejemplo un anillo sobre el vástago de
pistón 7, y son conducidas a través de un conducto 10 hasta el
depósito colector 8, como se indica de la misma manera a través de
una flecha. El conducto 10 está dispuesto aquí en el vástago de
pistón 7, pero naturalmente podría estar realizado también de otra
manera discrecional. De esta manera, se asegura que toda pérdida de
fuga de líquido hidráulico se recogida en el depósito colector 8 y
no pueda llegar a la cámara interior del cubo del rodete 2.
Como se representa en la figura 2, la fuga 15 se
acumula a través de fuerzas centrífugas que actúan sobre la
rotación del rodete 1 en las esquinas y en las paredes exteriores
del depósito colector 8. Para poder transportarla desde allí hacia
fuera, está dispuesta una pieza de conexión 16, cuya boca está
dispuesta en la zona de la esquina del depósito colector 8, en la
que se acumula la fuga 15. Esta pieza de conexión 16 está conectada
con un primer conducto de transporte 11, con el que la fuga 15 se
puede descargar desde el depósito colector 8. El conducto de
transporte 11 está dispuesto aquí en el vástago de pistón 7, pero
naturalmente se podría realizar y disponer también de una cualquier
otra manera discrecional.
A través del movimiento de ajuste del servo
motor 5, con el que se mueve también el depósito colector 8, se
produce una modificación del volumen encerrado entre el vástago de
pistón fijo 7 y el depósito colector móvil 8, que se designa aquí
como volumen de bombeo 17. La zona de movimiento del servo motor 5
y, por lo tanto, también del depósito colector 8 se indica con H en
la figura 1. Por lo tanto, a medida que se reduce el volumen de
bombeo se transporta la fuga 15 a la pieza de conexión 16 y, además,
al primer conducto de transporte 11. La pieza de conexión está
realizada en este caso de tal forma que puede seguir el movimiento
del depósito colector 8. En el ejemplo según la figura 2, la pieza
de conexión 16 está realizada como tubo, que está dispuesto de
forma deslizante en un taladro conectado con el primer conducto de
transporte 11. Evidentemente, la pieza de conexión 16 podría estar
realizada también de otra forma discrecional, por ejemplo como tubo
telescópico, como manguera elástica o como manguera en espiral.
A través del primer conducto de transporte 11 se
podría transportar la fuga 15 desde el cubo del rodete 2, por
ejemplo hacia un depósito de recepción no representado. Para evitar
que durante un movimiento de ajuste opuesto del servo motor 5, es
decir, cuando se incrementa el volumen de bombeo 17, la fuga 15 sea
aspirada de retorno al depósito colector 8, podría estar prevista
una válvula de retención, por ejemplo en el conducto de transporte
11. Por medio de otra válvula entre el volumen de bombeo 17 y la
cámara interior del cubo del rodete 2 lleno de aire se podría
impedir también, por ejemplo a través de la compensación de la
presión, que se produzca una presión negativa demasiado grande
entre cámara de bombeo 17.
Por medio del movimiento de la bomba del
depósito colector 8, provocado por el movimiento de ajuste del servo
motor 5, se puede retirar la fuga 15 de una manera sencilla y sin
una instalación de accionamiento adicional fuera del depósito
colector 8.
En las figuras 1 y 3 se representa una
configuración especialmente ventajosa para indicar cómo se puede
eliminar la fuga 15 fuera del depósito colector 8 y fuera del cubo
del rodete 2.
El primer conducto de transporte 11 desemboca en
este caso en un acumulador intermedio 9, que está dispuesto entre
el árbol de la turbina 4, el cubo del rodete 2 y el vástago de
pistón 7, en el que se acumula la fuga 18 transportada desde el
depósito colector 8, indicado por medio de la flecha, a través de
las fuerzas centrífugas de actuación, de nuevo a la zona de la
esquina y de las paredes laterales del acumulador intermedio 9. A
través de otra pieza de conexión 19, que está dispuesta de nuevo de
tal forma que desemboca en la zona de la esquina del acumulador
intermedio 9, llega la fuga 18 a través del movimiento de bombeo del
depósito colector 8 a un segundo conducto de transporte 12. Este
segundo conducto de transporte 12 conduce la fuga 18 aquí a través
del árbol de la turbina 4 desde el cubo del rodete 2, indicado por
medio de la flecha, por ejemplo hasta un depósito de alimentación
no representado para líquido hidráulico.
Para impedir una aspiración de la fuga 18 de
retorno desde el acumulador intermedio 9, el primer conducto de
transporte 11 está prolongado hasta apenas por debajo del canto
superior del acumulador intermedio 9. Por lo tanto, solamente sería
posible un reflujo de la fuga 18 hasta el primer conducto de
transporte si el acumulador intermedio 9 estuviera casi totalmente
lleno. Pero se podría conseguir el mismo efecto de nuevo a través de
una válvula de retención dispuesta en el primer conducto de
transporte 11 o en el segundo conducto de transporte 12.
Pero debido a la aspiración temporal a través
del movimiento de ajuste del servo motor 5 se aspira también la
fuga 18 desde el segundo conducto de transporte 12 de retorno al
acumulador intermedio 9. Por lo tanto, éste debería estar
dimensionado al menos tan grande que puede recibir todo el volumen
del segundo conducto de trasporte 12, puesto que entonces a través
de la prolongación del primer conducto de transporte 11 se puede
impedir una aspiración de retorno de la fuga 18 desde el acumulador
intermedio 9 hasta el primer conducto de transporte 11. Pero,
naturalmente, como se ha descrito anteriormente, también puede estar
prevista una válvula de retención en el segundo conducto de
transporte 1, para impedir un reflujo de la fuga 18.
El ejemplo de realización según las figuras 1 a
3 muestra de esta manera un sistema de transporte de fugas de
varias fases, que está constituido de formas especialmente sencilla
y a pesar de todo trabaja de una manera eficaz y segura y que
utiliza para el transporte de la fuga la potencia del servo motor 5
que está presente de todos modos durante el movimiento de ajuste de
las aletas del rodete 3. No obstante, el sistema de transporte de
la fuga podría estar realizado también sólo de una fase, como se ha
descrito más arriba.
En las figuras 1 a 3 se muestra una turbina del
tipo Kaplan dispuesta vertical. Pero el sistema de transporte de
fugas descrito anteriormente funciona de la misma manera también en
turbinas Kaplan horizontales o dispuestas inclinadas, como por
ejemplo en turbinas de tubos, pudiendo estar dispuestas en estos
casos eventualmente de otra manera las piezas de conexión 16, 19
y/o los conductos de transporte 11, 12 y/o el acumulador intermedio
9 y/u otras partes del sistema de transporte de fugas.
Claims (7)
1. Rodete de turbina del tipo Kaplan con aletas
de rodete (3) desplazables, en el que las aletas de rodete (3) se
pueden desplazar por medio de un servo motor (5) accionado
hidráulicamente, dispuesto sobre un vástago de pistón (7) dentro
del cubo del rodete (2), caracterizado porque está previsto
un depósito colector (8), en el que es recogido el líquido
hidráulico que sale entre el vástago de pistón (7) y una junta de
obturación (13) del servo motor (5), porque el depósito colector
(8) está dispuesto alrededor del extremo libre del vástago de
pistón (7) y está conectado de forma rígida con el servo motor (5) y
se mueve al mismo tiempo con éste, porque está previsto un conducto
de transporte (11) y un extremo de este conducto de transporte (11)
desemboca en un volumen de bombeo (17) formado entre el depósito
colector (8) móvil y el vástago de pistón (7) fijo y porque a
través del movimiento de ajuste del servo motor (5) se reduce y se
incrementa el volumen de bombeo y de esta manera se transporta
líquido hidráulico desde el depósito colector (8) hasta el conducto
de transporte (11).
2. Rodete de turbina de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque en el conducto de
transporte (11) está prevista una válvula, con la que se puede
impedir la circulación de retorno de líquido hidráulico desde el
conducto de transporte (11) hasta el depósito colector (8).
3. Rodete de turbina de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en el rodete de la
turbina (1) está previsto un acumulador intermedio (9) para líquido
hidráulico y el conducto de transporte (11) transporta a este
acumulador intermedio (9).
4. Rodete de turbina de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizado porque el acumulador
intermedio (9) está dispuesto entre el vástago de pistón (7), el
cubo del rodete (2) y un árbol de turbina (4), en el que está
fijado el rodete de la turbina (1).
5. Rodete de turbina de acuerdo con la
reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque está previsto un
segundo conducto de transporte (12), y un extremo del segundo
conducto de transporte (12) está conectado con el acumulador
intermedio (9).
6. Rodete de turbina de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado porque el segundo conducto de
transporte (12) está dispuesto en el árbol de la turbina (4).
7. Rodete de turbina de acuerdo con una de las
reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque la boca del
primer conducto de transporte (11) está dispuesta en el acumulador
intermedio (9), de tal forma que el nivel de la fuga (18) se
encuentra debajo de la boca del primer conducto de transporte (11) y
de esta manera se evita una circulación de retorno del líquido
hidráulico desde el acumulador intermedio (9) hasta el primer
conducto de transporte (11).
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