NL8006849A - Stromingsmachine voor groot debiet. - Google Patents

Description

1 H.0. 29.484

Stromingsmachine voor groot debiet.

De uitvinding heeft betrekking op een stromingsmachine voor groot debiet voorzien van een aantal volgens een cilindermantel gerang-**·.

schikte schoepen, die aan beide einden schommelbaar zijn gelagerd in schijfvormige lagerhuizen, welke volgens de hartlijn van de genoemde 5 cilindermantel draaibaar zijn gelagerd, waarbij ten minste één van die lagerhuizen is voorzien van een mechanisme om de schoepen bij ronddraaiende beweging van de lagerhuizen te doen schommelen.

Een dergelijke stromingsmachine is beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 7811248.

10 Zowel turbines als pompen hebben een vermogen, dat direkt samen hangt met het produkt van val- respektievelijk opvoerhoogte en debiet.

Voor een bepaald vermogen zal bij grote debiet de val- respektievelijk opvoerhoogte gering zijn. Gebruikelijke hydraulische stromingsmachines bestemd voor groot debiet, bezitten een schroef- of propellervormige 15 rotor, die in een stromingskanaal van cirkelvormige doorsnede is geplaatst. Een dergelijke rotor is vaak direkt gekoppeld aan een generator cq. motor, welke in het verlengde van het stromingskanaal is aangebracht, d.w.z. in een compartiment onder water. Om dit laatste te vermijden bestaat er de mogelijkheid om de generator cq. motor heen een gebogen 20 leiding aan te brengen, die de waterstroom omleidt. Deze omleiding vergt een groot bouwvolume en veroorzaakt meer weerstand. Met een in de aanhef aangeduide inrichting worden deze nadelen vermeden, omdat een duur cirkelvormig kanaal niet nodig is. Een rechthoekig doorlaatopening is voldoende, waarbij de aan de rotor gekoppelde machine zonder toepassing 25 van bochtstukken buiten de waterloop kan worden gehouden.

In de bekende machine is elk van de schoepen via een scharnier-stangenstelsel zodanig verbonden met een excentrische stuurschijf, dat bij roteren van de schoepen om de hoofdas een schommelbeweging vanaf de tangentiële stand wordt opgewekt. Deze schommelbeweging is 30 over een deel van de rotatiebeweging relatief groot; de voor deze grote schommeling noodzakelijke koppels en hoekverdraaïingen zijn met behulp van de scharnierstangenoverbrenging technisch moeilijk te verwezenlijken.

Met de uitvinding wordt beoogd deze bezwaren te ondervangen.

Volgens de uitvinding is de in de aanhef genoemde stromingsmachine 35 hiertoe gekenmerkt, doordat aan elk van de schoepen een afzonderlijke schoepverstelmotor is toegevoegd, terwijl stuurmiddelen aanwezig zijn om de schoepverstelmotoren zodanig te sturen, dat de schoepen een 8006849 4' » -2- bepaalde schommelbeweging uitvoeren.

In tegenstelling tot de schoepverstelling door een scharnier-stangenoverbrenging is nu individuele schoepverstelling mogelijk.

Om de door de verstelmotoren teweeg te brengen schommelbeweging 5 tot een minimum te beperken, verdient het de voorkeur, dat tussen de hoofdas van de machine en elk van de schoepen een overbrenging is' aangebracht, die de schoepen, afgezien van de genoemde schommelbeweging, in een gekozen oriëntatie kan houden.

De schoepverstelmotoren kunnen bestaan uit hydraulische motoren 10 gevoed door ten minste één op een schijfvormig lagerhuis aangebrachte hydraulische pomp, waarbij tussen elke hydraulische motor en de hydraulische pomp een door de stuurmiddelen gestuurde stuurklep is aangebracht. Daarbij bestaat de mogelijkheid één enkele hydraulische pomp voor alle hydraulische motoren toe te passen of aan één of meer 15 hydraulische motoren een afzonderlijke pomp toe te voegen.

In plaats van hydraulische schoepverstelmotoren kunnen ook elektro-motoren toegepast worden. Verder bestaat de mogelijkheid dat de schoepverstelmotoren elk bestaan uit een hydraulisch zuiger-cilinder samenstel. De draaibeweging kan hieruit ontstaan door een krukmechanisme 20 of door een aan de zuigerstang verbonden tandheugel met een tandwiel.

De overbrenging, die de schoepen in een gekozen oriëntatie of richting houdt, wordt bij voorkeur gevormd door een op de hoofdas gelagerd centraal tandwiel, dat in een gekozen positie wordt vastgehouden, een op elke schoepas aangebrachte tandwiel, en tussen het centrale tand-25 wiel en de schoeptandwielen aangebrachte tussentandwielen.

De overbrenging zou ook kunnen zijn voorzien van een ketting zonder einde, die in ingrijping is met een op de hoofdas gelagerd, in een gekozen positie vastgehouden centraal kettingwiel en met een op elke schoepas aangebracht kettingwiel.

30 Om de oriëntatie te kunnen veranderen zal de stand van het centrale tand- respektievelijk kettingwiel instelbaar zijn.

De uitvinding zal nu aan de hand van de figuren, waarin twee uitvoeringsvoorbeelden zijn weergegeven, nader worden toegelicht.

Figuur 1 toont een kopaanzicht op een lagerhuis van een 35 stromingsmachine volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont een langsdoorsnede van de machine volgens figuur 1.

Figuur 3 toont een met figuur 1 te vergelijken aanzicht van een variant.

8006849 * * -3-

Figuur 4 toont een detail van een variant van een schoepverstel- motor.

Figuur 5 toont een detail van nog een andere variant van een schoepverstelmotor.

5 De in de figuren 1 en 2 weergegeven stromingsmachine heeft de funktie van hetzij turbine, hetzij pomp of voortstuwer. In het eerste geval wordt hij aangedreven door een waterstroom, die in figuur 1 met een pijl is aangegeven, terwijl in het tweede geval de aangedreven pomp het water in de richting van de pijl verplaatst.

10 De machine omvat een aantal schoepen 1, die volgens de mantel van een cilinder zijn gerangschikt en met hun beide einden zijn gelagerd in schijfvormige lagerhuizen 2, 3 die zijn aangebracht op een hoofdas 4.

Deze hoofdas is door middel van lagers 5 in het gestel 6 van de machine ondersteund.

15 Op elk van de schoepen 1 is een hydraulische motor 7 aangesloten die de schoep een hoekverplaatsing kan doen ondergaan. De hydraulische motoren 7 worden gevoed vanuitjeen op de schijf 2 aangebrachte hydraulische pomp 8 via een systeem van toevoerleidingen 9· De hydraulische vloeistof kan terugvloeien naar de pomp via een systeem van retour-20 leidingen 11. De pomp 8 wordt aangedreven door een in het pomphuis ingebouwde elektromotor, die elektrische stroom ontvangt door een op een sleepring 12 aangesloten stroomleiding 13. De toe- en afvoer van hydraulische vloeistof naar elke motor 7 wordt bepaald door een stuur-klep 14, welke wordt gestuurd door een centraal stuurmechanisme bijvoor-25 beeld een microprocessor.

Om de hoofdas 4 is een centraal tandwiel 15 aangebracht, dat is verbonden met een eveneens om de hoofdas aangebrachte bus 16 voorzien van een tandflens 17, waarin een worm 18 grijpt. Deze worm verhindert dat het centrale tandwiel 15 met de hoofdas 4 meedraait, doch een 30 verandering van de algemene oriëntatie van de schoepen blijft wel mogelijk.

Het huis van elke hydraulische motor 7 is voorzien van of verbonden met een tandwiel 19- Tussen het centrale tandwiel 15 en de tandwielen 19 zijn tussentandwielen 21 geschakeld , die eveneens op de schijf 2 zijn gelagerd.

35 Als gevolg van het feit, dat het centrale tandwiel 15 door de worm 18 in een bepaalde gekozen positie wordt gehouden, en de tandwielen 19 via de tussentandwielen 21 met het centrale tandwiel 15 zijn verbonden, zullen ook de tandwielen 19 bij rotatie van de uit de as 4, schijven 2, 3 en schoepen 1 bestaande kooi, een vaste oriëntatie hebben.

8006849 -4-

Dit betekent, dat bij niet-werkende hydraulische motoren 7 ook de schoepen 1 een vaste oriëntatie en richting bezitten.

Tijdens bedrijf wordt er met behulp van de motoren 7 voor gezorgd, dat de schoepen een zodanige schommelbeweging ten opzichte 5 van de genoemde vaste oriëntatie uitvoeren, dat de loodlijnen op de schoepen, getrokken vanuit overeenkomstige punten van de schoepen, elkaar in een gekozen gebied, snijden. In figuur 1 is dit gebied met P aangeduid. De de voorkeur verdienende positie van dit gebied hangt af van de stromingsrichting van het water (zie pijl) en van de gewenste 10 amplitudo van de schommelbeweging.

Het zal duidelijk zijn, dat het openen en sluiten van de kleppen 14 dient af te hangen van de hoekstand van de schijf ten opzichte van een gekozen middellijn. De hoekstand zal dan pok moeten worden bepaald en aan het centrale stuurmechanisme moeten worden doorgegeven.

15 Voor het bepalen van de momentane hoekstand van de koordlijn van de schoepen, is op elke hydraulische motor een standopnemer 22 aangebracht. Een alternatieve opstelling is het toepassen per schoep van een hydraulisch servomechanisme met een mechanische terugkoppeling voor de stand van de schoep. Deze stand wordt nu bepaald door een hydraulische 20 druk die het servomechanisme stuurt. Deze druk wordt ingesteld via een stuurklep die bediend wordt door het centrale stuurmechanisme.

De kombinatie van in een bepaalde richting georiënteerde schoepen (als gevolg van de overbrenging van de tandwielen 15, 19? 21) en de daarop gesuperponeerde schommelbeweging (als gevolg van de 25 hydraulische motoren 7) leidt ertoe, dat de verstelling van de schoepen slechts over een beperkte hoek vereist is. Het zal uit figuur 1 duidelijk zijn, dat de weergegeven stand van de schoepen past bij de met de pijl aangeduide stromingsrichting van hetzij het water, dat de machine doet roteren, hetzij het water dat door de mechanisch aangedreven machine 30 wordt verplaatst.

De uitvoering volgens figuur 3 verschilt van die volgens figuur 1 en 2 doordat in plaats van een tandwieloverbrenging gebruik wordt gemaakt van een ketting 23 zonder einde, die loopt over een centraal kettingwiel 24, volgens de schoephartlijnen aangebrachte kettingwielen 25 35 en tussenkettingwielen 26. Ook bij deze uitvoering is het centrale kettingwiel instelbaar ten einde het stuurpunt te kunnen verplaatsen.

Binnen het kader van de conclusies zijn verschillende wijzigingen van de beschreven construktie mogelijk. Zo zou aan elke hydraulische 8006849 -5- ' ’ ! i' motor 7 een afzonderlijke hydraulische pomp kunnen zijn toegevoegd in plaats van de gemeenschappelijke hydraulische pomp. In plaats van een ! hydraulisch verstelsysteem is een volledig elektrisch systeem mogelijk, waarbij aan elke schoep een elektromotor is toegevoegd. Zoals uit de 5 figuren 4 en 5 blijkt, zouden de hydraulische motoren kunnen bestaan uit een met een zuiger-cilindersamenstel 28 verbonden kruk 29 of tandheugen 31 met tandwiel 32, waarbij die samenstellen op de wijze als in figuur 1 getoond, worden gevoed met hydraulisch medium.

Wezenlijk is dat de schommelbeweging van de schoepen niet via j.

10 scharnierstangenstelsels en dergelijke wordt afgeleid van de draaiing van de hoofdas, doch dat aan elke schoep een afzonderlijke verstelmotor is toegevoegd, die voor die schommelbeweging zorg draagt. Voorts is van belang, dat de schommelbeweging wordt gesuperponeerd op de in een bepaalde stand georiënteerde schoepen, waarbij wordt vermeden, dat de 15 schommeling over delen van de cirkelbaan zo groot is, dat de daarvoor I

benodigde koppels en hoekverdraalingen moeilijk technisch zijn te verwezenlijken. ; -conclusies- 8006849

Claims (8)

1. Strpmingsmachine voor groot debiet, voorzien van een aantal volgens een cilindermantel gerangschikte schoepen, die aan beide einden schommelbaar zijn gelagerd in schijfvormige lagerhuizen, welke volgens de hartlijn van de genoemde cilindermantel draaibaar zijn gelagerd, ,, van 5 waarbij ten minste een/die lagerhuizen is voorzien van een mechanisme om de schoepen bij ronddraaiende beweging van de lagerhuizen te doen schommelen, met het kenmerk, dat aan elk van de schoepen (1) een afzonderlijke schoepverstelmotor (7) is toegevoegd, en dat stuur-middelen aanwezig zijn om de schoepverstelmotoren zodanig te sturen, 10 dat de schoepen een bepaalde schommelbeweging uitvoeren.

2. Stromingsmachine volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat tussen de hoofdas (4) van de machine en elk van de schoepen (1) een overbrenging (15,19,21:23,24,25,26) is aangebracht, die de schoepen, afgezien van de genoemde schommelbeweging, in een gekozen 15 oriëntatie kan houden.

3. Stromingsmachine volgens conclusie 1 of 2,met het kenmerk, dat de schoepverstelmotoren bestaan uit hydraulische motoren (7) gevoed door ten minste één op een schijfvormig lagerhuis aangebrachte hydraulische pomp (8), waarbij tussen elke hydraulische motor en de 20 hydraulische pomp een door de stuurmiddelen gestuurde stuurklep (14) is aangebracht.

4. Stromingsmachine volgens één van de conclusies 1 en 2, met het kenmerk, dat de schoepverstelmotoren bestaan uit elektromotoren-.

5. Stromingsmachine volgens één van de conclusies 1 en 2, m e t het kenmerk, dat de schoepverstelmotoren elk bestaan uit een hydraulisch zuiger-cilindersamenstel, gekoppeld aan een krukmechanisme of een tandheugel met tandwiel.

6. Stromingsmachine volgens één van de voorgaande conclusies, 30 met het kenmerk, dat de overbrenging tussen de hoofdas (4) van de machine en de schoepen (1) bestaan uit een op de hoofdas gelagerd centraal tandwiel (15), dat in een gekozen positie wordt vastgehouden, een op elke. schoepas aangebracht tandwiel 19, en tussen het centrale tandwiel en de schoeptandwielen aangebrachte tussentandwielen 21. 35

7· Stromingsmachine volgens één van de conclusies 1 t/m 5, met het kenmerk, dat de overbrenging tussen de hoofd- 8006849 4 * -7- as (4) van de machine en de schoepen (1) bestaat uit een ketting (23) zonder einde die in ingrijping is met een op de hoofdas gelagerd in een gekozen positie vastgehouden centraal kettingwiel (24) en een op elke schoepas aangebracht kettingwiel (25)·

8. Stromingsmachine volgens één van de conclusies 6 en 7 > met het kenmerk, dat de stand van het centrale tandwiel, respektie-velijk kettingwiel (15 resp. 24) instelbaar is. y 8006849