WO2015067394A1 - Leitapparat für eine strömungsmaschine, insbesondere eine wasserturbine - Google Patents

Leitapparat für eine strömungsmaschine, insbesondere eine wasserturbine Download PDF

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WO2015067394A1 PCT/EP2014/069849 EP2014069849W WO2015067394A1 WO 2015067394 A1 WO2015067394 A1 WO 2015067394A1 EP 2014069849 W EP2014069849 W EP 2014069849W WO 2015067394 A1 WO2015067394 A1 WO 2015067394A1
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control ring
impeller
axis
vanes
ring
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Martin Schabasser
Anton Huber
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Voith Patent Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/16—Stators
    • F03B3/18—Stator blades; Guide conduits or vanes, e.g. adjustable
    • F03B3/183—Adjustable vanes, e.g. wicket gates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Definitions

  • the invention relates to a turbomachine for incompressible media, in particular a water turbine or pump, consisting of an impeller, a nozzle, which has numerous blades, which is upstream or downstream of the impeller.
  • the vanes surround the impeller concentrically, so that the impeller axis represents the central axis of symmetry of the distributor.
  • the vane adjustment be collective and synchronized. This means that under all operating conditions all vanes occupy the same position (ie the same opening angle). This can be most easily achieved by a rotatable control ring, by means of which the guide vanes can be adjusted by means of suitable links and levers.
  • the control ring is thereby rotated by a servomotor and the vanes take the position corresponding to the rotation of the control ring.
  • a corresponding arrangement is shown for example in DE1503299. In this arrangement, the control ring is inside or outside the vane ring.
  • the levers are not parallel to each other, as each lever is fixedly connected to the associated vane such that viewed in the direction of the vane axis, the lever and the longitudinal axis of the vane profile enclose the same fixed angle.
  • An alternative solution is to eccentrically store the control ring.
  • the vanes are the levers of the vanes arranged parallel to each other. The adjustment of the guide vanes via a lateral displacement of the control ring, the levers always remain parallel to each other. A corresponding arrangement is shown for example in AT130517. Also in this arrangement, the vanes occupy the same position under all operating conditions.
  • each individual vane is equipped with a separate servomotor moving only this vane.
  • each individual vane can be brought into any desired position, although in the past, also in such hydraulic machines usually all the guide vanes were moved synchronously, i. all vanes always have the same opening angle.
  • a corresponding arrangement is e.g. from DE2204804.
  • the disadvantage of this solution consists in the high number of servomotors required and the associated controls, which leads to high production costs.
  • this solution also results in an increased space requirement for the servomotors.
  • FIG. 2 Schematic arrangement of a nozzle with centered
  • FIG. 1 shows an example of a Francis turbine with radial inflow in an axial section.
  • the impeller 1 of the turbine with the blades 1.1 is detected.
  • the impeller is preceded by a nozzle, comprising rigid, i. immovable vanes 2.1 and adjustable vanes 2.2.
  • the vanes are located in a vane channel 2.3.
  • a control ring 4 is provided.
  • the control ring 4 is used to adjust the vanes 2.2.
  • In the housing 5 is the inlet spiral 5.1.
  • the impeller axis is designated 6.
  • the control ring can be moved perpendicular to the impeller axis. If the control ring axis lies on the impeller axis, the same opening angle results for all the guide vanes. If the control ring is displaced perpendicular to the impeller axis, wherein the control ring axis continues to run parallel to the impeller axis, the same opening angles no longer result for all the guide vanes.
  • FIG. 2 shows to illustrate the principle of the invention a diffuser in a highly schematic manner in plan view.
  • four of the guide vanes are designated. These four vanes have been selected from the total number of vanes to illustrate the principle of the invention. The other vanes are not shown.
  • With 6, the axis of the impeller is designated. In the arrangement shown, all the vanes have the same opening angle ⁇ , ie the control ring (not shown in the figure) is not shifted relative to the impeller axis 6, but impeller axis 6 and the axis of the control ring coincide. Under real flow conditions, despite the uniform opening angle of all the guide vanes, an asymmetrical flow of the impeller may occur. This results in a disturbing radial force on the impeller. In Figure 2, this force is indicated by the arrow designated 7.
  • FIG. 3 shows the diffuser of FIG. 2, but with a control ring displaced laterally against the impeller axis 6 according to the invention (not shown in FIG. 3).
  • the direction of displacement of the control ring is indicated by the dashed arrow 9.
  • the lateral displacement of the control ring causes that not all vanes have the same opening angle. Rather, the opening angle of the guide vanes to ⁇ + ⁇ , where ⁇ denotes the average opening angle of all vanes and ⁇ , the respective deviation of the opening angle of the i-th vane from the average opening angle ⁇ .
  • ⁇ be proportional to Z * sin (di + ß), where Z denotes the lateral displacement distance of the control ring and a, the angular position of the ith vane ,
  • the parameter ⁇ is a phase angle and depends on the direction of displacement of the control ring. It should be noted that the respective relationship between displacement distance Z and displacement direction of the control ring and the ⁇ , i. the proportionality constant and the phase parameter ß in the above formula depends on the particular geometry of the links and levers with which the vanes are mounted on the control ring.
  • FIG. 3 shows that the guide vane 2.2.2 has a reduced opening angle as a result of the displacement of the control ring in the direction of the arrow 9, while the vane 2.2.4 has a reduced opening angle relative to FIG has an enlarged opening angle.
  • the vanes 2.2.1 and 2.2.3 have the same opening angle as in Figure 2. Due to the changed opening angle results in comparison with Figure 2, a changed flow of the impeller.
  • the guide vane 2.2.4 allows more and the guide vane 2.2.2 less water to flow onto the impeller, this results in an additional radial force on the impeller compared to FIG. This additional force is indicated by the arrow 8.
  • control ring In other cases, e.g. the direction of the disturbing radial force on the impeller (as it is for example dictated by the spiral and crosshead geometry).
  • one degree of freedom of the lateral displacement of the control ring can be dispensed with, so that the displacement of the control ring moves along a curve or a line (subclaim 4).
  • a suitable guide e.g. a slide guide can be achieved. It is then only needed an actuator for the lateral displacement of the control ring.
  • the control ring continues to be rotatably mounted. This can be achieved either by suitable slots in the guide or by the use of a suitable intermediate ring on which the control ring is rotatably mounted (dependent claim 5).
  • the general inventive idea is a lateral displacement of the control ring axis relative to the impeller axis.
  • the lateral displacement of the control ring in operation fixed ie the control ring is rotatable about a fixed axis executed, said axis is not together with the impeller axis falls.
  • the control ring can not be displaced relative to the impeller axis, but is rotated about its fixed eccentric axis to move the vanes.
  • the diffuser can be completely closed in this arrangement only when the handlebars and / or levers, with which the vanes are mounted on the eccentric control ring, have individually different dimensions from vane to vane.

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Abstract

Strömungsmaschine mit einem Laufrad und einem Leitapparat mit einem Kranz von beweglichen Leitschaufeln, der dem Laufrad vor oder nachgeschaltet ist, dessen Leitschaufeln durch einen Regelring über Hebel und/oder Lenker bewegt werden können, wobei jeder Hebel mit der zugehörigen Leitschaufel dergestalt fest verbunden ist, dass in Richtung der Leitschaufelachse betrachtet der jeweilige Hebel und die Längsachse des jeweiligen Leitschaufelprofils denselben festen Winkel umschließen, wobei der Regelring in lateraler Richtung zur Laufradachse verschiebbar ist.

Description

LEITAPPARAT FÜR EINE STRÖMUNGSMASCHINE, INSBESONDERE EINE
WASSERTURBINE
Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine für inkompressible Medien, insbesondere eine Wasserturbine oder Pumpe, bestehend aus einem Laufrad, einem Leitapparat, der zahlreiche Schaufeln aufweist, der dem Laufrad vor-oder nachgeschaltet ist. Dabei umgeben die Leitschaufeln das Laufrad konzentrisch, so dass die Laufradachse die zentrale Symmetrieachse des Leitapparats darstellt. Als Beispiel wird auf US4496282 verwiesen.
Unter idealen Strömungsbedingungen ist es zweckmäßig, dass die Leitschaufelverstellung kollektiv und synchronisiert erfolgt. D.h. unter allen Betriebsbedingungen nehmen alle Leitschaufeln dieselbe Stellung (d.h. denselben Öffnungswinkel) ein. Dies kann am einfachsten durch einen drehbaren Regelring erreicht werden, durch den die Leitschaufeln mittels geeigneten Lenkern und Hebeln verstellt werden können. Der Regelring wird dabei durch einen Servomotor verdreht und die Leitschaufeln nehmen dabei, die der Verdrehung des Regelrings entsprechende Stellung ein. Eine entsprechende Anordnung ist beispielsweise in der DE1503299 dargestellt. In dieser Anordnung liegt der Regelring innerhalb oder außerhalb des Leitschaufelringes. Die Hebel verlaufen nicht parallel zueinander, da jeder Hebel mit der zugehörigen Leitschaufel dergestalt fest verbunden ist, dass in Richtung der Leitschaufelachse betrachtet der Hebel und die Längsachse des Leitschaufelprofils denselben festen Winkel umschließen. Eine alternative Lösung besteht darin, den Regelring exzentrisch zu lagern. Dabei werden die Leitschaufeln werden die Hebel der Leitschaufeln parallel zueinander angeordnet. Die Verstellung der Leitschaufeln erfolgt über eine laterale Verschiebung des Regelrings, wobei die Hebel stets parallel zueinander bleiben. Eine entsprechende Anordnung ist beispielsweise in der AT130517 dargestellt. Auch bei dieser Anordnung nehmen die Leitschaufeln unter allen Betriebsbedingungen dieselbe Stellung ein. Die gleichmäßige Verstellung der Leitschaufeln im Falle einer idealen Strömung bewirkt, dass das Laufrad auf allen Seiten gleichmäßig umströmt wird, so dass die resultierende Kraft auf das Laufrad in radialer Richtung verschwindet. Unter realen Bedingungen ist die Strömung jedoch nicht so gleichmäßig, dass eine gleichmäßige Verstellung der Leitschaufeln zu einer gleichmäßigen Umströmung des Laufrades führt. Es ergibt sich dann eine nicht verschwindende resultierende radiale Kraft auf das Laufrad. Diese radiale Kraft, kann zu erheblichen Vibrationen und Schwingungen der hydraulischen Maschine führen. Dadurch verringert sich sowohl der Wirkungsgrad als auch die Lebensdauer der hydraulischen Maschine. Der negative Einfluss der radialen Kraft, kann natürlich durch eine entsprechend massive Auslegung der Laufradwelle und der Lager minimiert werden, was jedoch in hohen Gestehungskosten resultiert. In manchen Fällen erlaubt zudem der zur Verfügung stehende Raum nicht, die genannten Teile massiv genug auszubilden.
Eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Lösung des genannten Problems besteht darin, dass jede einzelne Leitschaufel mit einem separaten nur diese Leitschaufel bewegenden Servomotor ausgestattet wird. Dadurch kann im Prinzip jede einzelne Leitschaufel in jede gewünschte Position gebracht werden, obwohl in der Vergangenheit meist auch in solchen hydraulischen Maschinen alle Leitschaufeln synchron bewegt wurden, d.h. alle Leitschaufeln haben immer denselben Öffnungswinkel. Eine entsprechende Anordnung geht z.B. aus der DE2204804 hervor. Der Nachteil dieser Lösung besteht in der hohen Anzahl der benötigten Servomotoren und den zugehörigen Steuerungen, was zu hohen Gestehungskosten führt. Außerdem resultiert auch diese Lösung in einem erhöhten Platzbedarf für die Servomotoren.
Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, die beschriebenen Nachteile deutlich zu verringern, ohne den Platzbedarf bzw. die Gestehungskosten in dem Maße zu erhöhen, der den Lösungen gemäß dem Stand der Technik entspricht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Leitapparat für eine Strömungsmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 8 gelöst, die beide durch die Verwirklichung einer gemeinsamen erfinderischen Idee verbunden sind. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen.
Die Erfinder haben sich bei der Lösung des Problems von folgendem Gedanken leiten lassen (es wird hier nur der Turbinenbetrieb betrachtet, für den Pumpenbetrieb gilt eine analoge Argumentation mit umgekehrter Fließrichtung): Wenn eine störende resultierende radiale Kraft auf das Laufrad vorliegt, die eine bestimmte Richtung hat, dann kann diese Kraft kompensiert werden, indem der Wasserfluss auf das Laufrad aus der Richtung in die die störende Kraft weist, erhöht wird und gleichzeitig der Wasserfluss aus der Gegenrichtung erniedrigt wird. Das Ausmaß dieser Erhöhung und Erniedrigung hängt dabei von der Größe der störenden radialen Kraft ab. Der Wasserfluss auf das Laufrad aus Richtungen die mehr oder weniger senkrecht zur Richtung der störenden Kraft liegen, darf dabei nicht verändert oder nur so verändert werden, dass dadurch keine resultierende radiale Kraft erzeugt wird. Ausgehend von einem dem Stand der Technik entsprechenden Leitapparat mit Regelring (siehe z.B. die DE1503299 wobei die Hebel nicht parallel zueinander ausgenchtet sind) haben die Erfinder erkannt, dass ein die störende radiale Kraft kompensierender Wasserfluss auf das Laufrad sehr einfach dadurch erreicht werden kann, wenn der Regelhng aus seiner zum Laufrad koaxialen Position lateral heraus bewegt wird, so dass die Regelhngachse nicht mehr mit der Laufradachse zusammenfällt. Die Richtung und Größe der genannten Exzentrizität hängt dabei eindeutig von der Richtung und Größe der zu kompensierenden störenden radialen Kraft auf das Laufrad ab.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt: Figur 1 Turbine mit Leitapparat und Regelring; und
Figur 2 Schematische Anordnung eines Leitapparates mit zentriertem
Regelring; und
Figur 3 Schematische Anordnung eines erfindungsgemäßen
Leitapparates mit relativ zur Laufradachse verschobenem Regel ring
Figur 1 zeigt als Beispiel eine Francisturbine mit radialer Zuströmung in einem Axialschnitt. Man erkannt dabei im Einzelnen das Laufrad 1 der Turbine mit den Laufschaufeln 1.1. Dem Laufrad ist ein Leitapparat vorgeschaltet, umfassend starre, d.h. unbewegliche, Leitschaufeln 2.1 und verstellbare Leitschaufeln 2.2. Die Leitschaufeln befinden sich in einem Leitschaufelkanal 2.3. Ferner ist ein Regelring 4 vorgesehen. Der Regelring 4 dient zum Verstellen der Leitschaufeln 2.2. Im Gehäuse 5 befindet sich die Einlaufspirale 5.1. Die Laufradachse ist mit 6 bezeichnet. Erfindungsgemäß kann der Regelring senkrecht zur Laufradachse verschoben werden. Liegt die Regelringachse auf der Laufradachse, so ergibt sich für alle Leitschaufeln derselbe Öffnungswinkel. Wird der Regelring senkrecht zur Laufradachse verschoben, wobei die Regelringachse weiterhin parallel zur Laufradachse verläuft, so ergeben sich nicht mehr für alle Leitschaufeln dieselben Öffnungswinkel.
Figur 2 zeigt zur Verdeutlichung des Erfindungsprinzips einen Leitapparat in stark schematischer Weise in Draufsicht. Mit 2.2.1 bis 2.2.4 sind vier der Leitschaufeln des Leitapparates bezeichnet. Diese vier Leitschaufeln sind aus der Gesamtzahl der Leitschaufeln herausgegriffen worden, um das Prinzip der Erfindung zu verdeutlichen. Die anderen Leitschaufeln sind nicht dargestellt. Mit 6 ist die Achse des Laufrades bezeichnet. In der gezeigten Anordnung haben alle Leitschaufeln denselben Öffnungswinkel γ, d.h. der Regelring (in der Figur nicht dargestellt) ist nicht gegenüber der Laufradachse 6 verschoben, sondern Laufradachse 6 und die Achse des Regelrings fallen zusammen. Unter realen Strömungsbedingungen kann es trotz des einheitlichen Öffnungswinkels aller Leitschaufeln zu einer asymmetrischen Anströmung des Laufrades kommen. Es ergibt sich eine störende radiale Kraft auf das Laufrad. In Figur 2 ist diese Kraft durch den mit 7 bezeichneten Pfeil angedeutet.
Figur 3 zeigt den Leitapparat aus Figur 2 jetzt jedoch mit einem erfindungsgemäß lateral gegen die Laufradachse 6 verschobenen Regelring (auch in Figur 3 nicht dargestellt). Die Verschiebungsrichtung des Regelringes ist durch den gestrichelten Pfeil 9 angedeutet. Die laterale Verschiebung des Regelringes bewirkt, dass nicht mehr alle Leitschaufeln denselben Öffnungswinkel aufweisen. Vielmehr ergibt sich der Öffnungswinkel der Leitschaufeln zu γ+Δγ,, wobei γ den mittleren Öffnungswinkel aller Leitschaufeln bezeichnet und Δγ, die jeweilige Abweichung des Öffnungswinkels der i-ten Leitschaufel vom mittleren Öffnungswinkel γ. In der Regel wird für laterale Verschiebungsstrecken des Regelringes, die deutlich kleiner als der Regelringradius sind, Δγ, proportional zu Z*sin(di+ß) sein, wobei Z die laterale Verschiebungsstrecke des Regelringes und a, die Winkellage der i-ten Leitschaufel bezeichnet. Der Parameter ß ist ein Phasenwinkel und hängt von der Verschiebungsrichtung des Regelringes ab. Es ist zu sagen, dass der jeweilige Zusammenhang von Verschiebungsstrecke Z und Verschiebungsrichtung des Regelringes und den Δγ,, d.h. die Proportionalitätskonstante und der Phasen parameter ß in der oben genannten Formel, von der jeweiligen Geometrie der Lenker und Hebel abhängt, mit denen die Leitschaufeln am Regelring gelagert sind.
Aus Figur 3 geht hervor, dass durch die Verschiebung des Regelringes in Richtung des Pfeiles 9 die Leitschaufel 2.2.2 gegenüber der Figur 2 einen verkleinerten Öffnungswinkel aufweist, während die Leitschaufel 2.2.4 gegenüber der Figur 2 einen vergrößerten Öffnungswinkel aufweist. Im Beispiel der Figur 3 haben die Leitschaufeln 2.2.1 und 2.2.3 denselben Öffnungswinkel wie in Figur 2. Durch die geänderten Öffnungswinkel ergibt sich im Vergleich mit Figur 2 eine geänderte Anströmung des Laufrades. Dadurch dass nun die Leitschaufel 2.2.4 mehr und die Leitschaufel 2.2.2 weniger Wasser auf das Laufrad fließen lässt, ergibt sich eine im Vergleich zu Figur 2 zusätzliche radiale Kraft auf das Laufrad. Diese zusätzliche Kraft ist durch den Pfeil 8 angedeutet. Wenn die Verschiebung des Regelringes so gewählt wird, dass sich die Kräfte 7 und 8 auf das Laufrad gerade oder wenigstens annähernd aufheben (wie in Figur 3 angedeutet), so wirkt auf das Laufrad keine oder nur noch eine sehr kleine radiale Kraft. Damit ist gezeigt, dass durch die erfindungsgemäße Anordnung das genannte Problem prinzipiell gelöst wird.
Die Erfinder haben weiterhin auch anhand von konkreten hydraulischen Maschinen untersucht, ob die Erfindung auch praktisch durchführbar ist. Es ergaben sich dabei beispielsweise folgende Ergebnisse: Regel ringdurchmesser 3m, mittlerer Öffnungswinkel γ=10°, Δγ, von -2,5° bis +2,5° bei einer Verschiebung des Regelringes von nur 10mm. Damit konnten die Erfinder zeigen, dass relativ kleine laterale Verschiebungen bereits zu wesentlich asymmetrischen Leitschaufelöffnungen führen, d.h. die Erfindung ist ohne weiteres ausführbar.
Im Folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert, die den von Anspruch 1 abhängigen Unteransprüchen entsprechen. Oftmals ist es nicht oder nur mit großem Aufwand möglich die möglicherweise auftretenden resultierenden radialen Kräfte bezüglich Richtung und Größe vorherzusagen. In diesen Fällen ist es notwendig, dass der lateralen Verschiebung des Regelringes bzgl. Richtung und Verschiebungsstrecke möglichst keine Grenzen gezogen werden, sondern die Verschiebung sollte während dem Betrieb der hydraulischen Maschine möglichst frei einstellbar. Dies kann erreicht werden, wenn der Regelring über zwei unabhängig voneinander arbeitende Stellorgane verschoben wird. Die Wirkrichtungen der zwei Stellorgane müssen dabei natürlich einen nichtverschwindenden Winkel zueinander einnehmen, vorzugsweise etwa 90° (Unteransprüche 2 und 3). Wenn während dem Betrieb eine störende radiale Kraft auf das Laufrad auftritt, so kann mit Hilfe der frei einstellbaren lateralen Verschiebung des Regelringes die störende Kraft kompensiert werden. Eine geeignete Prozedur kann z.B. mit Hilfe von Vibrationssensoren gesteuert werden.
In anderen Fällen ist z.B. die Richtung der störenden radialen Kraft auf das Laufrad bekannt (da sie z.B. durch die Spiralen- und Traversengeometrie vorgegeben ist). In diesen Fällen kann auf einen Freiheitsgrad der lateralen Verschiebung des Regelringes verzichtet werden, so dass sich die Verschiebung des Regelringes entlang einer Kurve bzw. einer Linie bewegt (Unteranspruch 4). Dies kann mit einer geeigneten Führung z.B. einer Kulissenführung erreicht werden. Es wird dann nur noch ein Stellorgan für die laterale Verschiebung des Regelringes benötigt. Es ist natürlich zu berücksichtigen, dass der Regelring weiterhin drehbar gelagert bleibt. Das kann entweder durch geeignete Langlöcher in der Führung bzw. durch die Verwendung eines geeigneten Zwischenringes, auf dem der Regelring drehbar gelagert wird, (Unteranspruch 5) erreicht werden.
In anderen Fällen kann neben der Richtung der benötigten lateralen Verschiebung auch die Verschiebungsstrecke in Abhängigkeit des jeweiligen mittleren Öffnungswinkels der Leitschaufeln vorgegeben werden. D. h. dass für eine beliebige Verdrehung des Regelringes eine eindeutige Verschiebung desselben vorliegen muss. Mit einer geeigneten Führungseinrichtung kann erreicht werden, dass eine Verdrehung des Regelringes simultan zu der gewünschten lateralen Verschiebung des Regelringes führt (Unteranspruch 6). Somit ist kein separates Stellorgan für die laterale Verschiebung des Regelringes von Nöten, und in dieser sehr bevorzugten Ausführungsform ist der benötigte Aufwand zur Umsetzung der Erfindung minimal. Aus Sicherheitsgründen ist es wünschenswert die mögliche laterale Verschiebung des Regelringes zu begrenzen. Hierzu sind geeignete Führungen und Anschläge vorzusehen (Unteranspruch 7).
Abschließend bezüglich der bisher beschriebenen Ausführungsformen ist noch zu erwähnen, dass in derjenigen Verdrehstellung des Regelringes, bei der alle Leitschaufeln geschlossen sind, auch die laterale Verschiebung des Regelringes verschwinden muss. Dies ist bei der Steuerung der lateralen Verschiebung des Regelringes bzw. in der konstruktiven Ausführung der vorgesehenen Führungen zu berücksichtigen.
Anschließend wird diejenige Ausführungsform der gemeinsamen erfinderischen Idee näher erläutert, die dem zweiten unabhängigen Anspruch 8 entspricht.
Die allgemeine erfinderische Idee besteht in einer lateralen Verschiebung der Regelringachse relativ zur Laufradachse. Im Gegensatz zu den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen und Ausführungsformen bleibt bei der Ausführungsform, die Anspruch 8 entspricht, die laterale Verschiebung des Regelrings im Betrieb fix, d.h. der Regelring ist um eine fixe Achse drehbar gelagert ausgeführt, wobei diese Achse nicht mit der Laufradachse zusammen fällt. Im Betrieb kann deshalb der Regelring nicht relativ zur Laufradachse verschoben werden, sondern wird um seine fixe exzentrische Achse gedreht, um die Leitschaufeln zu bewegen. Es ist unmittelbar klar, dass der Leitapparat in dieser Anordnung nur dann vollständig geschlossen werden kann, wenn die Lenker und/oder Hebel, mit denen die Leitschaufeln am exzentrischen Regelring gelagert sind, von Leitschaufel zu Leitschaufel individuell unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Wird nun der exzentrisch gelagerte Regelring aus dieser Position heraus gedreht, so öffnen sich die Leitschaufeln nicht gleichmäßig, da sich bei der Drehung des exzentrischen Regelringes der jeweilige Abstand der Befestigungspunkte der Lenker und Hebel am Regelring zur Achse des Laufrades ungleichmäßig verändert. Einige Befestigungspunkte wandern bei Drehung auf die Achse des Laufrades zu, einige Befestigungspunkte entfernen sich von ihr, andere bleiben etwa im selben Abstand, so dass sich eine der Figur 3 entsprechende Öffnungswinkelverteilung einstellen wird. Die beschriebene Anordnung ist dann sinnvoll und vorteilhaft, wenn die Richtung und Stärke der störenden Kraft bekannt ist. Es ist ebenfalls klar, dass bei dieser Anordnung keine zusätzlichen Stellorgane benötigt werden. Somit wird auch mit dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform die gestellte Aufgabe gelöst.

Claims

Patentansprüche
1. Strömungsmaschine mit einem Laufrad und einem Leitapparat mit einem Kranz von beweglichen Leitschaufeln, der dem Laufrad vor oder nachgeschaltet ist, dessen Leitschaufeln durch einen Regelring über Hebel und/oder Lenker bewegt werden können, wobei jeder Hebel mit der zugehörigen Leitschaufel dergestalt fest verbunden ist, dass in Richtung der Leitschaufelachse betrachtet der jeweilige Hebel und die Längsachse des jeweiligen Leitschaufelprofils denselben festen Winkel umschließen, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelring in lateraler Richtung zur Laufradachse verschiebbar ist.
2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelring mittels zweier unabhängiger Stellorgane in jede beliebige Richtung lateral zur Richtung der Laufradachse verschiebbar ist.
3. Strömungsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkrichtungen der zwei Stellorgane einen Winkel von etwa 90° umschließen.
4. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung des Regelringes in lateraler Richtung zur Laufradachse entlang einer mittels einer geeigneten Führung vorgegebenen Kurve verläuft.
5. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelring mittels eines geeigneten Zwischenringes verschoben wird, wobei der Regelring durch den Zwischenring drehbar gelagert geführt wird.
6. Strömungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdrehung des Regelringes zu einer Verschiebung des Regelringes in lateraler Richtung zur Laufradachse führt.
7. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung des Regelringes in lateraler Richtung zur Laufradachse durch geeignete Anschläge bezüglich der Entfernung zwischen Laufradachse und Regelringachse beschränkt wird.
8. Strömungsmaschine mit einem Laufrad und einem Leitapparat mit einem Kranz von beweglichen Leitschaufeln, der dem Laufrad vor oder nachgeschaltet ist, dessen Leitschaufeln durch einen Regelring über Hebel und/oder Lenker bewegt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelringachse in lateraler Richtung zur Laufradachse verschoben ist.
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