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Sicherheitsvorrichtung für Wasserturbinen.
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für Wasserturbinen, die mit Zusatzmaschinen laufen. Dabei werden die Zusatzmaschinen zum Ausgleich der Spitzenbelastung geregelt, während sich eine Regelung für die Turbinen erübrigt. Diese sind nur gegen Durchgehen infolge Kurzschluss, Riemenbruch oder bei einer unzulässigen Überschreitung der Drehzahl zu sichern. Hierzu wird ein Fliehkraftpendel verwendet, das bei der Überschreitung einer bestimmten Drehzahl der angetriebenen Welle in bekannter Weise einen Antrieb z-m Schliessen des Turbinenleitapparates einrückt.
Da einerseits der Antrieb zum Schliessen des Turbinenleitapparates so lange wirksam sein muss, bis die Leitschaufein geschlossen sind, andrerseits aber ein Überschreiten der Schlusslage des Leitapparates wegen der auftretenden Bruchgefahr sicher vermieden werden muss, so ist nach der Erfindung zwischen dem Antrieb zum Schliessen des Turbinenleitapparates und der Schliessvorrichtung der Turbine eine von dieser kurz vor der Beendigung der Schliessbewegung auszurückende Kupplung angeordnet. In der Zeichnung sind zwei als Beispiele dienende Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Gemäss Fig. 1 ist auf der von der Turbine a aus angetriebenen Welle b, die durch eine Riemenscheibe c beispielsweise eine Dynamomaschine antreibt eine kleine Riemenscheibe d angeordnet, die ein Fliehkraftpendel q in Drehung versetzt.
Wird die zulässige Drehzahl der Welle b überschritten, so bewirkt das Fhehkraftpendel q durch Schliessen eines elektrischen Stromkreises in bekannter Weise ein Einrücken einer Kupplung r und ein Mitnehmen einer Welle f durch einen auf dieser Welle f fest aufgekeilten Kupplungsteil s. Durch zwei Stirnräder h, i wird dann eine Vorgelegewelle k mitgenommen, die eine Schnecke l trägt. Diese Schnecke I greift in einen Sektor m ein, durch den die Leitschaufeln der Turbine in bekannter Weise geschlossen werden können. Dadurch wird der Wasserzuflllss zu der Turbine abgesperrt und diese stillgesetzt.
Statt des Fliehkraftpendels q des Stromkreises und der Kupplung r, s kann auch eine an sich bekannte Zentrifugalkupplung angeordnet sein.
Damit durch die der Turbine und der angetriebenen Dyn momaschine innewohnende Schwungkraft nach dem Absperren des Wasserzuflusses für die Turbine die Bewegung der Vorgelegewelle k und des Steuersektors m nicht fortgesetzt werden kann, ist der Sektor m durch einen Lenker n mit einer Ausrückkupplung o verbunden, die kurz vor der Schlusslage des Sektors in die Vorgelegewelle k auseinandel kuppelt, so dass die Schnecke l nicht mehr von dem Stirnrad i angetrieben werden kann.
Ein Handrad p auf der Welle k dient dazu, die Wasserturbine a wieder in Gang zu setzen, indem durch Drehung des Handrades und der Schnecke l auch der Steuersektor zurückgedreht und der Leitapparat in die Offenstellung gebracht wird, so dass die Turbine wiederum beaufschlagt werden kann.
Statt der Kupplung o kann man auch gemäss Fig. 2 und 3 zwischen den Wellen f und k ein Seil t anordnen, das mit seinem einen Ende mit der Welle f fest vereinigt ist, wogegen das andere einen Haken oder eine Öse aufweisende Ende an einer auf der Welle k
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befestigten Scheibe u eingehakt und um diese herumgeschlungen wird. Wird die Welle f angetrieben, so wird durch das Seil t auch die Welle k bis zur Beendigung der Schliessbewegung des Sektors in mitgenommen, worauf das eingehakte Ende des Seiles 1 von der Scheibe it abgleitet und dadurch den Sektor M stillsetzt.
Das mit der angetriebenen Welle in Dewegungszusammenhang stehende Fliehkraftpendel kann bei der Überschreitung einer bestimmten Drehzahl seinen Antrieb auch durch einen Riemenrücker auf eine die Schliessvorrichtung der Turbine antreibende Vorgelegewelle verschieben, wie dies Fig. 4 zeigt.
Auf der von der Turbine a aus angetriebenen Welle b, die durch eine Riemenscheibe c beispielsweise eine Dynamomaschine antreibt, ist eine zweite Riemenscheibe J angeo. dnet, die das Fliehkraftpendel q in Drehung versetzt. Wird die zulässige Drehzahl der Welle b überschritten, so dreht die Muffe t einen winkelhebel u, gegen dessen freies Ende u1 ein unter der Wirkung eines Gewichtes v stehender Kipphebel v1 anliegt, derart, dass der
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Antriebsriemen d'von der Riemenscheibe r'auf eine Riemenscheibe s', die eine Welle in Drehung versetzt. Die Drehung dieser Welle f wird durch Stirnräder A, i auf eine Vorgelegewelle k übertragen, die eine Schnecke l trägt. Diese Schnecke 1 greift in einen Sektor nl ein, durch den die Leitschaufeln der Turbine a geschlossen werden können.
Dadurch wird der Wasserzufluss zu der Turbine abgesperrt und diese sowie die angetriebene Welle b mit der Riemenscheibe c stillgesetzt.
Der vermittelst des Flichkraftpendels eingerückte Antrieb zum Schliessen des Turbinenleitapparates kann nach den für den Schluss des Leitapparates erforderlichen Umdrehungen sich selbsttätig auch wieder ausrücken, wie dies in Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5 und 6 veranschaulicht ist.
Statt der vom Sektor m (Fig. 4-) der Schliessvorrichtung mittels eines Lenkers n, einer Geradführung und einer Gabel gesteuerten Kupplung o zur Unterbrechung des Antriebe
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zurückschiebende Schraubv & rrichtung angeordnet. Diese besteht aus linksgängigen Gewindegängen f1, die auf der Vorgelegewelle f angeordnet sind, und aus einer Schraubenmutter y, die mit einem winklig umgebogenen Arm f3 gegen das Ende des Riemenrückens stösst.
Wird die zulässige Drehzahl der von der Turbine a angetriebenen Welle b überschritten, so dreht die Muffe t des Fliehkraftpendels q einen Winkelhebel u, gegen dessen freies Ende u1 ein unter der Wirkung eines Gewichtes v stehender Kipphebel v1 anliegt, derart, dass der Kipphebel #1 ausgelöst wird und herabfällt. Bei der Abwärtsbewegung des
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schlitz cider an einer Riemengable x befestigt ist. Die Stifte x4 dieser Reiemengabel umfassen einen das Fliehkraftpendel q antreibenden Riemen dl in bekannter Weise. Da der Führungsschlitz zu geneigt zu der Bewegungsbahn des Zapfens 1 liegt, so wird die Riemen-
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Dadurch gelangt der Antriebsriemen dl von der Riemenscheibe r1 auf eine Riemenscheibe s1, die eine Welle f in Drehung versetzt.
Die Drehung dieser Well f wird durch Stirnräder It, i auf eine Voregelewelle k übertragen, die eine Schnecke l trägt. Diese Schnecke l greift in einen Sektor m ein, durch den die Leitschaufeln der Turbine a in bekannter Weise geschlossen werden können. Dadurch wird der Wasserzufluss zu der Turbine abgesperrt und diese sowie die angetriebene Welle b mit der Riemenscheibe c stillgestzt.
Sobald die Welle f sich zu drehen beginnt, wnd auch die Schraubenmutter J 2 nach rechts verschoben und ihr Arm/3 drückt den Riemenrücker : v in seine Ausgangslage zurück, so dass der Riemen dl von der Riemenscheibe SI wieder auf die Riemenscheibe v1 herüber-
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kann durch Drehen des Handrades 'bewirkt werden.
Bei der Ausführungsform der Erfindung nah Fig. 6 ist statt der vom Sektor M aus auszurückenden Kupplung eine sich selbsttätig ausschraubende Kupplung angeordnet. Das von der Vergelegewelle f durch eine Stirnrad h angetriebene Zahnrad i ist mit Innengewinde
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in der Nabe il auf einer festgelagerten Schraubenspindel kl aufgeschraubt. An der Nabe il angebrachte Klauen 01 greifen in entsprechende Aussparungen, die in der Schneckenwelle k angeordnet sind.
Sobald nach dem Einrücken der Kupplung r, s das Stirnrad h gedreht wird, wodurch die Schneckenwelle k und der Sektor m durch das Zahnrad i und die Kupplung o angetrieben wird, wird auch das Zahnrad i auf der Schraubenspindel kl in
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und eine weitere Drehung der Schneckenwelle le und des Sektors m dadurch aufgehoben ist.
Die Ausschaltung des Antriebes nach den für die Schliessbewegung erforderlichen Um- drehungen der Schneckenwelle o. dgl. kann auch unter Vermittlung eines Elektromotors erfolgen, der sich selbsttätig ausschaltet.
Statt des unmittelbaren Antriebes der zum Schliessen des Turbinenleitapparates dienenden Vorrichtung kann auch ein Spannwerk dienen, das von der angetriebenen Welle durch ein Fliehkraftpendel ausgelöst wird. Diese Einrichtung lässt sich auch mit einer be- kannten Vorrichtung zur Regelung der Beaufschlagung der Turbine von Hand vereinigen, so dass man ohne Behinderung den Turbinenleitapparat jederzeit einstellen kann.
Ein solches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in Fig. 7 schau- bildlich dargestellt. In das an sich bekannte Gestänge zur Regelung der Beaufschlagung der
Turbine von Hand ist dabei eine ausrückbare Kupplung angeordnet, die von einem Flieh- kraftpendel bei der Überschreitung einer bestimmten Drehzahl der angetriebenen Welle selbstätig ausgerückt wird.
Der Turbinenleitapparat al einer Turbine ist durch ein Gestänge bl, cl, d', e,/* mit einem Handrade g verbunden, durch das die Einstellung des Turbinenleitapparates al von
Hand erfolgt. In dieses Gestänge ist eine Kupplung eingebaut, die aus einem gesperrten Arm 712 und einem Sperrkörper i2 besteht. Der gesperrte Arm h2, der mit der Welle d'fest vereinigt ist, steht unter der Wirkung einer Zugfeder , die bestrebt ist, die Welle dl derart zu drehen, dass der Tulbinenleitapparat al geschlossen wird. An einem Gegenarm hl kann eine gleiche Zugfeder k2 angeordnet sein, die die Wirkung der ersten verstärkt. Der Sperrkörper * der Kupplung ist an einem Bolzen 11 befestigt, der in einem auf der Achse dl lose drehbaren Winkel e verschiebbar gelagert ist.
Der Winkel e steht gleichzeitig mit einer Zugspindel f4 in Verbindung, die durch Drehung des Handrades g gehoben und gesenkt werden kann.
Erfolgt diese Drehung während der Sperrkörper ig in einen Ausschnitt des Armes h2 eingreift, so lässt sich vermittelst des Handrades der Turbinenleitapparat al in jede gewünschte Lage bringen. Die Steuerung des Bolzens erfolgt durch einen an den Winkel e angelenkten und mit dem Bolzen 11 verbundenen Hebel m1. Mit diesem Hebel m1 steht ein Seilzug Jtl in Verbindung, der an einem Kipphebel vI befestigt ist. In seiner Hochlage wird dieser Kipphebel v'von einer Sperre r2 gefangen, die mit einem Fliehkraft- pendel q in Verbindung steht, das von der angetriebenen Welle in Umdrehung versetzt wird.
Wird eine bestimmte, zweckmässigerweise einstellbare Drehzahl der angetriebenen Welle überschritten, so hebt das Fliehkraftpendel q die Sperre r2 aus und der Kipphebel u1 fällt unter mitnahme des Seiles n1 herunter, verschwenkt den Hebel mt, wodurch der Sperrkörper i2 aus dem Arm A ? herausgezogen wird. Sofort treten die Sperrfedern kl in Wirkung und verdrehen die Welle d1, so dass der Turbinenleitapparat a geschlossen wird.
Die Einschaltung des Kipphebels v'zwischen dem Fliehkraftpendel q einerseits und dem von dem Seilzug n1 gesteuerten Sperrkörper i2 andrerseits bringt den Vorteil mit sich, dass das Schliessen des Turbinenleitapparates plötzlich erfolgt,
PATENT-ANSPRÜCHE :
I. Sicherheitsvorrichtung für Wasserturbinen, bei der ein mit der angetriebenen Welle in Dewegungszusammenhang stehendes Fliehkraftpendel bei der Überschreitung einer bestimmten Drehzahl der angetriebenen Welle einen Antrieb zum Schliessen des Turbinenleitapparates einrückt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Antrieb (f) des Turbinenleitapparates und der Vorrichtung (rit) zum Schliessen des Leitapparates für die Turbine (a) eine von der Schliessvorrichtung (Sektor in) kurz vor der Beendigung der Schliessbewegung auszurückende Kupplung (o) eingeschaltet ist (Fig. i).