Reguliervorrichtung für Strahlturbinen. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reguliervorrichtung mit Strahlablenker für Strahlturbinen nach Peltonradtyp und bezweckt eine Konstruktionsverbesserung, wo durch die Reguliervorrichtung mit einem Mi nimum von Kraft betätigt und eine wirksame Steuerung erreicht werden kann.
Bisher gebaute Reguliervorrichtungen der oben beschriebenen Art besitzen einen aus einer geneigten Platte bestehenden Ablenken welche Platte von drehbaren, mit einem Re gulator verbundenen Armen getragen wird, wobei der Regulator die Platte in den Bereich des Strahls bringt, um einen gewissen Teil des Wassers von den Turbinenschaufeln ab zulenken, während die Zufuhr allmählich heruntergesetzt wird, um die gewünschte Geschwindigkeit unter verschiedenen Be lastungen aufrecht zu erhalten.
Infolge des zu überwindenden Wider standes, der auftritt, wenn ein Ablenker der beschriebenen Art in einen Hochdruckstrahl eingeführt werden muss, ist zur Betätigung des Ablenkers eine erhebliche Energie er forderlich und diese verlangt bei grossen Ein- heiten die Anwendung eines Hilfsapparates, welcher die Regulierwirkung verzögert und die Steuerung weniger empfindlich macht.
Um oben genannte Nachteile zu beseitigen, besitzt die Reguliervorrichtung gemäss Er findung einen Ablenker, mit zwei Schneid teilen auf welche der Strahl, wenn die Schneidteile durch Drehen des Ablenkers in den Strahl eingebracht sind, derart wirkt, dass der Ablenker bestrebt ist, sich in entgegenge setzten Richtungen in seinen Lagern zu drehen.
Da die an den vom Strahl getroffenen Stellen des Ablenkers angreifenden Kräfte einander wenigstens nahezu aufheben, genügt ein minimaler Kraftaufwand, um den ver besserten Ablenker zu drehen. ' Der Ablenker kann mit einem Regulier ventil gekuppelt sein, welches den Durch messer des Wasserstrahls reguliert.
Zu die sem Zwecke kann dieses Regulierventil mit Mitteln zur Verzögerung der Bewegung des Ventilkörpers bei Verminderung des Wasser strahls versehen sein, um einen für den Ab lenker gefährlichen Druck, der beim Ein bringen der Schneidteile in den Strahl durch die in ihrer Bewegung plötzlich aufgehaltenen Wassermassen entstehen könnte, zu vermeiden.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Aus führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes durch Fig. 1 in einem schematischen Vertikal schnitt bei Vollbelastung des Peltonrades ; Fig. 2 ist ein analoger Schnitt, welcher die Teile in ihren respektiven Stellungen bei nicht beaufschlagtem Rad zeigt; Fig. 3 ist ein Teilschnitt, welcher den Ablenker in der jenigen Stellung zeigt, welche er nach Re duktion des Strahls durch das Regulierventil zwecks Anpassung an die reduzierte Be lastung einnimmt;
Fig. 4 ist ein Grundriss des Ablenkers und der Strahldüse und Fig. 5 ist ein Aufriss des Ablenkers in Vollbelastungs- stellung.
(t sind die Schaufeln eines Peltonrades b, und c ist die Düse, durch welche ein Wasser strahl d von hohem Druck auf die Rad schaufeln gerichtet wird, um das Rad b zu drehen und die Turbine anzutreiben.
Wenn die Belastung abnimmt, nimmt die Geschwindigkeit des Motors zu, wenn nicht die Stange e in der Richtung des in Fig. 1 eingezeichneten Pfeils bewegt wird, um die Teile der Reguliervorrichtung in die in Fig. 2 gezeichnete Stellung zu bringen. Die Stange e kann durch einen Hebel, ein Handrad oder einen geeigneten Regulator mit einem pas senden Gestänge betätigt werden.
Der Ablenker f ist röhrenförmig und mit Zapfen g versehen, die in von der Düse c getragenen Lagern h. (Fig. 4) gelagert sind. Wenn der genannte Ablenker in der Richtung des in Fig.l eingezeichneten Pfeils um seine Zapfen gedreht wird, lenkt der vordere Rand der innern Fläche i des Ablenkers den Strahl d nach unten ab und von den Schaufeln a. weg, während der hintere, dem vordern Rand der innern Fläche i diametral gegen überliegende Rand j des Ablenkers in den Strahl schneidet und ihn in zwei Teile d und d' teilt.
Während dieses Vorganges tendiert der auf die Fläche i ausgeübte Druck des Strahls d den Ablenker in einer zur Uhrzeigerrich- tung entgegengesetzten Richtung zu drehen und der Druck des Strahls dl auf die untere Fläche k des Ablenkers tendiert letzteren mit derselben Kraft in Uhrzeigerrichtung zu drehen und so die Drehwirkung des .Strahls d aufzuheben. Der Ablenker ist also prak tisch ausbalanciert und wird dadurch seine Betätigung mit einem Minimum von Kraft aufwand ermöglicht.
Um bei Verstellung des Ablenkers eine sofortige Wirkung zu erzielen, sollen das Austrittsende der Fläche i, und die Kante j nicht zu weit von der Drehaxe des Ablenkers entfernt sein, und' uni bei ; das nötige, im Uhrzeigersinn wirkende Drehmoment zu er halten, ist die Fläche k so geformt, dass der Strahl dl die Drehung des Ablenkers im ge wünschten Drehsinn unterstützt.
Wenn die Belastung vermindert wird; so dreht die Stange e auch den bei w an ihr angelenkten Hebel l um den vom Arm o betragenen Lagerzapfen u. Die obern Enden des Hebels<I>L</I> sind mittelst Lenkern<I>p</I> mit einer auf der Regulierspindel r lose sitzenden Hülse q verbunden.
Die Spindel<B>)-</B> besitzt zwei Schultern s, t und trägt eine Feder it zwischen der Schulter<I>t</I> und der Hülse<I>q.</I> Die Regulierspindel r besitzt einen Kopf<I>v</I> am einen Ende, welcher mit der Düsenöffnung tc zusammenarbeitet, um die Menge des vom Strahl gelieferten Wassers zu regeln. Die Spindel ist in einem Lager x geführt und tritt durch eine Labyrinthdichtung z oder eine Stopfbüchse etc. aus dem Kanal y.
Das entgegengesetzte Ende der Regulier spindel r ist mit dem Kolben 1 eines Ölzylin ders 2 verbunden, dessen Enden durch eine Röhre 3 miteinander verbunden sind. Ein in die Röhre 3 eingesetzter Hahn 4 regelt die Geschwindigkeit, mit welcher das Öl vom vordern Ende des Zylinders zum hintern Ende gelangen kann. Der Kolben 1 ist mit einem oder mehreren Ventilen 5 versehen, welche dem<B>01</B> freien Durchlass vom hintern zum vordern Teil des Zylinders gestatten, wenn die Regulierspindel v im Sinne der Ver grösserung der wirklichen Durchlassfläche zc bewegt wird.
Ein am Ablenker f angebrachter Anschlag f l trifft auf einen Vorsprung f2 (Fig. 4) der Düsenarme, wenn die Turbine mit voller Belastung arbeitet.
Die Hülse q presst die Feder zusammen, wenn der Ablenker f in die in Fig. 2 ge zeigte Stellung gedreht wird. Hierbei wird ein federnder Druck auf die Schulter t aus geübt, welcher die Regulierspindel derart bewegt, dass die Durchlassfläche der Öffnung ir reduziert wird. Diese Reduktion erfolgt mit einer Geschwindigkeit, welche davon abhängt, wie rasch das Öl vom Vorderteil des Zylinders durch die Röhre in den hintern Teil überströmt, was durch den Hahn 4 ge regelt werden kann.
Sobald die Geschwindigkeit der Turbine infolge der kleineren, durch die Düse c auf die Schaufeln strömenden Wassermenge ver mindert worden ist, wird die Stange e in umgekehrter Richtung automatisch bewegt, wenn ein Regulator angewendet wird, oder von Hand, bis der Ablenker f eine Stellung einnimmt, in welcher der reduzierte Strahl gerade von der Kante der Fläche i und von der Kante j des Ablenkers entweicht. Aus dieser Bewegung ergibt sich eine Wieder einstellung des Strahlregulierventils, bis eine Stellung erreicht ist, in welcher das oben genannte Verhältnis aufrecht erhalten wird.
Wenn die Hülse q infolge einer Belastungs zunahme rückwärts bewegt wird, so wird diese Bewegung durch die Schulter s direkt auf die Regulierspindel r übertragen, deren Bewegung in dieser Richtung durch das<B>01</B> im Zylinder 2 nicht verzögert wird.
Regulating device for jet turbines. The present invention relates to a regulating device with jet deflector for jet turbines of the Pelton wheel type and aims at a design improvement, where actuated by the regulating device with a minimum of force and effective control can be achieved.
Regulating devices of the type described above have so far built a deflection consisting of an inclined plate, which plate is carried by rotatable arms connected to a regulator, the regulator bringing the plate into the area of the jet around a certain part of the water from the turbine blades Steer away while gradually reducing the feed to maintain the desired speed under various loads.
As a result of the resistance to be overcome, which occurs when a deflector of the type described has to be introduced into a high pressure jet, a considerable amount of energy is required to operate the deflector and this requires the use of an auxiliary apparatus for large units, which delays the regulating effect and makes the controls less sensitive.
In order to eliminate the above-mentioned disadvantages, the regulating device according to the invention has a deflector, with two cutting parts on which the beam, when the cutting parts are introduced into the beam by rotating the deflector, acts in such a way that the deflector tends to move in opposite directions set directions to turn in its bearings.
Since the forces acting on the points of the deflector hit by the beam at least almost cancel each other out, a minimal expenditure of force is sufficient to rotate the deflector improved. The deflector can be coupled with a regulating valve which regulates the diameter of the water jet.
For this purpose, this regulating valve can be provided with means for delaying the movement of the valve body when reducing the water jet to create a dangerous pressure for the driver from the A bring the cutting parts into the jet by the suddenly stopped in their movement water masses could avoid.
The drawing illustrates an exemplary embodiment of the subject matter of the invention by FIG. 1 in a schematic vertical section when the Pelton wheel is fully loaded; Fig. 2 is an analogous section showing the parts in their respective positions with the wheel unloaded; Fig. 3 is a partial section which shows the deflector in the one who position which he assumes load after Re reduction of the beam by the regulating valve for the purpose of adaptation to the reduced loading;
Fig. 4 is a plan view of the deflector and jet nozzle, and Fig. 5 is an elevation of the deflector in the full load position.
(t are the blades of a Pelton wheel b, and c is the nozzle through which a water jet d of high pressure is directed onto the wheel blades in order to turn wheel b and drive the turbine.
When the load decreases, the speed of the motor increases unless the rod e is moved in the direction of the arrow drawn in FIG. 1 in order to bring the parts of the regulating device into the position shown in FIG. The rod e can be operated by a lever, a handwheel or a suitable regulator with a pas send linkage.
The deflector f is tubular and provided with pegs g which are mounted in bearings h carried by the nozzle c. (Fig. 4) are stored. When the said deflector is rotated about its pin in the direction of the arrow drawn in Fig.l, the front edge of the inner surface i of the deflector deflects the beam d downwards and away from the blades a. away, while the rear edge j of the deflector, diametrically opposite the front edge of the inner surface i, cuts into the beam and divides it into two parts d and d '.
During this process, the pressure of the jet d exerted on the surface i tends to rotate the deflector in a direction opposite to the clockwise direction and the pressure of the jet dl on the lower surface k of the deflector tends to rotate the deflector with the same force and so to cancel the rotary effect of .Strahls d. The deflector is thus practically balanced and thus enables it to be operated with a minimum of effort.
In order to achieve an immediate effect when adjusting the deflector, the exit end of the surface i and the edge j should not be too far away from the axis of rotation of the deflector, and 'uni at; to keep the necessary clockwise torque, the surface k is shaped so that the beam dl supports the rotation of the deflector in the desired direction of rotation.
When the burden is reduced; the rod e also rotates the lever l linked to it at w about the bearing pin u which is carried by the arm o. The upper ends of the lever <I> L </I> are connected by means of links <I> p </I> to a sleeve q that sits loosely on the regulating spindle r.
The spindle <B>) - </B> has two shoulders s, t and carries a spring it between the shoulder <I> t </I> and the sleeve <I> q. </I> The regulating spindle r has one Head <I> v </I> at one end which cooperates with the nozzle opening tc to regulate the amount of water delivered by the jet. The spindle is guided in a bearing x and exits channel y through a labyrinth seal z or a stuffing box, etc.
The opposite end of the regulating spindle r is connected to the piston 1 of an oil cylinder 2, the ends of which are connected by a tube 3 together. A cock 4 inserted into the tube 3 regulates the speed at which the oil can pass from the front end of the cylinder to the rear end. The piston 1 is provided with one or more valves 5, which allow the <B> 01 </B> free passage from the rear to the front part of the cylinder when the regulating spindle v is moved in the sense of increasing the actual passage area zc.
A stop fl attached to the deflector f strikes a projection f2 (FIG. 4) of the nozzle arms when the turbine is operating at full load.
The sleeve q compresses the spring when the deflector f is rotated into the position shown in FIG. 2. Here, a resilient pressure is exerted on the shoulder t, which moves the regulating spindle in such a way that the passage area of the opening ir is reduced. This reduction takes place at a speed which depends on how quickly the oil flows over from the front part of the cylinder through the tube into the rear part, which can be regulated by the cock 4.
As soon as the speed of the turbine has been reduced as a result of the smaller amount of water flowing through the nozzle c onto the blades, the rod e is automatically moved in the reverse direction when a regulator is applied, or by hand until the deflector f takes a position in which the reduced ray just escapes from the edge of face i and from edge j of the deflector. This movement results in a readjustment of the jet regulating valve until a position is reached in which the above-mentioned ratio is maintained.
If the sleeve q is moved backwards as a result of an increase in the load, this movement is transmitted by the shoulder s directly to the regulating spindle r, the movement of which is not delayed in this direction by the 01 in the cylinder 2.