Regelungseinrichtung zur gleichzeitigen Einstellung der Laufrad- und Leitschaufeln von Wasserturbinen. Die Einstellung der Laufrad- und der Leit- schaufeln von Wasserturbinen erfolgt ent weder getrennt, wobei selbstverständlich die vorteilhafteste Stellung der beiden Schaufel systeme gegeneinander nicht ermittelt werden kann, oder in gegenseitiger Abhängigkeit mit- telst eines Servomotors und einer Regelungs vorrichtung, die ausserhalb der Turbine an geordnet sind, und einen verhältnismässig komplizierten Mechanismus darstellen.
Vorliegende Erfindung sucht diese Nach teile zu beseitigen, durch eine Regelungsein richtung zur gleichzeitigen Einstellung der Laufrad- und der Leitschaufeln von Wasser turbinen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die beiden Schaufelsysteme in unmittelbarer Hebelverbindung mit einer zum Teil in der Turbinenwelle und zum Teil um dieselbe ge lagerten Regelungsvorrichtung- stehen.
Der Gegenstand der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung in zwei Ausführungs beispielen dargestellt: Fig. 1 ist ein achsialer Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel; Fig. 2 ist ein Schnitt nach B-B in Fig. 1; Fig. 3 zeigt einen Regelungsring, und Fig. 4 zeigt im kleineren Massstabe die Verbindungshebel zwischen Regelungsring und Leitschaufeln Fig. 6 zeigt im achsialen Schnitt das zweite Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 ist eine teilweise Ansicht von oben, teilweise im Schnitt.
Bei dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf dem Deckel der Turbine eine Konsole 1 befestigt, die das Ge häuse 2 für das Lager 3 der Welle 4 des Lauf rades 6 und für das Lager 6 der Regelungs vorrichtung trägt. Im Lager 6, das im Ge häuse 2 achsial verschiebbar gelagert ist, sind in achsialer Richtung Führungsleisten 7 ausgebildet, die in Ausschnitte im Gehäuse 2 hineinragen und das Lager 6 führen. Auf dem Gehäuse 2 ist ein Regelungsring 8 auf gesetzt, in dessen innern Wand zwei Nuten 9 (Fig. 3) ausgebildet sind, in welche an den Leisten 7 drehbar gelagerte Rollen 10 hinein tragen.
Im Lager 6 ist ein Querstück 11 bafestigt, das ohne Spiel durch das äussere Ende der Steuerstange 12 durchgeht, die durch die Hebelübersetzung 13 mit den Lauf schaufeln verbunden ist.
In der Stirnfläche des Ringes 8 sind Zapfen 14 (Fig. 4) befestigt, auf welchen Arme 15 drehbar aufgesetzt sind, die mit den die Zapfen 17 der Leitschaufeln 18 fest umschliessenden Hebeln 16 gelenkig verbunden sind.
Die Nuten 9 des Regelungsringes 8 sind derart gestaltet, dass die jeweils wirksamste Stellung der Leitschaufeln gegenüber den Laufschaufeln eingestellt wird.
Es ist ersichtlich, dass bei Verdrehung des Regelungsringes 8 die Leitschaufeln durch die Hebelübersetzung 14, 15, 16 eingestellt werden und gleichzeitig durch die Zusammen wirkung der Rollen 10 mit den Nuten 9 die Steuerstange 12 verstellt wird, die mittelst der Hebelübersetzung 13 die Laufschaufeln verdreht.
Der Regelungsring 8 wird im veranschau lichten Ausführungsbeispiele mittelst der Schnecke 19 entweder von Hand oder mo torisch oder durch einen geeigneten von der Turbine beeinflussten Regler angetrieben.
Die Steuerstange kann hohl und als Kol ben eines zur indirekten Regelung dienenden Servomotors ausgebildet werden, welcher Ser vomotor dann die Einstellung der Laufschau feln bewirken wird.
Ein solcher Servomotor ist auch bei der Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 benützt, die von der oben beschriebenen noch darin abweicht, dass der Regelungsimpuls nicht auf den Regelungsring, der dann die Leitschaufeln direkt und die Laufschaufeln entweder gleich falls direkt oder wie oben erwähnt über einen Servomotor verstellt, sondern durch eine Boh rung der Welle des Laufrades auf den Servo motor ausgeübt wird, der die Laufschaufeln direkt, die Leitschaufeln dagegen über den Regelungsring steuert.
Diese Anordnung eignet sich insbesonders für grosse Turbinen, weil der Regelungsring verhältnismässig viel kleinere Kräfte überträgt als bei der ersten Ausführungsform, die mehr für kleinere Turbinen bestimmt ist. Die Lauf schaufeln brauchen tiäualtch. @u ihrer Einstel.- Jung während des Betriebes mehr Kraft als die Leitschaufeln.
Der Servomotor ist in der Nabe 21 des Laufrades angeordnet, so dass diese Nabe den Zylinder des Servomotors bildet. In diesem Zylinder 21 gleitet ein Kolben 22, dessen Stange 23 hohl ausgebildet ist. In die Boh rung dieser Kolbenstange ragt ein als Schie ber arbeitendes Rohr 24 hinein, das entweder direkt oder indirekt durch einen Regler (nicht dargestellt) betätigt wird, der unmittelbar an der Turbine angebracht sein kann.
Der Zylinder 21 ist durch einen, einen End- flansch der hohlen Welle 26 des Laufrades bildenden Deckel 25 abgeschlossen. Die Kol benstange ist bei 27 abgesetzt, so dass ein freier Raum zum Abfliessen des durch Kanäle 28 austretenden Drucköles entsteht. An bei den Seiten des Kolbens 22 sind in der Kol benstange 23 normal durch Ringflanschen 31, 32 des Rohres 24 verdeckte Öffnungen 29, 30 vorgesehen.
Mit dem Kolben 22 sind Stangen 33 ge lenkig verbunden, deren andere Enden an die Hebel 34 angelenkt sind, die auf den Zapfen der Laufschaufeln aufgekeilt sind.
Im obern Ende der hohlen Kolbenstange 23 ist ein Querstück 35 befestigt, das mit dem Lager 36 fest verbunden ist, welches mittelst Führungsleisten in Ausschnitten des am Deckel 38 der Turbine angebrachten Ge häuses 37 geführt ist. Auf diesem Gehäuse 37 ist ähnlich wie bei dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel, der Rege lungsring 39 aufgesetzt, mit dessen Nuten die durch das Lager 36 getragenen Rollen 40 zusammenarbeiten. Am Ringe 39 sind Arme 41 (Fig. 6) angebracht, an welche die Zug stangen 42 angelenkt sind, die an ihren an dern Enden mit den auf den Zapfen der Leit- schaufeln befestigten Hebeln 43 gelenkig ver bunden sind.
Bei Veränderung der Umdrehungszahl wird das Rohr 24 durch den Regler z. B. abwärts verschoben (Fig. 5). Dadurch werden die Öff nungen 29, 30 durch die Flanschen 31 und 32 freigelegt, so dass das Drucköl durch die pffnungen 44 -und 29 auf die obere Seite des Kolbens 22 gelangt und diesen abwärts drückt, wobei das unter dem Kolben sich befindende 0I durch die Öffnungen 30 und die Kanäle 28 nach aufwärts zwischen Kolbenstange 23 und die innere Wand der hohlen Welle 26 abfliesst, und zuletzt durch die Öffnungen 45 in das Gehäuse 37 eintritt, aus dein es ab geleitet wird.
Der Kolben 22 folgt der Bewegung des Rohres 24 so weit, bis die Öffnungen 29, 30 wieder durch die Flanschen 31, 32 abge- slilossen werden, wodurch von neuem der Gleichgewichtszustand erreicht wird.
Diese Kolbenbewegung wird durch die Stangen 33 und die Hebel 34 auf die Lauf schaufeln und durch -die Kolbenstange 23 und das Querstück 35 auf das Lager 36 übertragen, das achsial verschoben wird, wobei seine mit den Nuten im Regelungs ringe 39 zusammenarbeitenden Rollen diesen Ring verdrehen, der seine Bewegung durch das Gestänge 41, 42, 43 auf die Leitschau- feln überträgt.
Control device for the simultaneous adjustment of the impeller and guide vanes of water turbines. The setting of the impeller and guide vanes of water turbines takes place either separately, whereby of course the most advantageous position of the two vane systems against each other cannot be determined, or in mutual dependence by means of a servo motor and a control device outside the turbine are arranged and represent a relatively complicated mechanism.
The present invention seeks to eliminate this after parts, by a Regelungsein direction for the simultaneous adjustment of the impeller and the guide vanes of water turbines, which is characterized in that the two vane systems in direct lever connection with a partly in the turbine shaft and partly around the same ge stored control device.
The object of the invention is shown in the accompanying drawings in two exemplary embodiments: Figure 1 is an axial section through the first embodiment; Fig. 2 is a section along B-B in Fig. 1; 3 shows a control ring, and FIG. 4 shows, on a smaller scale, the connecting levers between the control ring and guide vanes; FIG. 6 shows the second exemplary embodiment in axial section;
Fig. 6 is a partial top view, partially in section.
In the embodiment shown in Figs. 1 to 4, a bracket 1 is attached to the lid of the turbine, which carries the Ge housing 2 for the bearing 3 of the shaft 4 of the running wheel 6 and for the bearing 6 of the control device. In the bearing 6, which is axially displaceable in the Ge housing 2, guide strips 7 are formed in the axial direction, which protrude into cutouts in the housing 2 and guide the bearing 6. On the housing 2, a control ring 8 is set, in the inner wall of which two grooves 9 (FIG. 3) are formed, into which rollers 10 rotatably mounted on the strips 7 bear.
In the camp 6 a cross piece 11 is fastened, which passes through the outer end of the control rod 12 without play, which is connected to the blades by the lever transmission 13 with the barrel.
In the end face of the ring 8 pins 14 (FIG. 4) are fastened, on which arms 15 are rotatably placed, which are hingedly connected to the levers 16 which firmly surround the pins 17 of the guide vanes 18.
The grooves 9 of the control ring 8 are designed in such a way that the most effective position of the guide vanes relative to the rotor blades is set.
It can be seen that when the control ring 8 is rotated, the guide vanes are adjusted by the lever transmission 14, 15, 16 and at the same time the control rod 12 is adjusted by the interaction of the rollers 10 with the grooves 9, which rotates the rotor blades by means of the lever transmission 13.
In the illustrated exemplary embodiment, the control ring 8 is driven by means of the worm 19 either by hand or by a motor or by a suitable controller influenced by the turbine.
The control rod can be hollow and designed as a Kol ben of a servo motor serving for indirect control, which Ser vomotor will then cause the setting of the blades.
Such a servomotor is also used in the embodiment according to FIGS. 5 and 6, which differs from the one described above in that the control pulse does not affect the control ring, which then directs the guide vanes directly and the rotor blades either directly or as mentioned above A servomotor is adjusted, but rather the servomotor is exerted on the servomotor by drilling the shaft of the impeller, which controls the rotor blades directly, while the guide vanes are controlled via the control ring.
This arrangement is particularly suitable for large turbines because the control ring transmits relatively much smaller forces than in the first embodiment, which is intended more for smaller turbines. The blades need a lot. @u your setting - Jung more power than the guide vanes during operation.
The servomotor is arranged in the hub 21 of the impeller, so that this hub forms the cylinder of the servomotor. A piston 22, the rod 23 of which is hollow, slides in this cylinder 21. In the Boh tion of this piston rod protrudes as a slide over working pipe 24, which is operated either directly or indirectly by a controller (not shown), which can be attached directly to the turbine.
The cylinder 21 is closed by a cover 25 which forms an end flange of the hollow shaft 26 of the impeller. The Kol rod is set off at 27, so that a free space for the drainage of the pressure oil exiting through channels 28 is created. At the sides of the piston 22 in the Kol rod 23 normally covered by annular flanges 31, 32 of the tube 24 openings 29, 30 are provided.
With the piston 22 rods 33 are hingedly connected, the other ends of which are hinged to the levers 34 which are wedged onto the pins of the blades.
In the upper end of the hollow piston rod 23 a cross piece 35 is attached, which is firmly connected to the bearing 36, which is guided by means of guide strips in cutouts of the housing 37 attached to the cover 38 of the turbine Ge. On this housing 37 is similar to the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, the Rege treatment ring 39 is placed, with the grooves of the rollers 40 supported by the bearing 36 cooperate. On the ring 39 arms 41 (FIG. 6) are attached to which the pull rods 42 are articulated, which are articulated at their ends to the levers 43 attached to the pins of the guide vanes.
When changing the number of revolutions, the tube 24 is z. B. shifted downwards (Fig. 5). As a result, the openings 29, 30 are exposed through the flanges 31 and 32, so that the pressurized oil passes through the openings 44 and 29 to the upper side of the piston 22 and pushes it downwards, the oil located under the piston being pushed through the Openings 30 and the channels 28 flows upward between the piston rod 23 and the inner wall of the hollow shaft 26, and finally enters the housing 37 through the openings 45, from which it is passed from.
The piston 22 follows the movement of the tube 24 until the openings 29, 30 are drained again by the flanges 31, 32, whereby the state of equilibrium is reached again.
This piston movement is shoveled through the rods 33 and the lever 34 on the barrel and transmitted through the piston rod 23 and the crosspiece 35 to the bearing 36, which is axially displaced, its co-operating roles with the grooves in the control rings 39 rotate this ring , which transmits its movement through the linkage 41, 42, 43 to the guide vanes.