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Überdrehzahlbremse für Wasserturbinenläufer Die Erfindung bezieht
sich auf V berdrehzahlbremsen für Wasserturbinenläufer, gemäß dem Patent
836 18o, bei welchen Bremsschaufeln zur Erzeugung eines der normalen Drehrichtung
entgegengesetzten Drehmomentes durch eine vorbestimmte Fliehkraftbelastung, welche
bei einer Überdrehzahl des Läufers auftritt, selbsttätig aus ihrer normalen zurückgezogenen
Stellung freigegeben werden.
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Gemäß der Erfindung werden diese Bremsschaufeln normalerweise in einer
mit der Läuferoberfläche abschließenden Lage durch Glieder zurückgehalten, die mit
diesen Bremsschaufeln abwechseln und in einem Einschnitt des Läufers, ebenfalls
mit seiner Oberfläche abschließend, angeordnet sind, wobei jedes Glied durch eine
Einrichtung von vorbestimmter Festigkeit, wie ein Bruchbolzen oder ein Auslöser
zurückgehalten wird, die unter der Wirkung der Fliehkraftbelastung bei Überschreitung
einer vorbestimmten Drehzahl nachgibt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird jedes Glied durch die kombinierte
Wirkung dieser Einrichtung von vorbestimmter Festigkeit, die in der Nähe des einen
Endes des Gliedes angeordnet ist, und der benachbarten Bremsschaufel festgehalten,
welche
das andere Ende des Gliedes von außen überdeckt, und es wird durch die kombinierte
Wirkung seiner eigenen Fliehkraft und der Fliehkraft der Bremsschaufel ausgelöst,
welche neben seinem ersterwähnten Ende liegt und dieses von innen überdeckt.
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Diese Anordnung gewährleistet die Auslösung aller Bremsschaufeln,
sobald einer der Bolzen ausfällt oder einer der Auslöser auslöst, wobei die Wirkung
wie folgt ist.
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Sobald die auf das eine Ende des Gliedes durch die Fliehkraft der
benachbarten, es von innen überdeckenden Bremsschaufel ausgeübte Belastung die Festigkeit
des Bolzens oder des Auslösers übersteigt, dreht sich das Glied um sein anderes
Ende, wo es von der nächsten Bremsschaufel überdeckt wird, bis es mit seinem ersterwähnten
Ende die Schaufel, welche seine Auslösung veranlaßt hat, freigibt.
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Diese Schaufel schwenkt demgemäß in ihrer Arbeitsstellung aus und
beraubt dadurch das nächste Glied seines Halters an dem Rand dieser, sein Ende von
außen überdeckenden Schaufel. Die Zentrifugalkraft an diesem Glied wird folglich
mit beträchtlicher Hebelwirkung zu der Belastung hinzugefügt,, welche von der nächsten
benachbarten Schaufel auf den Bolzen oder Auslöser dieses Gliedes ausgeübt wird,
so daß auch dieser Bolzen oder Auslöser diese Schaufel freigibt. Dieser Vorgang
wiederholt sich schnell, bis alle Bremsschaufeln in Betrieb gesetzt sind.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung.
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Fig i zeigt einen teilweisen Querschnitt durch den Läufer und ein
Glied und einen Teil der benachbarten Bremsschaufeln; Fig. 2 ist eine abgewickelte
Darstellung entsprechend der Fig. i ; Fig. 3 zeigt den Teil des Turbinenläufers,
welcher die Überdrehzahlflügel und ihren Auslösemechanismus enthält, in der Draufsicht;
Fig. 4 zeigt den denselben Teil im Grundriß ; Fig. 5 ist ein Querschnitt nach der
Linie V-V der Fig. 3 ; Fig.6 ist ein Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 3 in
einem größeren Maßstab.
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Gemäß Fig. i und 2 ist jede Bremsschaufel i in dem Turbinenläufer
2 in der üblichen Weise schwenkbar gelagert, so daß sie aus ihrer zurückgezogenen
Stellung unter der Wirkung der Fliehkraft radial nach außen geschwenkt werden kann,
wenn sie nicht durch ein Glied 3 zurückgehalten wird. Dieses ist in einem Einschnitt
2° des Läufers untergebracht und überlappt eine Schulter i- der Schaufel i an seinem
linken Ende in Fig. i, während es selbst an seiner Schulter 3` von der Schaufel
i an seinem rechten Ende überlappt wird.
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Das Glied 3 ist in den Läufer 2 mittels eines Bruchbolzens 5 in der
Nähe seines linken Endes festgeschraubt, d. h. an dem Ende, welches die Schulter
ider Schaufel i an seiner linken Seite überlappt. Es besteht ferner eine Verbindung
mit totem Gang zwischen einem Zapfen 4, der in dem Läufer fest eingesetzt ist, und
einem Ösenbolzen 8, der an dem Glied 3 angeschweißt und mit reichlichem Spielraum
in einem Einschnitt 7 des Läufers 2 aufgenommen ist. Die innere Oberfläche des Gliedes
3 ist in der Nähe seines rechten Endes, d. h. hinter seiner Schulter 311, abgeschrägt.
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Unter der Annahme, daß die Schaufel i an der linken Seite des Gliedes
3 mit seiner Schulter ja im Betrieb eine übermäßige Fliehkraft auf das Glied 3 ausübt,
wird sie den Bruchbolzen 5 abreißen und dadurch dem Glied eine Schwenkung um sein
abgeschrägtes rechtes Ende gestatten, welches an dem benachbarten Umfangsteil des
Einschnitts 2a anliegt.
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Durch diese Bewegung gibt das linke Ende des Gliedes 3 die Schulter
ja der Schaufel i an seiner linken Seite frei und gestattet ihm, auszuschwenken
und durch diese Bewegung die Schulter 3a des Gliedes an seiner linken Seite freizugeben.
Demgemäß sucht die auf dieses Glied wirkende Fliehkraft es um seine linke Kante
zu schwenken und wegen der Hebelwirkung zwischen dem Schwerpunkt in der Nähe seiner
Mitte und der Befestigung des Bruchbolzens 5 fügt diese Kraft eine erhebliche Belastung
an diesem Bolzen hinzu, der schon bis nahe an die Bruchgrenze durch den Druck der
Schulter ja der Schaufel an seiner linken Seite (die nicht dargestellt ist) belastet
ist. Demgemäß fällt auch dieser Bolzen 5 aus, und dieser Vorgang wiederholt sich
schnell, bis alle Bremsschaufeln i freigegeben und in ihre Arbeitsstellung herausgeschwenkt
sind.
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Um zu verhindern, daß der Kopf des Bruchbolzens 5 abfliegt, kann man
ihn an dem Glied 3 anschweißen, welches seinerseits durch den Osenbolzen 8 an dem
Zapfen 4 gesichert ist.
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Die allgemeine Anordnung der Überdrehzahlbremsschaufeln i auf dem
entsprechenden Teil 2 desTurbinenläufers ist in Fig. 3 bis 5 gezeigt. Diese Schaufeln
i sind an Zapfen io (Fig. 3 und 5) schwenkbar gelagert und werden normalerweise
in einer mit der Oberfläche des Läuferteiles 2 abschließenden Stellung durch die
Glieder 3 gehalten.
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Die Ausbildung und Anordnung dieser Glieder 3 in Fig. 6 ist ähnlich
wie in Fig. i und 2 gezeigt und oben beschrieben, jedoch mit den folgenden Abweichungen:
der Bruchbolzen 5 der oben beschriebenen Ausführungsform wurde ersetzt durch einen
Auslöser, der aus einem an dem Turbinenläufer 2 um einen Bolzen 0 schwenkbar gelagerter
Winkelhebel F besteht. Eine Feder S hält das hakenförmige Ende T des radialen Armes
dieses Hebels normalerweise in Eingriff mit einer Schulter V eines Einschnittes
U in dem Glied 3.
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Der Schwerpunkt des Winkelhebels liegt an seinem tangentialen Arm
in der Nähe des Punktes F. Eine übermäßige' Fliehkraft, wie sie bei einer gewissen
Überdrehzahl auftritt, wird die Kraft der Feder S überwinden und den Hebel F im
Uhrzeigersinne um seinen Drehpunkt 0 drehen, so daß das hakenförmige Ende T von
dem Eingriff an der Schulter V gelöst wird. Das Glied 3 kann sich dann frei um sein
entgegengesetztes Ende unter der Wirkung seiner eigenen Fliehkraft und derjenigen
der Bremsschaufel i drehen, die mit ihrer Schulter Ja gegen das freigegebene Ende
des Gliedes anliegt.
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Die Schaufel i schwingt demgemäß in ihrer Arbeitsstellung und beraubt
dadurch das nächste Glied 3 seiner Stütze an der Kante dieser Schaufel i, welche
sein
Ende 3a von außen überlappt. Dieses nächste Glied 3 wird dann an seinem anderen
Ende ja an dem nächsten Flügel i gedreht, und die Fliehkraft des Gliedes 3, welche
mit erheblicher Hebelwirkung auf es einwirkt, läßt die Schulter V von dem hakenförmigen
Ende T des Auslösers F abgleiten, wodurch dieses Glied 3 auch so weit herausspringt,
wie der Ring 8 es zuläßt, und dadurch wird die nächste Bremsschaufel i freigegeben.
Dieser Vorgang wird nacheinander fortgesetzt, bis alle Bremsschaufeln i in ihrer
Arbeitsstellung sind, selbst wenn die Drehgeschwindigkeit des Turbinenläufers nach
der Freigabe des ersten Gliedes 3 nicht mehr ansteigt.
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Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die Auswechslung von gebrochenen
Bolzen wegfällt und daß sie nach einer Notfallauslösung wieder eingestellt werden
kann, indem man einfach das Glied 3 in seine Stellung zurückdrückt, wo seine Schulter
V in den Haken T eingreift, so daß es bereit ist für den nächsten Notfall.