AT377583B

AT377583B - Einrichtung zum verstellen von schaufeln von hydraulischen oder pneumatischen maschinen

Info

Publication number: AT377583B
Application number: AT0200382A
Authority: AT
Original assignee: Jank Siegfried
Priority date: 1981-08-01
Filing date: 1982-05-19
Publication date: 1985-04-10
Also published as: ATA200382A

Description

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welche Fühler den Stromkreis des Motors der Pumpe steuern.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 schematisch den Aufbau einer Turbine samt Verstelleinrichtung und Fig. 2 schematisch die Ansteuerung der Verstelleinrichtung.

Die Schaufeln --4-- des Laufrades --5-- sind über im Inneren der Nabe --10-- befindliche Arme --7--, die mit Wellenstummel der Schaufeln drehfest verbunden sind, und an diese angeschlossene Lenker --6-- mit einem Flansch --9-- der Stellachse --8-- verbunden. Die Stellachse --8-ist in der mit der Nabe --10-- fest verbundenen Führung --11-- mittels einer Nut- und Federanordnung gegen eine Verdrehung gesichert.

Die Nabe --10-- ist in bekannter Weise über eine Hohlwelle --3-- mit einem nicht dargestellten Generator od. dgl. verbunden.

Die Stellachse --8-- weist an ihrem von der Nabe --10-- abgekehrten Ende einen Flansch - auf, der über zwei Axiallager-2, 2'-in einer Glocke --13-- bzw. aus einer in diese eingeschraubte Mutter --12-- abgestützt ist. Ausserdem ist der Flansch --1-- durch ein Radial- lager --17-- geführt.

Die Glocke --13-- ist an einer Kolbenstange --14--, einer Verstell-Zylinder-Kolbenanordnung - -15, 16-- befestigt, deren Zylinder --16-- ortsfest gehalten ist und deren Kolben --15-- beidseitig beaufschlagbar ist und zwei gleich grosse Kolbenflächen aufweist.

Jeder der beiden durch den Kolben --15-- getrennten Zylinderräume ist über je eine Leitung - mit der in Fig. 2 schematisch dargestellten Steuerung verbunden.

Die Steuerung weist eine von einem Elektromotor --20-- betriebene Pumpe --21-- auf, die
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--22-- und25-- mit nur einseitig beaufschlagbarem Kolben --25-- gebildet sein kann. Dabei ist der eine vom Kolben --25-- begrenzte Zylinderraum mit der Umgebung verbunden und der Kolben --25-- ist von einem Gewicht --26-- belastet, welches den Druck bestimmt, mit dem die Verstellzylinder- - Kolbenanordnung-15, 16-- beaufschlagt werden kann.

An dem Druckspeicher --24, 25-- sind ein von Hand aus betätigbares und gegen die dargestellte Neutrallage federbelastetes Steuerventil --27-- und ein Magnet-Steuerventil --28-- angeschlossen, wobei das letztere über das in seiner Neutrallage befindliche Steuerventil --27 -- mit den Leitungen --18, 18'-- verbunden ist.

Die Rücklaufleitung --29-- vom Steuerventil --27-- mündet über eine feste Drossel --30-in den Sumpf --31--. In der Rücklaufleitung --32-- des Magnet-Steuerventils --28-- ist eine Parallelschaltung von drei festen, jedoch unterschiedlichen Drosseln --33, 34, 35-- angeordnet, wobei der Durchfluss durch zwei der Drosseln über Magnetventile --36 und 37-- wahlweise freigeb- und absperrbar ist.

Die Ansteuerung des Magnet-Steuerventils --28--, das wahlweise die Druckleitung --38-mit der Leitung --18 oder 18'-verbindet bzw. absperrt und der Magnetventile --36 und 37--, mit denen die Geschwindigkeit der Bewegung des Kolbens --15-- der Verstell-Zylinder-Kolbenanordnung und damit der Verstellung der Schaufeln --4-- möglich ist, erfolgt von einem Regler - -39--. Beeinflusst wird dieser Regler --39-- wie üblich unter anderem vom Wasserstand, der vom Niveaufühler --40-- erfasst wird, vom Drehzahlgeber --41--, der auch durch einen an den von der Turbine getriebenen, nicht dargestellten Wechsel- bzw.

Drehstromgenerator angeschlossenen Spannungsuntersetzer gebildet sein kann, da die Frequenz der vom Generatur gelieferten Spannung dessen Drehzahl und damit jener der Turbine direkt proportional ist. Ausserdem kann noch ein Frequenz-Referenzwertgeber --42-- angeschlossen sein, der durch einen einfachen Netzanschluss gebildet sein kann. Es ist allerdings, insbesondere für einen zeitweiligen Inselbetrieb des an die Turbine angeschlossenen Generators vorteilhaft, wenn ein mit einer festen Frequenz schlingender Oszillator in den Regler --39-- eingebracht ist, der den Drehzahl- bzw. Frequenz-Referenzwert liefert.

Weiters kann der Regler --39-- von einem Wirkungsgrad-Geber --43-- beeinflusst sein, der die von der Turbine abgegebene Leistung mit der auf Grund des Wasserstandes und anderer Einflüsse möglichen Leistung vergleicht und bei einem ein bestimmtes Mass überschreitenden Abwei-

chung, die z. B. durch Ablagerungen an den Schaufeln --4-- bedingt sein kann, ein Signal abgibt, welches ein Durchfahren des Verstellbereiches der Schaufeln bewirkt.

Der Motor --20-- der Pumpe --21-- wird über zwei in den Bewegungsweg des Gewichtes
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gesunken, dass z. B. nur mehr ein Verstellzyklus der Schaufeln --4-- durchfahren werden kann, so betätigt das Gewicht --26-- den Fühler --45-- und dieser betätigt das Schlagelement --47--, wodurch der Steuerstromkreis eines Relais-48-- geschlossen wird, dessen Kontakt --49-- den
Stromkreis für den Motor --20-- schliesst. Gleichzeitig schliesst auch der Selbsthaltekontakt --50-- das Relais --48--.

Die Pumpe fördert nun Druckflüssigkeit in die Zylinder-Kolbenanordnung --24, 25-- und der Kolben --25-- hebt sich, wobei der Druck in der Druckleitung --38--, der nur von der Kolben- fläche und dem Gewicht --26-- abhängt, gleichbleibt. Hat der Kolben --25-- eine Stellung er- reicht, in der das Gewicht --26-- den Fühler --44-- betätigt, öffnet das Schaltelement --46-- den Steuerstromkreis des Relais --48-- und dessen Kontakt --49-- unterbricht den Stromkreis des Motors --20--.

Zur Verstellung der Schaufeln --4-- wird nun Druckflüssigkeit aus der Zylinder-Kolbenanord- nung --24, 25-- über das Magnet-Steuerventil --28-- oder im Falle einer Störung über das Steuerventil --29-- und einer der beiden Leitungen-18, 18'-der Verstell-Zylinder-Kolbenanord- nung --15, 16-- zugeführt. Der Rückfluss der bei der Verstellung aus dem Zylinder --16-- verdrängten Flüssigkeit erfolgt über die nicht mit der Druckleitung --38-- verbundene Leitung --18 und 18'--, das Steuerventil --27-- und im Regelfall auch das Magnet-Steuerventil --28-- sowie mindestens eine der Drosseln --33, 34, 35-- in den Sumpf --31--.

Im Falle einer Störung des Reglers --36-- kann mit dem Steuerventil --27-- von Hand aus die Schaufelverstellung gesteuert werden. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, sperrt das Steuerventil - die zum Magnet-Steuerventil --28 -- führenden Leitungen ab, sobald es aus seiner federbelasteten Neutralstellung gebracht ist.

Sobald die gewünschte Stellung der Schaufeln --4-- erreicht ist, kehren die beiden Ventile --27, 28--in die dargestellten Neutrallagen zurück, so dass die mit den Leitungen --18, 18'-- verbundenen Leitungen abgesperrt sind. Dadurch wird auch der Kolben der Verstell-Zylinder-Kolbenanordnung --15, 16-- in seiner Lage blockiert.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Verstellen von Schaufeln von hydraulischen oder pneumatischen Maschinen, insbesondere Kaplan- oder Francisturbinen, bei der die Schaufeln über Lenker mit einer gegen- über der Halterung der Schaufeln verstellbaren, im Inneren hohlen Turbinenradwelle verlaufenden Stellachse verbunden sind und die Stellachse mit der Kolbenstange einer doppelseitig beaufschlagbaren Verstell-Zylinder-Kolbeneinheit verbunden ist, die über eine Steuereinheit von einer Pumpe beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckspeicher (24,25) vorgesehen ist, der mit der Pumpe (21) über ein Rückschlag- und gegebenenfalls auch über ein Überdruckventil (23,22) und mit der Steuerung, die vorzugsweise zwei wechselweise aktivierbare Steuerkreise umfasst,

von denen einer von Hand aus und der andere über eine Regeleinrichtung (39) betätigbar ist, direkt verbunden ist, und dass eine vom Ladezustand des Druckspeichers (23,22) abhängige Steuerung für die Pumpe (21) vorgesehen ist.

Claims

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher durch eine Zylinder-Kolbenanordnung (24,25) mit einseitig beaufschlagbaren Kolben (25) gebildet ist, der mit einem gegebenenfalls veränderbaren Gewicht (26) belastet ist, wobei der von der nicht beaufschlagbaren Seite des Kolbens (25) begrenzte Raum mit der Umgebung verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Weg des Kol- <Desc/Clms Page number 4> bens (25), der als Druckspeicher dienenden Zylinder-Kolbenanordnung (24,25) von zwei Fühlern (44,45) überwacht ist, die z. B. in den Bewegungsweg des an einer Kolbenstange gehaltenen Gewichtes (26) hineinragen, welche Fühler (44,45) den Stromkreis des Motors (20) der Pumpe (21) steuern.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Verstellzylinder-Kolbenanordnung (15,16) ein Stellorgan (27,28) umfasst, welches bei Erreichung der gewünschten Schaufelstellung die beiden zu je einem der durch den Kolben (15) getrennten Zylinderräumen führenden Leitungen (18, 18') absperrt.