DE1484378B2

DE1484378B2 - Wasserkraftanlage fuer eine niederdruckturbine mit einem verschliessbaren leitapparat und einem der turbine und dem leitapparat zugeordneten nebenauslass mit einem verschluss aus mehreren, vom wasserdruck beaufschlagten klappen, deren verstellung in abhaengigkeit von der steuerung des leitrades der turbine hydraulisch erfolgt

Info

Publication number: DE1484378B2
Application number: DE1964T0025918
Authority: DE
Inventors: Savo Dipl.-Ing. Laibach Rakcevic (Jugoslawien)
Priority date: 1963-03-29
Filing date: 1964-03-26
Publication date: 1976-12-16
Also published as: SE313535B; CH458249A; AT280899B; US3345823A; DE1484378A1; GB1042424A

Description

Die Erfindung betrifft eine Wasserkraftanlage für eine Niederdruckturbine mit einem verschließbaren Leitapparat und einem der Turbine und deren Leitapparat zugeordneten Nebenauslaß, dessen Verschluß aus mehreren aufeinanderfolgenden um jeweils eine vertikale Achse drehbaren Klappen besteht, auf die der Wasserdruck im Öffnungssinne wirkt und die über gelenkige Verbindungen mit einem ihre Schließbewegung bewirkenden Servomotor verbunden sind, dessen Bewegung gegenläufig zu derjenigen des die Schließ- und Öffnungsbewegung des Leitapparats der Turbine bewirkenden Servomotors verläuft.

Bei einer bekannten Niederdruckwasserkraftanlage ist für jede Turbinenleitung ein durch eine Klappe verschließbarer Nebenauslaß vorgesehen. Auf die Klappe wirkt der Wasserdruck im Öffnungssinne. Die Schließbewegung der Klappen erfolgt durch einen Servomotor. Das öffnen des Nebenauslasses verläuft annähernd im gleichen Verhältnis wie das Schließen des Leitapparats. Insbesondere soll diese Steuerung so ausgebildet sein, daß sie nur bei Kurzschluß im Leitungsnetz in Wirkung tritt, nicht jedoch bei den

normalen Regelvorgängen. Über den Aufbau der Steuerung ist nichts ausgesagt. Auch tritt der Nachteil auf, daß die gesamte Energie des über den Nebenauslaß austretenden Wassers im Unterwasser wirksam wird.

Bei einer weiteren bekannten Wasserkraftanlage

ίο besteht der Verschluß für den Nebenauslaß der Turbinen aus mehreren aufeinanderfolgenden Klappen, welche jeweils um eine vertikale Achse drehbar sind. Auf sie wirkt der Wasserdruck im Öffnungssinne. Die Klappen sind mit einem ihre Schließbewegung bewirkenden Servomotor verbunden, und zwar über Gelenke mit dessen Kolbenstange. Der für die Verstellung der Klappen dienende Servomotor bewegt sich gegenläufig zu dem die Schließ- und Öffnungsbewegung des Leitapparats der Turbine bewirkenden Servomotors.

Der Servomotor für die Verstellung der Klappen des Nebenauslasses steht zu diesem Zweck in Verbindung mit dem Servomotor für die Verstellung des Leitapparats der Turbine. Über die Art dieser Verbindung ist /-. nichts ausgesagt. Auch hier tritt der Nachteil auf, daß die > gesamte Energie des über den Nebenauslaß austretenden Wassers im Unterwasser wirksam wird.

Es ist eine Turbinenregelanlage bekannt, hei welcher die das Schließen des Leitapparats bewirkende Seite eines Servomotors in Verbindung steht mit der die Schließbewegung eines Verschlußorgans eines Nebenauslasses bewirkenden Seite eines weiteren Servomotors. Hierbei bewirkt der auf dem Verschlußorgan lastende Wasserdruck, daß Öl vom Servomotor für das Verschlußorgan zum Servomotor für den Leitapparat gedrückt wird. Die Verbindung zwischen den beiden Servomotoren erfolgt jedoch über ein Steuerventil, so daß eine Zwangsläufigkeit der Schließ- und Öffnungsbewegungen nicht gewährleistet ist. Auch ist nicht gewährleistet, daß bei einer Öffnungsbewegung des Leitapparats das Verschlußorgan des Nebenauslasses hierbei zwangsläufig eine Schließbewegung ausführt.

Es besteht die Aufgabe, daß bei geöffnetem Nebenauslaß die Energie des dort austretenden Wassers weitgehend vernichtet wird und daß ein£:

zwangsläufige Verbindung zwischen den Schließ- und $ Öffnungsbewegungen des Servomotors des Leitapparats und demjenigen für die Klappen besteht, wobei als zusätzliches Sicherheitsmerkmal gewährleistet sein soll, daß bei einem Ausfall der Ölversorgung in der hydraulischen Regelanlage zwangsläufig ein Schließen des Leitapparats und ein Öffnen der Klappen erfolgen soll.

Bei einer Wasserkraftanlage der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.

Durch die Anordnung der Klappen in zwei in ihrer Öffnungsrichtung sich kreuzenden Gruppen ist gewährleistet, daß das bei der jeweiligen Gruppe austretende Wasser sich mit dem Wasser der anderen Gruppe kreuzt, und auf diese Weise die Energie des Wassers vernichtet wird.

Durch die Art der Gelenkverbindungen zwischen den Klappen und der Regulierstange wird sichergestellt, daß '.

bei einer durch den Wasserdruck bewirkten Öffnungsbewegung der Klappen öl aus dem Zylinderraum des Kolbenzylinderaggregats gedrückt wird. Die direkte Verbindung zwischen dem die Schließbewegung der

Klappen bewirkenden Kolbenzylinderaggregat und der die Schließbewegung des Leitapparats bewirkenden Seite des anderen Hydraulikmotors ist sichergestellt, daß bei einem öffnen bzw. Schließen des Leitapparats die Klappen zwangsläufig geschlossen bzw. geöffnet werden. Bei einem Ausfall der Ölversorgung in der hydraulischen Regelanlage führt dabei die Öffnungsbewegung der Klappen zu einem zwangsläufigen Schließen des Leitapparats.

Ein Ausführungsbeispiel der Wasserkraftanlage ge- ίο maß der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Verschlusses des Nebenauslasses der Turbine des Leitapparats und der Hydraulik bei einer Niederdruckturbine,

F i g. 2 eine schematische Darstellung der Anlage gemäß F i g. 1 im Aufriß,

F i g. 3 eine schematische Darstellung bezüglich der Anordnung des Nebenauslasses und dessen Verschlusses der Schütze im Druckrohr, welches an den Eingang in die Turbinenspirale angeschlossen ist.

Der Verschluß 1 des Nebenauslasses nach F i g. 1 ist aus Klappen 2 zusammengesetzt, welche.um Achsen 3 drehbar und im Gestell 4 der Schütze gelagert sind.

Jede Klappe 2 weist in Gelenken 5 miteinander verbundene, einen Kniehebel 5', 5" bildende Lenker auf, wozu jeweils das eine Ende des Lenkers 5" fest mit der Klappe 2 bzw. mit ihrer Drehachse 3 verbunden ist. Das eine Ende des Lenkers 5' ist dagegen mit einer Regulierstange 6 verbunden. Die Regulierstange 6 ist fest verbunden mit den Kolben 7 von Hydraulikmotoren 8. Der bereits beschriebene Aufbau der Klappen 2 ermöglicht es, daß beim Bewegen der Kolben 7 der Hydraulikmotoren 8 alle Klappen 2 sich um ein und denselben Winkel drehen. Dabei sind die Klappen 2 in zwei Gruppen so angeordnet, daß alle Klappen einer Gruppe sich in der Richtung des Pfeiles A und alle Klappen der anderen Gruppe sich in der entgegengesetzten Richtung, d. h. in der Richtung des Pfeiles B, drehen. Eine solche Anordnung der Klappen ergibt, daß bei offenen oder teilweise offenen Klappen die Richtung des austretenden Wassers sich kreuzt und daß diese Richtungen entgegengesetzt der Richtungen der Öffnungsbewegungen sind, d. h. die Wasserstrahlen treten in den Richtungen der Pfeile Λ'und ß'aus. Dies hat zur Folge, daß die Energie des Wassers vernichtet wird.

Die Schaufelform und die Anordnung der Klappen 2 sowie die Lage der Drehachsen 3 ermöglichen es, daß der hydraulische Druck des Wassers ein genügendes Drehmoment auf die Klappen 2 ausübt, und zwar in Richtung des vollkommenen öffnens des Verschlusses 1 bei einem gleichzeitigen und zwangsläufigen Schließen des Turbinenleitrades 13. Die Drehachsen 3 liegen also in der zulaufseitigen Hälfte der Klappen 2.

Das Schließen des Verschlusses 1 erfolgt mit Hilfe des Öldrucks, wobei das öl dem Zylinderraum 8' eines Kolbenzylinderaggregates 8 zugeführt wird und damit dem vom Wasserdruck hervorgerufenen Drehmoment entgegenwirkt. Zum Blockieren der Klappen des Verschlusses 1 in der offenen oder geschlossenen Lage sind Blockelemente 9 vorgesehen, welche in entsprechende Einschnitte 9' der Regulierstange 6 eingreifen.

Zwischen den Zylinderräumen der Kolbenzylinderaggregate 8 und den Servomotoren 11 des Turbinenleitrades 13, deren Laufrad an der Achse 15 angeordnet ist, besteht eine Verbindungsleitung 10; daneben besteht eine Verbindungsleitung 16, mit deren Hilfe die Verbindungsleitung 10 mit der Hydraulikpumpe 17 verbunden ist. In der Verbindungsleitung 16 ist ein Drosselelement 18 vorgesehen und parallel hierzu ein Rückschlagventil 19 angeordnet, womit eine Kurzverbindung zwischen den beiden Verbindungsleitungen 10 und 16 geschaffen wird. An die Verbindungsleitung 16 sind ein Sicherheitsventil 20, ein Druckschalter 21 und ein Kolbenschieber 22 angeschlossen. Der Kolbenschieber 22 ist einerseits durch die Leitung 23 mit den Zylindern der Servomotoren 11 des Turbinenleitrades 13 verbunden und andererseits durch die Leitung 24 mit dem ölbehälter 25. Der Kolbenschieber 22 wird von einem Steuerorgan 26 betätigt. Das Steuerorgan 26 führt die Befehle des nicht dargestellten Turbinenregulators durch, welche sich auf verschiedene Betriebsverhältnisse der Turbine beziehen, wobei der Kolbenschieber 22 von der in F i g. 1 gezeigten Lage nach oben oder nach unten bewegt wird. Hierdurch wird ein entsprechender öldurchfluß und damit eine entsprechende Stellung des Turbinen-Leitrades 13 erreicht.

Ferner sind Blockelemente 27 vorgesehen, um das Turbinenleitrad 13 in geschlossener Lage zu blockieren. Die Blockelemente 9 der Schütze 1 und die Blockelemente 27 des Turbinenleitrades 13 sind auch in den Fällen nötig, wenn die Turbine 14 nicht in Betrieb ist, um das Turbinenleitrad 13 und die Schütze 1 in geschlossener Lage blockieren zu können.

F i g. 2 zeigt den nach F i g. 1 beschriebenen Verschluß 1, die am Ende des Rohres 29' eingebaut ist, welches am anderen Ende und koaxial mit dem Zuleitungsrohr 29 an die Spirale 28 der Turbine 14 angeschlossen ist. Das Saugrohr 30 ist hierbei in üblicher Weise ausgebildet.

In F i g. 3 ist eine weitere Anordnung der beschriebenen Schütze dargestellt, wobei die Schütze 1 in das Zuleitungsrohr 29 zur Spirale 28 der Turbine eingebaut ist.

Das gleichzeitige Öffnen des Verschlusses 1 und das Schließen der Turbine 14 ermöglichen, daß die gesamte Durchflußmenge im Durchflußsystem dieselbe bleibt, wodurch Wallungen vermieden werden.

Die einzelnen Betriebszustände werden nachstehend näher erläutert. Im Betriebszustand, der in weiterer Beschreibung als Betriebszustand A bezeichnet wird, bewirkt beim öffnen des Turbinenleitrades 13 da^ Steuerorgan 26, das die Befehle des nicht dargestellten Turbinenregulators durchführt, eine Bewegung des Kolbenschiebers 22 von der mittleren Lage nach unten. Damit wird der Zufluß des Drucköles über die Leitung 23 in die Räume 11' der Servomotoren 11 des Turbinenleitrades 13 frei. Das öl aus dem Behälter 25 wird hierbei von der Pumpe 17 angesaugt und durch die Leitung 16, den Kolbenschieber 22 und die Leitung 23 in die Räume 11' der Servomotoren 11 des Turbinenleitrades 13 zugeführt. Da die Flächen 12' der Kolben 12 der Servomotoren 11 vorzugsweise das Doppelte der Flächen 12" der Kolben in denselben Servomotoren sind, wird mit dem Drucköl auf die Fläche 12' der Kolben genügende Kraft ausgeübt, um die Kolben 12 in der Richtung des öffnens des Leitrades bewegen zu können, d.h. in der dem Pfeil C entgegengesetzten Richtung. Als Folge von dieser Bewegung der Kolben 12 in der dem Pfeil C entgegengesetzten Richtung wird das öl aus den Räumen 11" der Servomotoren 11 ausgetrieben, und zwar durch die Verbindungsleitung 10, das Drosselelement 18, das Rückschlagventil 19, über den Kolbenschieber 22 und die Leitung 23 in die Räume W der Servomotoren 11. Das Rückschlagventil 19 hat die Rolle, das Austreiben des Öles aus den Räumen 11"

in die Räume 11' der Servomotoren 11 zu beschleunigen und damit ein rascheres öffnen des Turbinenleitrades 13 zu gewährleisten, als wenn das öl nur durch das Drosselelement 18 durchgetrieben würde. Die Geschwindigkeit des öffnens des Turbinenleitrades 13 wird durch die Größe der Bewegung des Kolbenschiebers 22 aus der gezeigten mittleren Lage nach unten bestimmt. Das Aufhören des öffnens des Turbinenleitrades 13 wird bewirkt, wenn der Kolbenschieber 22 wieder nach oben bewegt wird und damit der ölzufluß aus der Leitung 16 abgesperrt wird, oder wenn schon vorher die Kolben 12 der Servomotoren die Endlage, die der offenen Lage des Turbinenleitrades entspricht, erreicht haben.

Während des beschriebenen öffnens des Turbinenleitrades öffnet sich die Schütze nicht, weil der Öldruck in den Räumen 8' der Kolbenzylinderaggregate 8 sich nicht vermindert hat. Es hat sich bloß der Durchfluß durch die Turbine vergrößert und damit auch der Durchfluß in dem gesamten Durchflußsystem der Turbine 14. Da aber die Geschwindigkeit des öffnens des Turbinenleitrades 13 willkürlich angestellt werden kann, besteht keine Gefahr, daß dadurch Wallungen in dem System verursacht werden könnten.

Der Beharrungszustand der Turbine 14, d. h. der Zustand, der im folgenden mit B bezeichnet wird, in dem die Öffnung des Turbinenleitrades 13 konstant ist, ist in F i g. 1 gezeigt. Bei diesem Zustand ist der Kolbenschieber 22 in der mittleren Lage, d.h. er schließt die Leitungen 16 und 23 gegeneinander ab. Die Pumpe 17 saugt das öl vom Behälter 25 und drückt es in das ölsystem. Da bei diesem Zustand das ganze System geschlossen ist und nur die Durchlässigkeit durch Spalten besteht, wird das Öl von der Pumpe 17 über das Sicherheitsventil 20 fließen, dessen Einstellung das Durchlassen des Öles zurück in den Behälter 25 ermöglicht, wenn der Maximalöldruck erreicht wird. Das Sicherheitsventil 20 sorgt also für das Aufrechterhalten des Betriebsdruckes des Drucköles in der gesamten Öldruckanlage. Da auch beim Beharrungszustand B kein Druckabfall in den Räumen 8' der Hydraulikmotoren 8 aufgetreten ist, öffnete die Schütze 1 nicht. Deswegen sind keine Änderungen in dem Durchfluß und auch keine Wallungserscheinungen aufgetreten.

Das langsame Schließen der Turbine 14 wird als Betriebszustand Cbezeichnet.
bezeichnet.

Unter dem langsamen Schließen der Turbine 14 ist in dieser Beschreibung das Schließen zu verstehen, bei dem keine schädlichen Wallungen in dem Durchflußsystem auftreten und bei dem das Öffnen des Verschlusses 1 nicht nötig ist. Beim langsamen Schließen der Turbine 14 geschieht folgendes:

Das Steuerorgan 26 hebt den Kolbenschieber 22 von der mittleren Lage nach oben und öffnet den Ölaustritt aus den Räumen 11' der Servomotoren 11 durch die Leitung 23, den Kolbenschieber 22 und die Leitung 24 in den Behälter 25. Dabei wird das öl aus dem Behälter 25 mit der Pumpe 17 gesaugt und durch die Leitung 16, das Drosselelement 18 und durch die Leitungen 10 in die Räume 11" der Servomotoren 11 des Turbinenleitrades 13 gedrückt. Deswegen beginnt das Leitrad 13 zu schließen, weil die Kolben 12 sich in der Richtung des Pfeiles Czu bewegen beginnen. Das langsame Schließen wird erreicht, weil der Kolbenschieber sich nur für einen kleinen Weg hebt. Dabei wird eine derart kleine Ölmenge aus den Räumen 11' der Servomotoren 11 ausgelassen, daß mit dem öl, das durch das Drosselelement 18 in die Räume 8' der Kolbenzylinderaggregate 8 geleitet wird, noch immer für das Beibehalten des geschlossenen Zustandes der Schütze ein genügender

Öldruck herrscht. Das durch das Drosselelement 18 und die Verbindungsleitungen 10 in die Räume 11" der Servomotoren 11 zugeführte öl übt eine solche Kraft auf die Fläche 12" der Kolben 12 der Servomotoren 11 aus, daß sie genügt, um die Kolben 12 in der Richtung

ίο des Pfeiles C zu bewegen. Das Turbinenleitrad 13 beginnt zu schließen.

Der Überschuß des von der Pumpe 17 geförderten Öles, dessen Menge nicht durch das Drosselelement 18 hindurchfließt, wird mittels des Sicherheitsventils 20 in den Behälter 25 eingelassen, wenn ein höherer Druck als der Maximalbetriebsdruck auftritt. Bei langsamem Schließen des Turbinenleitrades 13 wird ' also die Wasserdurchflußmenge durch das Turbinenleitrad 13 langsam vermindert, was keine Wallungen verursachen kann. Deswegen wird die Schütze 1 nicht geöffnet.

Das rasche Schließen des Turbinenleitrads 13, z. B. bei raschen Entlastungen der Turbine 14, könnte eine rasche Verminderung des Durchflusses in dem Durchflußsystem verursachen und dadurch das Entstehen von ( Wallungen. Im Falle des raschen Schließens der Turbine 14, welcher Zustand mit D bezeichnet wird, vermeidet die Schütze das Entstehen der Wallungen, und zwar auf folgende Weise:

Das Steuerorgan 26 hebt den Kolbenschieber 22 für einen größeren Weg als in dem Falle des langsamen Schließens. Damit wird der Ölaustritt aus den Räumen W der Servomotoren 11 durch die Leitung 23 und den Kolbenschieber 22 und durch die Leitung 24 in den Behälter 25 geöffnet. Dabei saugt die Pumpe 17 das Öl aus dem Behälter 25 und drückt es durch die Leitungen 16, das Drosselelement 18 und die Leitung 10 in die Räume 11" der Servomotoren 11.

Gleichzeitig mit dem Heben des Kolbenschiebers 22 mittels des Steuerorgans 26 mit einem längeren Weg als für das langsame Schließen des Turbinenleitrads 13 nötig ist, findet folgendes statt:

Die ölmenge, die durch das Drosselelement 18 und die Leitungen 10 in die Räume 11" der Servomotoren 11 zufließt, ist zu gering, um rasch die Räume 11" ausfüllen·^; zu können und damit rasch das Öl aus den Räumen \\' der Servomotoren 11 austreiben zu können, dadurch aber auch das rasche Schließen des Turbinenleitrades 13 zu verursachen. Die Verhältnisse der Geschwindigkeiten zwischen dem Austreiben des Öles aus den Räumen 11' der Servomotoren 11 und der öffnung des Austrittes für dieses öl in dem Kolbenschieber 22 in der Richtung des Behälters 25 sind so ausgewählt, daß der Öldruck in den Räumen 1Γ absinkt, wodurch ein Absinken des Öldruckes in den Leitungen 10 und in den Räumen 8' der Hydraulikmotoren 8 der Schütze 1 verursacht wird.

Sofort mit dem Anheben bzw. mit entsprechender Bewegung des Kolbenschiebers 22 für den längeren Weg als nötig ist für das langsame Schließen des Turbinenleitrads 13, sinkt der Öldruck in den Räumen 8' der Kolbenzylinderaggregate 8, in den Räumen 11' der Servomotoren 11 und in den Verbindungsleitungen 10. Gleichzeitig mit diesen Erscheinungen beginnen die Klappen 2 des Verschlusses 1 zu öffnen. Das öffnen des Verschlusses 1 wird durch den Wasserdruck auf die Klappen 2 ermöglicht, weil das Wasser ständig versucht, die Klappen zu öffnen. Infolge der Wirkung des Wasserdruckes auf die Klappen 2 wird ein Drehmoment gebildet. Die Klappen 2 drehen sich um die Drehachsen

3. Zusammen mit den Klappen 2 drehen sich auch die Lenker 5", die fest mit den Drehachsen 3 verbunden sind. Das Drehen der Lenker 5" hat die Bewegungen der Lenker 5' zur Folge, weil diese mit einem Ende ein gemeinsames Gelenk 5 mit den Lenkern 5" haben, mit dem freien Ende aber fest mit der Regulierstange 6 verbunden sind. Die Lenker 5' bewegen deshalb die Regulierstange 6 und die Regulierstange 6 ihrerseits die Kolben 7 der Kolbenzylinderaggregate 8 in der Richtung des Pfeiles D. Damit wird aber das öl aus den Zylinderräumen 8' der Kolbenzylinderaggregate 8 ausgetrieben. Das ausgetriebene öl kann nur in die Räume 11" der Servomotoren 11 des Turbinenleitrades 13 strömen. Es ist klar zu ersehen, daß das Turbinenleitrad 13 mit der durch das Drosselelement 18 zugeführten ölmenge und mit dem aus den Zylinderräumen 8' des Verschlusses 1 ausgetriebenen Öl schließt. Die Geschwindigkeit des Schließens des Turbinenleitrades 13 ist mit dem Wege des Hebens des Kolbenschiebers 22 aus der in F i g. 1 gezeigten mittleren Lage begrenzt. Die durch das Drosselelement 18 zufließende ölmenge ist minimal im Verhältnis zu der Ölmenge, die

m, aus den Räumen 8' der Hydraulikmotoren 8 in die Räume 11" der Servomotoren 11 des Turbinenleitrades 13 ausgetrieben wird.

Deswegen hat der Ölzufluß durch das Drosselelement 18 einen minimalen Einfluß auf die Geschwindigkeit des Schließens des Turbinenleitrades 13 im Verhältnis mit dem Einfluß des ölzuflusses aus den Räumen 8' der Kolbenzylinderaggregate 8. Hieraus folgt, daß man mit dem Öl aus den Zylinderräumen 8' der Kolbenzylinderaggregate 8 rasch das Turbinenleitrad 13 schließen kann. Die Bedingung, daß das Turbinenleitrad 13 schließt mit dem Öl aus den Zylinderräumen 8' der Kolbenzylinderaggregate 8, ist damit erfüllt, daß das ölvolumen, welches aus diesen Räumen ausgetrieben wird, größer ist als das Volumen der Räume 11" der Servomotoren 11 des Trubinenleitrades 13. Die Größe der Zylinderräume 8' ist mit Rücksicht auf den Fall, daß mit dem Verschluß 1 das Schließen des Turbinenleitrades 13 ermöglicht werden soll, obwohl ein nicht genügender Öldruck durch das Drosselelement 18 vorhanden wäre, bemessen.

Daneben muß die aus den Zylinderräumen 8'

* ausgetriebene ölmenge das öffnen des Verschlusses 1 um einen solchen Winkel ermöglichen, daß die Durchflußmenge durch den Verschluß 1 für das gleiche Ausmaß vergrößert wird, wie gleichzeitig die Durchflußmenge durch das Turbinenleitrad 13 vermindert wurde. Es ist klar, daß beim raschen Schließen, das ist bei dem mit D bezeichneten Betriebszustand, die Wasserdurchflußmenge in dem Durchflußsystem nicht vermindert wird, weil eine gleiche Verminderung des Wasserdurchflusses durch das Turbinenleitrad 13 gleichzeitig mit der Vergrößerung des Wasserdurchflusses durch die Schütze 1 kompensiert wird. Deswegen tritt keine Verminderung des Durchflusses in dem Durchflußsystem auf. Daneben wurde das Schließen der Turbine 14 nur teilweise durchgeführt. Das Schließen dauerte so lange, bis mit dem Kolbenschieber 22 der Ölausfluß aus den Räumen 11' der Servomotoren 11 abgesperrt wird. In dem Moment, in dem der Ausfluß aus den Räumen 11' der Servomotoren 11 gesperrt wird und der Kolbenschieber 22 in die mittlere Lage gelangt, besteht keine Möglichkeit mehr, das öl aus den Räumen 11' der Servomotoren 11 des Turbinenleitrades 13 und aus den Zylinderräumen 8' der Kolbenzylinderaggregate 8 auszutreiben. Deswegen hört das Schließen der Turbine 14 und das öffnen der Schütze 1 auf. Dadurch, daß durch das Drosselelement 18 Drucköl fließt, beginnt die Schütze 1 zu schließen.

Aus der vorliegenden Beschreibung ist es ersichtlich, daß der Zeitpunkt, in dem der Verschluß 1 sich öffnen soll, willkürlich festgelegt werden kann, und zwar damit, daß der Querschnitt des Drosselelements 18 geändert wird. Mit der Verminderung des Querschnitts des

ίο Drosselelements 18 wird die Schütze 1 bei langsamerer Verminderung der Wasserdurchflußmenge durch die Turbine 14 öffnen. Die Empfindlichkeit des Verschlusses wird größer sein. Mit der Vergrößerung des Querschnitts des Drosselelements 18 wird der Verschluß 1 bei schnellerer Verminderung der Wasserdurchflußmenge durch die Turbine 14 öffnen. Seine Empfindlichkeit wird kleiner sein.

Der nächste Betriebszustand, kurz mit E bezeichnet, bedeutet das öffnen der Turbine 14, gleich nachdem das teilweise Schließen aufgehört hat. In diesem Betriebszustand kommt es zu einem dem vorher beschriebenen Betriebszustand A analogen Verlauf. Der einzige Unterschied liegt darin, daß das Öl aus den Räumen 11" der Servomotoren 11 des Turbinenleitrades 13 nicht durch das Rückschlagventil 19, sondern in die Räume 8' der Kolbenzylinderaggregate 8 ausgetrieben wird. Damit wird erreicht, daß mit dem aus den Räumen 11" ausgetriebenen öl die Schütze 1 schließt, gleichzeitig aber das Turbinenleitrad 13 öffnet. Damit wird auch ein rasches Schließen der Schütze 1 ohne Änderungen des Wasserdurchflusses in dem Durchflußsystem erreicht. Erst nach dem vollkommenen Schließen der Schütze 1 wird das Öl aus den Räumen 11" durch das Drosselelement 18 und Rückschlagventil 19 beim

öffnen der Turbine 14 durchgetrieben.

Ein sehr wichtiger Betriebszustand tritt ein, wenn das Turbinenleitrad 13 rasch und vollkommen schließt, während die Schütze 1 gleichzeitig vollkommen geöffnet ist. Dieser Betriebszustand wird mit F bezeichnet. In diesem Falle, wo das Turbinenleitrad 13 geschlossen bleibt, die Schütze 1 aber geöffnet ist, wird das Schließen der Schütze 1 mit dem Drucköl erreicht, welches aus dem Behälter 25 mit der Pumpe 17 durch .; die Leitung 16, das Drosselelement 18 und die Leitungen ' 10 in die Zylinderräume 8' der Kolbenzylinderaggregate' 8 gefördert wird. In dem Falle muß das Drosselelement 18 einen solchen Querschnitt aufweisen, daß das Schließen des Verschlusses 1 mit entsprechender Geschwindigkeit durchgeführt wird, so daß keine Wallungen auftreten.

In dem Falle, daß die Pumpe 17 keinen genügenden Öldruck aufweist, was mittels des Druckschalters 21 festgestellt wird, wird mittels des Druckschalters 21 das rasche Schließen der Turbine 14 und damit das rasche öffnen des Verschlusses 1 bewerkstelligt. Das rasche Schließen wird seitens des Druckschalters 21 auf diese Weise aktiviert, daß ein Signal dem Turbinenregulator bzw. dem Steuerorgan 26 für rasches Schließen gegeben wird. Die Blockelemente 27, nachdem das Schließen der Turbine 14 beendet ist, blockieren das Turbinenleitrad 13.

Die Blockierelemente 9, die in die Einschnitte 9' der

Regulierstange 6 eingreifen, dienen zur Blockierung des Verschlusses 1 zur Zeit, wenn das Turbinenleitrad 13 blockiert und der Verschluß 1 geschlossen ist und außerdem gewünscht wird, die Pumpe 17 auszuschalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

609 551/150

Claims

Patentansprüche:

1. Wasserkraftanlage für eine Niederdruckturbine mit einem verschließbaren Leitapparat und einem der Turbine und deren Leitapparat zugeordneten Nebenauslaß, dessen Verschluß aus mehreren aufeinanderfolgenden um jeweils eine vertikale Achse drehbaren Klappen besteht, auf die der Wasserdruck im Öffnungssinne wirkt und die über gelenkige Verbindungen mit einem ihre Schließbewegung bewirkenden Servomotor verbunden sind, dessen Bewegung gegenläufig zu derjenigen des die Schließ- und Öffnungsbewegung des Leitapparats der Turbine bewirkenden Servomotors verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (2) in zwei in ihren Öffnungsrichtungen sich kreuzenden Gruppen mit jeweils gegenläufigem Drehsinn und mit ihren Drehachsen (3) im Grundriß auf einer Geraden angeordnet sind, die Klappen (2) jeweils über einen Kniehebel (5', 5") mit einer Regulierstange (6) verbunden sind, wobei der eine Lenker (5") des Kniehebels (5', 5") an der Klappendrehachse (3) drehfest und der andere Lenker (5') an der Regulierstange (6) gelenkig angelenkt ist und daß die Regulierstange (6) mit einem einseitig beaufschlagbaren Kolbenzylinderaggregat (8) verbunden ist, das als Servomotor für die Klappen dient und dessen Zylinderraum (8') über eine Verbindungsleitung (10) in direkter Verbindung steht mit der die Schließbewegung des Leitapparats (13) der Turbine bewirkenden Zylinderseite (11") des Servomotors (11) für die Verstellung des Leitapparats (13).

2. Wasserkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende der Regulierstange (6) ein Kolbenzylinderaggregat (8) angeordnet ist.

3. Wasserkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (2) in der Draufsicht jeweils die Form einer Schaufel aufweisen.

4. Wasserkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regulierstange (6) zwei Einschnitte (9') aufweist, in welche in geöffneter bzw. geschlossener Stellung der Klappen (2) ein Blockierelement (9) eingreift.