DE344307C - Fink's guide vane for water turbines - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Leitvorrichtung für hydraulische Turbinen und hat den Zweck, die Leitschaufeln so zu führen bzw. zu lagern, daß bei ihrer Schlußstellung die Undiehtheit auf ein Minimum verringert, das Anpressen der Laufradschaufeln vermieden, und die Torsionsfestigkeit an den Übergangsstellen von Schaufel und Achse bzw. Zapfen erhöht, sowie ein glatter Wasserdurchgang erzielt wird, und daß es möglich wird, die Leitscnaufeln ausheben zu können, ohne die Achse entfernen zu müssen. Die Erfindung besteht darin, daß die Leitschaufeln in den Ringplatten der Leitvorrichtung mit bündig eingepaßten, an den Anschlußstellen der Schaufeln an ihren Achsen bzw. Zapfen festen Halsscheiben laufen, wobei die feste Verbindung der Schaufeln mit den Halsscheiben lösbar gemacht sein kann. LTm eine leichte Bewegung der Leitschaufeln zu ermöglichen, muß man bisher zwischen den Schaufeln und den Ringplatten Spielräume lassen. Durch diese treten naturgemäß dünne Wasserstrahlen ober- und unteres halb der Schaufeln und bedingen neben dem Wasser- und Kxaftverlust ein mitunter recht unliebsames Anpressen der Laufradschaufeln, besonders bei Turbinen mit großem Gefalle.The invention relates to the guide device for hydraulic turbines and has the purpose of guiding or storing the guide vanes so that in their final position the leakage is reduced to a minimum, the pressing of the impeller blades avoided, and the torsional strength at the transition points between the blade and axle or pin increased, and a smooth water passage is achieved, and that it is possible to dig the vanes without having to remove the axle. The invention consists in that the guide vanes in the ring plates of the guide device with a flush fit at the connection points of the blades run on their axes or pins fixed neck disks, with the fixed connection of the blades with the neck disks can be made detachable. To enable easy movement of the guide vanes, up to now one had to choose between leave room for the blades and the ring plates. Naturally, thin jets of water pass through these above and below half of the shovels and, in addition to the loss of water and kxaft, sometimes cause quite a bit Unpleasant pressing of the impeller blades, especially in the case of turbines with a large gradient.

Man hat die Einrichtung getroffen, daß die Schaufelachse stärker im Durchmesser ist als die Schaufel und einen Bund bildet. Dabei mußte man aber entweder plötzlich vom Kreisquerschnitt der Achse auf den flachen der Schaufel übergehen, was die Torsionsfestigkeit wesentlich verringert, oder man mußte die Achse über die Sehaufelfläehen fortsetzen, wodurch nian auf beiden Seitenflächen der Schaufeln zeetrale Verdiekungen erhält, welche den glatten Durchgang des Wassers stören. Durch die Erfindung· werden diese Übelstände beseitigt. Sie ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. The arrangement has been made that the blade axis is larger in diameter than forms the shovel and a collar. But either suddenly you had to leave The circular cross-section of the axis merges with the flat of the blade, which increases the torsional strength substantially reduced, or one the axis had to go over the scoop surface continue, whereby nian on both side surfaces of the blades zeetrale thickenings which disturb the smooth passage of the water. Through the invention · become these evils eliminated. It is shown in the drawing using an exemplary embodiment.

Abb. ι zeigt beispielsweise eine Vertikalturbine, teilweise im SchnitteFig. Ι shows, for example, a vertical turbine, partly in the cut

Abb. 2 ist in vergrößertem Maßstabe ein Schnitt nach Linie 2-2 der Abb- ι.Fig. 2 is on an enlarged scale a section along line 2-2 of the Fig- ι.

Abb, 3 zieigt im Scaaubild eine Leitschaufel mit Achse und einen Teil einer Ringplatte. Fig. 3 shows a guide vane in the image with axis and part of a ring plate.

Abb. 4 zeigt eine Leitschaufel in Drajjfsieht, Fig. 4 shows a guide vane in Drajjf see,

Abb. 5 in Ansicht dazu.Fig. 5 in view of this.

Abb. 6 und 7 stellen Schnitte nach Linien 6-6 und 7-7 der Abb. 4 dar.Fig. 6 and 7 show sections along lines 6-6 and 7-7 of Fig. 4.

Das aus dem spiralförmigen Turbinenge»·That from the spiral turbine cone »·

häuse 14 zufließende Wasser gelangt zunächst zwischen die feststehenden Führungsschaufeln 15 und hierauf zwischen die einstellbaren Leitschaufeln 16. Die Leitschaufeln 16 sind im Kreis angeordnet und lagern in den Ringplatten, Bodenring 17 und Deckelring 21. Diese Ringplatten oder Ringe haben zylindrische Ausnehmungen 28 und 29, in welchen die mit Schaufel 16 und Achse 19 bzw. Zapfen 18 fest verbundenen Halsscheiben 26 und 27 liegen, und welche so nahe als möglich aneinander gesetzt sind. - Die Scheiben 26, 27 schließen in den Ausnehmungen bündig gegen die Schaufeln ab. Die Schaufelachse 19, die Scheiben 26 und 27, die Schaufel 16 und der Zapfen 18 bilden erfindungsgemäß zusammen ein Stück (Abb. 3).The water flowing into the housing 14 first passes between the fixed guide blades 15 and then between the adjustable guide blades 16. The guide blades 16 are arranged in a circle and are located in the ring plates, bottom ring 17 and cover ring 21. These ring plates or rings have cylindrical recesses 28 and 29, in which are the neck disks 26 and 27 fixedly connected to the blade 16 and axle 19 or pin 18, and which are placed as close as possible to one another. The disks 26, 27 are flush with the blades in the recesses. According to the invention, the blade axis 19, the disks 26 and 27, the blade 16 and the pin 18 together form one piece (FIG. 3).

Wenn die Turbine unter normaler oder nahezu normaler Belastung arbeitet, haben die Schaufeln die in Abb. 1 dargestellte Stellung. Das Wasser fließt hierbei frei zwischen ihnen hindurch und sodann auf die Laufradschaufeln 12, so daß das Laufrad unter Bewältigung seiner Belastung sich dreht. Soll die Turbine abgestellt werden, wird der Ring 22 entgegengesetzt zur Uhrzeigerbewegung gedreht und dabei im gleichen Sinn mit Hilfe der Glieder 24 und der Kurbelarme 25 die Schaufelachse 19. Infolge dieser Drehung legt sich der nach außen gerichtete Teil einer jeden Schaufel mit seiner Innenfläche an die Außenfläche des rückwärtigen Teiles der vor ihm befindlichen Schaufel an und der Zwischenraum zwischen je zwei Schaufeln 16 wird geschlossen.If the turbine is working under normal or near normal load, they have Shovel the position shown in Fig. 1. The water flows freely between them through and then onto the impeller blades 12 so that the impeller coping its load turns. If the turbine is to be shut down, the ring 22 becomes rotated counterclockwise and with help in the same direction the links 24 and the crank arms 25 form the blade axis 19. As a result of this rotation the outward-facing part of each blade lies with its inner surface on the The outer surface of the rear part of the blade in front of it and the space in between between every two blades 16 is closed.

Wenn die Schaufeln ganz oder nahezu ganzWhen the blades are whole or nearly whole

geschlossen sind, wird der Druckunterschied zwischen den beiden Flächen einer Schaufel in der Hauptsache dem Druckgefälle der Turbine gleich sein. Bei Abwesenheit ohne die bündig in den Ausnehmungen 28 und 29 der Ringplatten liegenden Halsscheiben 26 und 27 würde durch die zwischen der oberen und unteren Fläche der Schaufeln 16 einerseits und den Ringplatten 21 und 17 anderseits für die Ermöglichung der Schaufelbewegung vorzusehenden Spielräume Wasser und Kraft verlorengehen.,' Die Halsscheiben 27, 26 vermeiden nahezu gänzlich diese schädlichen Undichtheiten.are closed, the pressure difference between the two surfaces of a vane mainly equal to the pressure gradient of the turbine. In absence without the Neck disks 26 and 27 lying flush in the recesses 28 and 29 of the ring plates would be due to the between the upper and lower surfaces of the blades 16 on the one hand and the ring plates 21 and 17, on the other hand, to enable the paddle to move The clearances to be provided water and power are lost., 'The neck disks 27, 26 almost entirely avoid these harmful leaks.

Was den Torsionswiderstand anbetrifft, soAs for the torsional resistance, so

ist derselbe, wie aus Abb. 3 ersichtlich ist, in -keinem Querschnitt verringert. Wo die Achse 19 an den Halsring 27 anschließt, ist der gleiche Querschnitt wie an irgendeiner anderen Stelle der Achse und da, wo die Scheibe 27 an die Schaufel 16 sich anschließt, ist der Querschnitt genügend bemessen, um eine größere Torsionsfestigkeit zu erhalten als in den Schaftquerschnitten. Weiter nach unten wird der Querschnitt und der Torsionswiderstand gewöhnlich größer als diejenigen des Schaftes 19.the same, as can be seen from Fig. 3, is not reduced in any cross-section. Where the Axis 19 adjoins the neck ring 27 is the same cross-section as on any one another point of the axis and where the disc 27 connects to the blade 16, the cross-section is dimensioned sufficiently to obtain greater torsional strength than in the shaft cross-sections. Further down is the cross section and the torsional resistance usually larger than those of the stem 19.

Die Notwendigkeit einer genügend hohen Torsionsfestigkeit wird dadurch erforderlich, daß man das Mitströmen von Steinen oder anderer harter Gegenstände in Rechnung ziehen muß, die sich bei der Schließbewegung der Schaufeln zwischen zwei aufeinanderfolgende einklemmen, so daß die ganze auf den Ring 22 einwirkende Reglerwirkung sich nur auf einen oder zwei. Schaufelschäfte 19 geltend macht. Es ist daher sehr wichtig, daß die Verbindungsstelle zwischen Achse 19 und Schaufel 16 genügenden Widerstand gegen ein solches resultierendes Verdrehungsmoment aufweist.The need for a sufficiently high torsional strength is made necessary by that you take into account the flow of stones or other hard objects must, which during the closing movement of the blades between two successive wedge so that the whole acting on the ring 22 regulator action is only on one or two. Blade shafts 19 apply power. It is therefore very important that the junction between axis 19 and Blade 16 sufficient resistance to such a resulting twisting moment having.

Die Halsscheiben 26 und 27 können so angeordnet werden, daß sie den hydraulischen Druck, welcher die Schaufeln in ihre radiale Stellung zu drücken sucht, aufnehmen. Ferner ist ein Entlastungskanal 30 vorgesehen, der den Raum unterhalb des Zapfens mit der Saugleitung verbindet.The neck disks 26 and 27 can be arranged so that they the hydraulic Record pressure tending to push the blades into their radial position. Further a relief channel 30 is provided, which the space below the pin with the Suction line connects.

Um die Schaufeln an das Laufrad näher heranrücken zu können und den freien Raum zwischen ihnen und dem letzteren und die hydraulische Belastung zu verringern, welche der Regler beim Drehen der Schaufeln bewältigen muß, kann man die Schaufeln etwas seitlich ihrer Drehachse anordnen. Die Verbindung zwischen Schaufel und Achse kann, wie in Abb. 4 bis 7 dargestellt, zweckmäßig lösbar gemacht werden. Es erhalten dann die Scheiben 26 und 27 auf den der Schaufel zugekehrten Flächen diametrale Rippen oder Federn 32, mit welchen sie durch Stifte 33, welche durch die Schaufel 16 und die Federn 32 gesteckt werden, gehalten werden. Bisher war es erforderlich, um eine einzelne Schaufel zu entfernen, den Turbinendeckel abzunehmen, weil zunächst die Schaufelachse entfernt werden mußte. Durch diese lösbare Verbindung wird dies überflüssig gemacht. Es ist nur erforderlich, den Stift 33 herauszuziehen, worauf die Schaufel wagerecht in der Richtung des Schlitzes 31 und der Feder 32 entfernt, und ein Ersatzstück in gleicher Weise eingeschoben werden kann.In order to be able to move the blades closer to the impeller and to reduce the free space between them and the latter and the hydraulic load which the controller has to deal with when rotating the blades, the blades can be arranged somewhat to the side of their axis of rotation. The connection between the blade and the axle can be made detachable, as shown in Figs. 4 to 7. The disks 26 and 27 then have diametrical ribs or springs 32 on the surfaces facing the blade, with which they are held by pins 33 which are inserted through the blade 16 and the springs 32. Up to now it was necessary to remove the turbine cover in order to remove a single blade, because the blade axis had to be removed first. This releasable connection makes this superfluous. It is only necessary to pull out the pin 33, whereupon the scoop is removed horizontally in the direction of the slot 31 and the spring 32, and a replacement piece can be inserted in the same way.

Die Scheiben 26 und 27 bieten hierbei nicht nur einen Schutz gegen Undichtheit, sondern bilden zugleich die Grundflächen für die Rippen 32 mit hinreichendem Querschnitt für Torsionsbeanspruchung.The disks 26 and 27 not only offer protection against leakage, but also at the same time form the base areas for the ribs 32 with a sufficient cross-section for Torsional stress.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:Patent Claims: i. Finksche Leitschaufeln für Wasserturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (16) an den Anschlußstellen mo i. Fink's guide vanes for water turbines, characterized in that the vanes (16) at the connection points mo zwischen Schaufel und Achse (19) bzw. Zapfen (18) mit Halsscheiben (26, 27) versehen sind, die mit der Schaufel, Achse und Zapfen ein festes Stück bilden und in die Ringplatten^^, 21) bündig· eingelassen sind. ·between blade and axle (19) or pin (18) with neck disks (26, 27) are provided, which form a solid piece with the blade, axle and pin and in the ring plates ^^, 21) embedded flush are. · 2. Leitschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (16) mit den Halsscheiben (26, 27) lösbar verbunden sind, zum Zweck, die Schaufein abnehmen zu können, ohne die Achse entfernen zu müssen.2. Guide vane according to claim 1, characterized in that the blades (16) are releasably connected to the neck disks (26, 27) for the purpose of opening the blades to be able to take off without having to remove the axle. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.