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Einrichtung zum Verstellen der Leitschaufeln von Strömungsmaschinen, insbesondere von Wasserturbinen oder Pumpen
Zum gemeinsamen Verstellen der Leitschaufeln von Strömungsmaschinen ist es bekannt, einen zur Maschinenachse konzentrischen, im wesentlichen als flacher ebener Ring ausgebildeten Regelring zu verwenden, der über Lenker, Hebel od. dgl. mit den Leitschaufeldrehzapfen verbunden ist und der durch Servomotoren betätigt wird. Dabei greifen die durch die Servomotoren ausgeübten und durch die Lenker übertragenen Kräfte in der Mitte des Regelringes an. Es sind ferner Konstruktionen bekannt, bei denen die gleiche Kräfteverteilung auftritt und bei denen die als Ringstellmotoren ausgebildeten Servomotoren in ringstückförmigen Aussparungen des Regelringes liegen.
Dabei ist es auch bekannt, wenigstens einen Teil des Regelringes selbst als die Zylinder oder die Kolben der Ringstellmotoren auszubilden. Zwecks Erzie- lung der erforderlichenFormsteifigkeit werden hiebei die Regelringe meist mit kastenförmigem oder ähnlichem Querschnitt und mit grossen Wandstärken ausgeführt, so dass sich schwere, komplizierte und daher teure Gussstücke Schweisskonstruktionen ergeben.
Zur Vermeidung dieses Nachteiles wurde auch schon vorgeschlagen, einen solchenRegelring aus Ringsegmenten herzustellen, die über ihre ganze Länge aus handelsüblichen, im wesentlichen geschlossenen Hohlprofilkörpern gebildet sind. Obwohl damit eine wesentliche Vereinfachung in der Herstellung sowie eine gewisse Materialersparnis erzielt wird, kann auch dieser Vorschlag nicht restlos befriedigen, da zur Erzielung einer ausreichenden Formsteifigkeit des Regelringes eine gewisse Wandstärke nicht unterschritten werden darf, der Regelring infolge seines über den ganzen Umfang hinweg geschlossenen Hohlprofilquerschnittes aber immer noch verhältnismässig materialaufwendig und daher teuer ist.
Die Erfindung bezweckt die weitere Vereinfachung und Verbilligung eines solchen Regelringes mit Ringstellmotorantrieb, und insbesondere die Schaffung einer Leitschaufelverstelleinrichtung, bei welcher der Regelring den in bezug auf Formsteifigkeit an ihn gestellten hohen Anforderungen mit einem geringst- möglichen Materialaufwand gerecht wird. Dies wird erreicht, wenn nach dem Vorschlag der Erfindung die Servomotoren in an sich bekannter Weise als Ringstellmotoren mit dem einen am Regelring befestigten Teil (Kolben oder Zylinder) und dem andern an einer feststehenden Unterlage, beispielsweise am Maschinendeckel, befestigten Teil (Zylinder bzw. Kolben) ausgebildet und in einer der Zahl der Servomotoren entsprechenden Anzahl von ringstückförmigen Aussparungen des flachen ebenen Regelringes angeordnet sind.
Durch die Kombination dieser an sich bekannten Massnahmen erhält man eine überraschend vorteilhafte Konstruktion mit geringstmöglichem Materialaufwand, die sich ganz besonders durch eine wesentliche Verbilligung gegenüber den bekannten Verstelleinrichtungen auszeichnet. Ein weiterer sehr wesentlicher Vorteil der Verstelleinrichtung nach der Erfindung liegt in der ungemein raumsparenden Ausbildung derselben, die es unter anderem erlaubt, den Regelring verhältnismässig dicht über der feststehenden Unterlage anzuordnen, so dass die gesamte Verstelleinrichtung, d. h. Regelring und Verstellmotoren unter die Turbinenabdeckung zu liegen kommen und nicht der übliche Überstieg über die Verstellmotoren zur Begehung des Turbineninnenteiles erforderlich ist.
Ausserdem ermöglicht diese platzsparende Bauweise, eine kurze Baulänge der über Lenker, Hebel od. dgl. mit dem Regelring verbundenen Leitschaufeldrehzapfen zu erzielen. Alle Teile der Verstelleinrichtung sind leicht zugängig und gut demontierbar.
In zweckmässiger weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, den Regelring im Bereich der Aussparungen zur Maschinenachse hin, in an sich bekannter Weise. zu verbreitern, um die durch die Aussparungen für die Ringstellmotoren bedingte Schwächung des Regelringquerschnittes weitgehendst aus-
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zugleichen. Zur Vereinfachung der Herstellung und gegebenenfalls auch aus Transportgründen kann auch noch von der an sich bekannten Massnahme Gebrauch gemacht werden, den Regelring aus zwei Hälften oder auch aus mehreren Segmenten zusammenzusetzen. Vorteilhaft ist es, die Abmessungen der einzelnen Segmente so festzulegen, dass ihre in Umfangsrichtung liegenden stirnseitigen Begrenzungsflächen, wie an sich bekannt, mit denjenigen der ringstückförmigen Aussparungen in gemeinsamen Ebenen liegen.
Dadurch ist es einerseits möglich, die zur Befestigung des einen Teiles der Ringstellmotoren vorgesehenen Flächen vor dem Zusammenbau des Regelringes und damit leichter und besser zu bearbeiten, anderseits brauchen die zur Unterbringung der Ringstellmotoren dienenden Aussparungen des Regelringes nicht aus dem vollen Material herausgearbeitet zu werden, sondern können durch Zusammenfügen entsprechend vorbereiteter Ringteile gebildet werden, wodurch eine weitere Materialersparnis und Vereinfachung der Herstellung erzielt wird.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und wird an Hand dieser noch näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 und la je eine Hälfte eines Regelringes mit eingebauten Ringstellmotoren in Draufsicht, und zwar die Fig. 1 die eines einstückig ausgeführten und die Fig. la die eines aus Segmenten zusammengesetzten Regelringes. Fig. 2 in etwas grösserem Massstab einen Ausschnitt aus der Fig. 1 in einem Schnitt längs der Linie a-a, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie b-b der : Fig. 1 und die Fig. 4 eine Variante zur Fig. 3.
Nach den Fig. 1- 3 weist der über die Lenker 3 und die Hebel 4 mit den zu verstellenden Leitschaufeln 2 verbundene aus einem Stück hergestellte (Fig. 1) bzw. aus den über die Flanschen 8 und 8a miteinander verbundenen Ringsegmenten 5 sowie den Ringteilen 6 und 7 zusammengesetzte, als flacher ebener Ring ausgebildete Regelring l ringstückförmige Aussparungen 9 auf.
In den Aussparungen 9, deren stirnseitige Begrenzungsflächen 10 bei der Segmentausführung nach Fig. 1 a mit den Teilfugen 11 in gemeinsamen Axialebene liegen, sind mit seitlichem Spiel die als doppelseitige Tauchkolbenstellmotoren ausgebildetenRingstellmotoren 12 angeordnet, und zwar sind die Ringstelimo- torenmitdenStirnflächenihrerKolben 13 andenBegrenzungsflächen 10 undmitihren Zylindern 14 an der feststehenden Unterlage 15 befestigt. Zum Ausgleich der durch die Aussparung 9 für die Ring-
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Ringstellmotoren 12 und der Lenker 3 ist so getroffen, dass ihre Schwerpunkte in einer gemeinsamen Ebene liegen, so dass dieRingstellmotor- und die Lenkerkräfte in der Mittelebene 16 des Regelringes 1 angreifen.
Zur Begrenzung der hin-und hergehenden Verstellbewegung des Regelringes sind an den Ringstellmotorzylindern 14 die Anschläge 17 vorgesehen, und zwar ebenfalls in der Ebene der amRegelring angreifenden Kräfte.
Zur Erzielung einer geringen Bauhöhe der Verstelleinrichtung sind nach Fig. 4 in der feststehenden Unterlage 15 Aussparungen 18 vorgesehen, in welche die Ringstellmotoren 12 mit einem Teil ihres Querschnittes hinein ragen. Die Form und die Länge dieser Aussparungen 18 entspricht dabei etwa derjenigen der ringstückförmigen Aussparungen 9 im Regelring 1.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Verstellen der Leitschaufeln von Strömungsmaschinen, insbesondere von Wasserturbinen oder Pumpen, mit einem über Lenker, Hebel od. dgl. mit den Leitschaufeldrehzapfen verbundenen zur Maschinenachse konzentrischen, im wesentlichen als flacher ebener Ring ausgebildeten Regelring, der durch Servomotoren betätigt wird, wobei die durch die Servomotoren ausgeübten und durch die Lenker übertragenen Kräfte in der Mittelebene desRegelringes angreifen, dadurch gekennzeichnet, dass die Servomotoren in an sich bekannter Weise als Ringstellmotoren mit dem einen am Regelring befestigten Teil (Kolben oder Zylinder) und dem andern an einer feststehenden Unterlage, beispielsweise am Maschinendeckel, befestigten Teil (Zylinder bzw.
Kolben) ausgebildet und in einer der Zahl der Servomotoren entsprechenden Anzahl von ringstückförmigen Aussparungen des flachen ebenen Regelringes angeordnet sind.