Bleguliervorriclitung für Wasserturbinen. Cregenstand vorliegender Erfindung ist eine Reguliervorrichtung für -Wassertur binen, bei welcher in die zur Turbine füh rende Druckwasserleitung ein den Durch fluss regelndes Organ eingebaut ist, das mit- telst eines Servomotors betätigt wird, und bei welcher ausserdem "in die Druckwaaser- lritung ein Entlastungsorgan angeschlossen ist, das mit dem Servomotor in Wirkungs- verbindung steht, zuin Zwecke,
schädliche Drucksteigerungen in der Druckwasser leitung infolge plötzlichen Abschlusses der- .,eIben beim Regulieren zu verhindern.
Dies könnte beispielsweise in der Weise <B><U>ges</U></B> cliehen, da.ss das an die Druckwasserzu- lc,itung angeschlossene Entlastungsorgan, das zum Beispiel ein Entla.stungsveritil sein kann, mit dem Servomotor derart in Verbindung steht, dass zum Beispiel bei einem sehr raschen Schliessen des Abschlussorganes in der Druckwasserleitung auch das selbst tätige und zwangsweise Öffnen des Ent- lastungsorganes derart. vom Servomotor aus erfolgt,
dass dieser starr mit dem Ent lastungsorgan verbunden ist, während bei nur sehr langsamer :Schliessbewegung des Ab- schlussorganes das Entlastungsorgan selbst nicht verstellt wird. Dadurch kann ein ge fährliches Ansteigen des Druckes in der Druckwasserzuleitung auf sichere Weise selbsttätig verhindert werden.
In der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfin dungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 eine schematische Ansicht der selben, und Fig. 2, einen Querschnitt durch- das Ent lastungsventil und die dazugehörigen Steuer organe; Fig.3 zeigt eine Einzelheit im Schnitt. Eine Turbine 1 ist an eine Druck leitung 2 angeschlossen. In der Druckleitung ist 'ein der- Einlauf des Wassers zur Turbine beherrschendes, drehbar gelagertes Abschluss organ 3 auf einer Welle 4 vorgesehen.
Statt des drehbar gelagerten Organes 3 könnte auch irgend ein anderes, den Zutritt des Druckwassers zur Turbine beherrschendes Organ vorgesehen sein. Das auf der Welle A sitzende Abschlussorgan 3 kann mittelst eines Armes 5, der auf der Welle 4 festsitzt, ver stellt werden. Der Arm 5 ist gelenkig mit. dem Kolben 7 eines Servomotors 6 verbunden. Der Servomotor 6 kann mittelst eines Ven tils 8 gesteuert werden, welches Druck flüssigkeit auf den Kolben 7 derart wirken lässt, dass derselbe und damit der Arm 5 und das Abschlussorgan 3 in der einen oder an dern Richtung verstellt werden und somit mehr oder weniger u% asser zur Turbine ge führt wird.
Der Kolben 9 des Ventils 8 steht mittelst der Stange 9' mit einem He bel 10 in gelenkiger Verbindung. Der zwei armige Hebel 10 ist auf der Muffe 11 eines Reglers 12 fliegend gelagert. Der Regler :12 wird mittelst eines Riemens 13 von der Tur binenwelle aus angetrieben. Der Hebel 10 ist mittelst eines Kataraktes 14 mit einem Winkelhebel 15 gelenkig verbunden, der auf einem feststehenden Zapfen drehbar gelagert ist, und der mittelst eines Lenkers 16 mit einem Arm 17 gelenkig verbunden ist.
Der Arm 17 ist auf einem drehbar gelagerten Zapfen 18 befestigt und ist mittelst eines Lenkers 19 gelenkig mit dem Arm 5 ver bunden. Die Verbindung zwischen Arm 5 und dem Katarakt 14 könnte auch anders als gezeichnet und beschrieben sein. A n die Druckleitung \? ist eine Druckent.lastungs- leitung 21 angeschlossen, in welcher ein Ent- lastungsventil 20 eingebaut ist, derart, da.ss durch Offnen des Entlastungsventils 20 Wasser aus der Leitung 2 ausströmen kann. Die Leitung 21 ist vor dem Abschlussorgan 3 au die Leitung 2 angeschlossen.
Das Ent lastungsventil 20 wird von einem A.rm 22 beherrscht, der auf dem Zapfen 18 befestigf ist. Der Arm 22 ist mittelst einer Stange 23 und eines Kolbenzapfens 24 mit einem oben offenen; hohlen Kolben 25 gelenkig verbun- den. Der Kolben 25 sitzt gleitbar im Kolben 26, der seinerseits in einer Büchse 27 gut abdichtend geführt ist. Die Büchse 27 sitzt auf einem Zylinder 28. der mit der Druck entlastungsleitung 21 starr verbunden ist. Der Kolben 26 trägt am untern Ende eine Büchse 41.. Zwischen dieser und einer Stange 30 ist eine Feder -15 angeordnet, welche be strebt ist, den Kolben 20, nach oben zit drücken.
Die Stange 30 trägt einen Kolben 29, der gut abdichtend im Zylinder 28 an geordnet ist. Die Stange 30 ist durch eine Büchse 31 gut abdichtend geführt; sie trägt einen Ventilkörper 33; der gegen die Wan- clung 34 des Entlastungsventils 20 anliegt. Ein Fortsa.tz 36 der Stange 30 ist gut passend in einer Büchse 3 7 geführt, die von Armen 38 getragen wird. Unter dem Kolben <B><U>"</U></B>9 mündet eine Leitung 39 ein. In die Lei tung 39 ist ein an eine Druckflüssigkeits- leitung angeschlossenes Regelventil 4 ein gebaut.
Der Raum unter dem Kolben 29 ist mittelst eines Kanals 47, der von einem Überlaufventil 42, 43 beherrscht ist. mit einem Ringraum 46 verbunden. In letzterem ist ein Ventilkörper 42. der an der Büchse 41 des Kolbens 26 vorgesehen ist, verschieb bar auf einem Ansatz 44 der Stange 30 an geordnet. Der 'Ventilkörper 42 kann zu sammen finit einem am Kolben 29 befestigten Ventilsitz 43 den Kanal 47 schliessen. Der llaum oberhalb des Kolbens 29 steht in Ver bindung mit einer Ableitung 61. Das Ventil 10 kann an irgend eine Druckflüssigkeits- leituiig angeschlossen sein.
Die Feder 45 ist bestrebt, den Ventilkörper 42 auf den Sitz -13 zu pressen und den Kanal 47 zu schliessen. Auf dem obern Ende des Kolbens 25 ist ein mit einem Flansch versehener Ring 49 auf geschraubt. der in seiner Lage durch eine Gegenmutter 49a gesichert ist. Der Flansch des Ringes 49 ist mit radialen Bohrungen 51 versehen, die mit Gewinde versehen sind.
In diese Bohrungen können Bol zen eingeschraubt werden, welche in eine Ringnut 50 des Kolbens 26 eintreten kön nen, wenn die Ringnut 50 gegenüber die Bohrungen 5l. gebracht wird, so dass die Kolben ?5, 26 starr miteinander verbunden werden können.
Der Kolben 25 ist mit einern Nadelventil 55, 58 und einem L?berlaufkanal 53 ver sehen, der mittelst einer Bohrung 52 mit dem Innern des Kolbens 25 in Verbindung steht. Im Überlaufkanal 53 ist, ein mit zentraler Bohrung 55 versehener Kolben 54 ange ordnet. Dieser steht unter der Wirkung einer Feder 56, die bestrebt ist, den Kolben 54 nach unten zu verstellen.
Ein in der Wan dung des Kolbens 25 vorgesehener Stift 57, der in eine Nut des Kolbens 54 eingreift, hält den Kolben 54 in seiner untern End- lage. Die Bohrung 55 ist vom konischen Ende eines Stiftes 58 beherrscht und bildet mit diesem zusammen (-in N adclventil, welcher Stift an einer Spindel 59 befestigt ist. Letz tere trägt einen Knopf 60 und kann im Kol ben 25 verstellt werden, so dass die Spitze des Stiftes 58 gegenüber der Mündung der Bohrung 5 5 eingestellt werden kann.
Der Raum, in welchem die Feder 45 liegt, steht. mittelst Bohrungen 48 mit dem Raume über dem Kolben 29 in Verbindung. Der zwischen den Kolben 25, 26 liegende Raum ist mit 0l gefüllt. Die beiden Kolben 25 und 26 bilden zusammen eine nachgiebige hydrau lische Kupplung, sie können aber auch, wie oben beschrieben, miteinander starr verbun den werden. Die Arbeitsweise ist folgende: Es sei angenommen, dass die Teile die in Fig. 1 angedeutete Lage einnehmen. Die Druckleitung 2 ist teilweise offen. Die Tur bine läuft und treibt mittelst des Riemens 13 den Fliehkraftregler 12.
Wenn die Ge schwindigkeit der Turbine nur wenig zu nimmt, so wird durch den Fliehkraftregler 12 der Kolben 9 des Ventils 8 nach unten bewegt, so dass Druckflüssigkeit in die, in der Zeichnung rechts liegende Kammer des Servomotors 6 eintreten kann. Das Abschluss- organ 3 wird gegen die Schliesslage zu be wegt und diese Bewegung des Abschluss- organes 3 wird durch das Gestänge 19, 17, 16, 15 und Katarakt 14 auf den Kolben 9 des Ventils 8 übertragen. Diese kommt wie der in seine neutrale Lage, Das Absehluss- organ 3 wird gerade um so viel geschlossen, als nötig ist, um die Geschwindigkeit der Turbine auf das Normalmass zurückzuführen.
Diese Bewegung des Abschlussorganes 3 wird aber auch auf den Arm 22 übertragen. Der Arm 22 drückt dabei den Kolben 25 langsam nach unten und das im Kolben 26 enthaltene Öl fliesst nun durch die Bohrungen 55, 52 in den Kolben 25. Bei nur langsamer Be wegung des Kolbens 25 nach unten wird die Feder 45 nicht zusammengepresst, denn es kann genügend Öl durch die Bohrungen 55, 52 entweichen, um dies zu verhindern.
Das Ventil 42, 43 bleibt geschlossen und da. der Kolben 29 unter der Wirkung einer Druck flüssigkeit, die der Leitung 39 zugeführt wird, steht, so bleibt das Entlastungsventil 20 geschlossen, da die Kraft die von dem Kolben 29 von unten auf den Kolben. 2.6 aus geübt wird, grösser ist alsi die vom Kolben 25 ausgeübte Kraft.
Wenn die Tourenzahl der Turbine .rasch zunimmt, so wird durch den Fliehkraft regler 12 der Kolben 9 stärker verstellt, so dass auch das Organ 3 rasch verstellt wird. Im entsprechenden Masse wird auch der Kol ben 25 nach unten gedrückt. Die Geschwin digkeit des Kolbens 25 ist so gross, dass das überflüssige im Kolben 26 vorhandene Öl nicht. Zeit hat, in den Kolben 25 zu fliessen und infolgedessen wird auch der Kolben 26 mit nach unten bewegt. Die Kolben 25, 26 sind hydraulisch gekuppelt. Der Kolben<B>26</B> wird also nach unten gehen und die Feder 45 zusammenpressen, cla der Kolben 29 in folge des auf ihm lastenden Flüssigkeits druckes festgehalten wird.
Bei einem Ver stellen des Kolbens 26 in bezug auf Kolben 29 wird nun der Ventilkörper 42 vom Ventil sitz 43 abgehoben und der Kanal 47 geöffnet. Es kann Wasser aus dem Raum unter dem Kolben 29 austreten. Der Druck sinkt und es senkt sich der Kolben 29.. Damit wird auch der Ventilkörper 33 nach unten bewegt und es kann Wasser durch das Entlastungs ventil 20 fliessen. Der nach unten gehende Kolben 29 hat das Bestreben, den Kanal 47 wieder zu schliessen, da der Sitz 43 dem Ventilkörper 42 nachfolgt. Solange aber der Kolben 96 selbst nach unten bewegt wird, so bleibt der Kanal 47 offen.
Jede Druck steigerung in der Leitung 2, die durch das rasche Schliessen des Abschlussorganes 3 her vörgerufen wird, führt zum Öffnen des Ent lastungsventils 20, und dieses öffnet sich in dem Masse als der auf den Kolben 25 aus geübte Druck auf den Kolben 26 übertragen wird. Sobald das Abschlussorgan 3 die Lage erreicht hat, in welcher die Turbine wieder die normale Tourenzahl hat, so wird auf den Kolben 25 kein Druck mehr ausgeübt.
Die Feder 45 schliesst das Ventil 42, 43, und da nun keine Flüssigkeit mehr aus dem Raum unter dem Kolben 29 nach der Ableitung 61 fliessen kann, so wird der Kolben 29, weil neue Druckflüssigkeit durch die Leitung 39 in diesen Raum fliesst, gehoben, bis der Ventilkörper 33 wieder das Entlastungsventil 20 schliesst. Der-Kolben 25 besitzt nun eine etwas verschiedene Stellung in bezug auf den Kolben 26; die Stellung entspricht der neuen Lage des Abschlussorganes 3.
Wenn die Geschwindigkeit der Turbine sehr rasch zunimmt, so hat das i#-bschluss- organ 3 das Bestreben, sehr rasch in die Schliesslage zu kommen, und es wird eine entsprechend grosse Kraft auf den Kolben 25 ausgeübt, so da.ss dieser sehr rasch nach unten bewegt wird. In diesem Falle wird das 01 im Kolben 26 so stark auf den Kolben 54 wirken, da.ss dieser unter Überwindung des Druckes der Feder 56 nach oben verstellt wird. Die obere Mündung der Bohrung 55 wird vom Stift 58 geschlossen.
Der Über-. laufkanal 53, durch welchen 01 aus dem Kolben 26 nach dem Kolben 25 fliesst, wird eschlossen. Die Kolben 25, 26 sind nun starr gekuppelt und bewegen sich als starres CTanzes nach untren. Die Büchse 41 kommt direkt auf den Kolben 29 zu liegen. Das in der Büchse befindliche Druckwasser kann dabei durch die Bohrungen 48 entweichen. Der Kolben 25 wirkt also nun über den Kol ben 26 und die Büchse 41 direkt auf den Kolben 29#. Gleichzeitig ist auch der Kanal 47 ganz geöffnet. Die Druckverminderung im Raum unter dein Kolben 29 findet rasch und in weitem Ausmasse statt.
Der Kolben 29 fällt und damit öffnet sich das Ent- lastungsventi1.20 rasch, Der auf die Stange 30 wirkende Truck sichert dabei das Öffnen des Entlastungsventils, falls der Ventilkörper 33 festsitzen sollte. Sollte jedoch kein Öffnen eintreten, so würde der Widerstand de Ventilkörpers 33 gegen Verschiebung ge- rjügen, damit das Abschlussorgan 3 nicht weiter geschlossen werden kann.
Damit wird auch das weitere Anwachsen des Druckes in der Leitung 2 vermieden und damit die schädlichen Folgen, die mit dem raschen Schliessen der Druckwasserleitung verbunden sind. -Wenn die Bohrung 55 nicht ganz ge schlossen wird, so kann etwas 01 dureh- fliessen und das gestattet dann, dass das Ent lastungsventil 20 mit sehr geringer Ge schwindigkeit sich wieder schliesst, so da.ss keine schädliche Drucksteigerung in der Druckleitung 2 auftreten kann. Dieser Über tritt von 01 kann durch Einstellen des Stiftes 58 geregelt werden.
Der Stift kann derart eingestellt werden, dass. wenn der Kolben 54 seinen maximalen MTeg nach oben zurück gelegt hat, welcher Weg durch die Läng-c der Nute, in welche Stift 57 greift, bestimmt ist, die obere Mündung der Bohrung 55 doch nicht. vollkommen von dem Stift 58 ge schlossen ist.
Es werde nun angenommen, das A.b- schlussorgan 3 habe die Schliesslage erreicht. resp. die Turbine drehe sich wieder mit konstanter Tourenzahl, so dass die Be- wegung des Kolbens 25-und damit die Be wegung des Kolbens 26 nach unten aufhört und das Entlastungsventil 20 sei noch offen, so wird der Ventilkörper 33 wieder in die Schliesslage zurückkommen, und zwar mit einer zum voraus bestimmbaren Geschwin digkeit. Das Ventil 42, 43 wird nach und naeh geschlossen, infolge des Druckes. den die Feder 45 auf den Kolben 26 ausübt.
Sobald das Ventil 42, 43 geschlossen ist, so steigt der Druck im Raum unter dem Kolben 29, und infolgedessen wird der Kolben 29 gehoben, Die Geschwindigkeit, mit welcher der Kolben 29 steigt und damit die Schliess beschwindigkeit des Entlastungsventils 20 hängen davon ab. wie rasch das Ventil 42, -1geschlossen wird, und wie rasch die Druckflüssigkeit durch die Leitung 39 nach fliesst. Die ganze Einrichtung kann derart ausgebildet sein, dass das Ventil 33 in jedem Falle geschlossen wird.
Wenn das Abschlussorgaai 3 aus der Schliesslage geöffnet wird, so ist der Kol ben 54 in der in Fig. 3 gezeichneten Lage. Der Ventilkörper 42 liebt auf dem Ventil sitz 43, infolge des Unterdruckes, der ent steht, wenn der Kolben 25 im Kolben 26 nach oben bewegt wird. und dabei fliesst Öl vom Kolben 25 in den Kolben ?6 zurück. Das Entlastungsventil 20 ist geschlossen.
Sollte jedoch das Entlastungsventil 20 offen sein, und sollte dem Schliessen desselben zum Beispiel wegen Klemmens oder Festsitzens eines Organes desselben ein grosser Widerstand c@iitgegenwirken, so würde die Öffnungs bewegung des Abschlussorga,nes 3 verzögert, infolge des Unterdruckes, der durch die Be wegung des Kolbens 25 im Kolben 26 auf tritt, weil nicht rasch genug, genügend Öl vom Kolben 25 in den Kolben 26 fliessen kann, und infolgedessen wird der Kolben 25 den Kolben 26 nach oben schleppen. Die Be wegung des Kolbens 26 nach oben wird aber durch den Ventilsitz 43 verhindert, gegen -welchen der Ventilkörper 42 anzuliegen kommt.
Eine Verzögerung der Öffnungs bewegung des Abschlussorganes 3 ist unter diesen Umständen vorteilhaft, um eine un zuverlässige Beschleunigung des Wassers in der Leitung 2 zu verhindern.
Es ist bis jetzt angenommen worden, dass :ich der Ring 49, wie in Fig. 2 dargestellt ist, in seiner obersten Endlage. befindet. Wenn der Kolben 25 weit genug nach unten geht, so kommt der Ring 49 mit der obern Kante des Kolbens<B>2,6</B> in Berührung, so dass der letztere zusammen mit dem Kolben 25 nach unten bewegt -wird. @-\Tenn die Kolben 25, 26 diese Lage in bezug aufeinander ein nehmen, so wird das Ventil 42, 43 sofort geöffnet, sobald eine Bewegung des Ab- schlussorganes 3 nach der Schliesslage- zu stattfindet. Das Entlastungsventil 20 wird sich also sofort öffnen. Diese Stellung kann durch Einstellen des Ringes 49 auf den Kol ben 25 geändert werden.
Wenn der Ring 49 am Kolben ?6 be festigt wird mittelst der oben beschriebenen Bolzen, so folgt der Ventilkörper 42 der Be wegung des Organes 3, nicht nur dann, wenn das Organ 3 in die Schliessbewegung geht, sondern auch dann, wenn sich dieses öffnet. Ist. ziun Beispiel der Ventilkörper 33 in der Offenlage und wird das Organ 3 geöffnet, so schliesst sich das Ventil 42, 43 und es wird der nach oben sich bewegende Kolben 26 den -Ventilkörper 33 zwangsläufig in seine Schliesslage heben. Auf diese Weise wird ein Unterdruck in der Leitung 2 verhindert.
Sollte das Ventil aus irgend einem Grunde nicht schliessen, so wird, da die Kolben 25, 26 starr miteinander verbunden sind, auch die Verstellung des Organes 3 verhindert.