Regeleinrichtung an einer Kaplanturbine Die Erfindung betrifft eine Regeleinrich tung an einer Kaplanturbine, bei welcher ein Regler die Verstellung sowohl des Leit- apparates als auch der Laufradschaufelung beherrscht.
Bei der unter dem Namen Kaplanturbinen bekannten Bauart von Wasserturbinen sind sowohl die Leitschaufeln als auch die Lauf radschaufeln im Betriebe verstellbar ange ordnet. Die Einstellung der Leit- und Lauf schaufelöffnung erfolgt in der Regel durch einen Drehzahlregler so, dass jeder Leitrad- öffnung diejenige Laufschaufelstellung zuge ordnet wird, welche für die betreffende Was sermenge den besten Wirkungsgrad ergibt. Wir bezeichnen im folgenden eine solche Zu ordnung der Stellung des Leitapparates und der Laufradschaufelung kurz als den nor malen Zusammenhang .
Bei einem gegebenen Gefälle entspricht jeder Öffnung des Leitapparates mit im normalen Zusammenhang zugeordneter Stel lung der Laufradschaufelung bei entlasteter Gruppe eine Durchbrenndrehzahl von be stimmter Höhe. Bei gestörtem Zusammen hang zwischen der Stellung des Leitappara- tes und der Laufradschaufelung können aber bedeutend höhere Durehbrenndrehzahlen auf treten als bei normalem Zusammenhang , i und zwar sind die Durchbrenndrehzahlen immer dann höher,
wenn die Laufradöffnung kleiner oder die Leitapparatöffnung grösser ist, als dem normalen Zusammenhang ent- spricht. Das absolute Maximum der Durch- brenndrehzahl tritt dann auf, wenn das Laufrad etwa 250/9 Öffnung aufweist und der Leitapparat nahezu oder ganz offen ist.
In Fig. 1 ist als Beispiel in einem Schau bild eine Kurve c für den normalen Zu sammenhang zwischen der Öffnung des Leit- apparates a. als Abszisse und der Öffnung der Laufradschaufelung 9p als Ordinate auf getragen. Bei einer Zuordnung gemäss der Kurve c ergibt sich also im Betriebe jeweils für die betreffende Durchflussmenge der beste Wirkungsgrad.
Für Punkte im schraf fierten, unterhalb der Kurve c liegenden Be reich des Schaubildes ist bei vorgegebener Öffnung a" des Leitapparates die Öffnung der Laufradschaufelung (p kleiner bzw. bei vor gegebener Öffnung der Laufradschaufelung die Öffnung des Leitapparates grösser als dem normalen Zusammenhang entspricht. Zu ordnungen, welche durch Punkte des schraf fierten Bereiches dargestellt sind, führen also bei einer Entlastung der Turbine zu höheren Durchbrenndrehzahlen als solche im norma len Zusammenhang gemäss der Kurve c.
Die Regelorgane werden bei den bisher bekannten Einrichtungen so eingestellt, dass jeweils im stationären Zustand auf den nor malen Zusammenhang ao/cp gemäss der Kurve c hingesteuert wird. Je nachdem, ob die Ver stellung des Leitapparates oder jene der Laufradschaufelung bei einer Belastungsän derung dem Impuls des Drehzahlreglers rascher folgt, kann aber vorübergehend eine Abweichung vom normalen Zusammenhang auftreten.
Wird beispielsweise, wie dies häufig geschieht, die Verstellung der Laufradschau- felung erst von der Verstellbewegung des Leitapparates aus gesteuert und nicht un mittelbar vom Drehzahlregler, so kann bei einer raschen Belastung der Turbine die Öffnung der Laufradschaufelung beträcht- lieh hinter jener des Leitapparates nacheilen, wobei sich die Zuordnung beider zueinander bei Ausgang von einem Punkte P beispiels weise gemäss der Kurve d der Fig.1 ändern kann.
Folgt darauf eine plötzliche Abschal tung der Last, so können sich die Stellungen des Leitapparates und der Laufradschaufe- lung in einer Zuordnung gemäss einem Punkte P1 im schraffierten Bereich des Schau bildes nach Fig.1 befinden.
Dieser Lage D entspricht eine gegenüber dem normalen Zu sammenhang erhöhte Durchbrenndrehzahl. Die Erfindung bezweckt nun, höhere Durchbrenndrehzahlen, als sie bei norma lem Zusammenhang zwischen den Stellun gen des Leitapparates und der Laufrad- schaufelung auftreten können, gänzlich zu vermeiden.
Bei einer Regeleinrichtung an einer Kaplanturbine, bei welcher ein Regler die Verstellung sowohl des Leitapparates als 3 auch der Laufradschaufelung beherrscht, wird dieses Ziel erfindungsgemäss dadurch er reicht, dass Sperrvorrichtungen vorgesehen werden,
von denen die eine bei vorgege bener Stellung des Leitapparates ein weiteres s Schliessen der Laufradschaufelung als bis zu der dem normalen Zusammenhang ent sprechenden Stellung Lind die andere bei vorgegebener Stellung der Laufradschaufe- hmg ein weiteres Öffnen des Leitapparates als bis zu der dem normalen Zusammen hang entsprechenden Stellung praktisch ver hindert,
welche sonst aber dem Regler un abhängige Einwirkung auf die Verstellung des Leitapparates und der Laufradschaufe- 5 lLing gestatten.
In Fig.2 der Zeichnung ist ein Ausfüh rungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt: Ein Servomotor 1 mit Kolben 2 dient. zur Verstellung der Laufradsehaufelung und ein Servomotor 3 mit Kolben 4 zur Ver stellung des Leitapparates einer Kaplantur- bine. Die Steuerung dieser Servomotoren wird von einem Drehzahlregler 5 beherrscht. Das Fliehkraftpendel dieses Reglers wirkt auf das eine Ende 6 eines um eine Achse 7 schwenkbaren Waagebalkens 8 ein. Zwei Mit nehmerzapfen 9 und 10 dieses Balkens grei fen in Schlaufen 11 bzw. 12 ein. Federn 13 drücken diese Schlaufen stets in Richtung gegen die Mitnehmerzapfen 9 und 10.
An einer Stelle 1-1 der nach unten ver längerten Schlaufe 11 ist ein Balken 15 angelenkt, welcher an einer Stelle 16 mit einem Steuerschieber 17 gelenkig verbunden ist. Dieser dient zur Steuerung des Druck mittelzuflusses zum Servomotor 1. Die Druck flüssigkeit fliesst durch eine Leitung 18 zum Steuerschieber, und Leitungen 19 bzw. 20 stellen die Verbindung mit den beidseitig des Kolbens 2 liegenden Zylinderräumen des Servomotors 1 her. Über eine mit. der Kolben stange des Servomotors 1 verbundene Kur venscheibe 21, eine Stange 22 mit.
Rolle 23, einen um eine Achse 24 schwenkbaren Bal ken 25 und eine weitere Stange 26 wird eine Rückführverbindung zwischen dem Servo motor 1 und einem Gelenkpunkt 27 des Bal kens 15 hergestellt. Eine Druckfeder 28 sorgt dafür, dass die Rolle 23 stets gegen die Kurvenscheibe 21 angedrückt wird.
Die nach unten verlängerte Schlaufe 12 steht ihrerseits an einer Stelle 29 mit einem Balken 30 in gelenkiger Verbindung. An einer Stelle 31 dieses Hebels ist ein Steuer- sehieber 32 angelenkt, welcher den Zufluss von durch eine Leitung 33 zuströmender Steuer flüssigkeit über Leitungen 34 hziv. 35 zu den beidseitig des Kolbens -1 des Servomotors 3 liegenden Zylinderräumen beherrseht.
Eine mit der Kolbenstange des Servo motors 3 verbundene Kurvenscheibe 36, eine Stange 3 7 mit Rolle 38, ein um eine Achse 39 schwenkbarer Balken 40 und eine wei tere Stange 41 stellen die Rückführverbin- dung zwischen dem Servomotor 3 und einem Gelenkpunkt 42 des Balkens 30 her. Eine Druckfeder 43 sorgt dafür, dass die Rolle 38 stets gegen die Kurvenscheibe 36 angedrückt wird.
Wird zunächst von weiter nach in Fig.2 gezeigten Vorrichtungen abgesehen, so arbei tet die Regeleinrichtung folgendermassen: Bei einem Drehzahlanstieg wird durch den Drehzahlregler 5 das Ende 6 des Z'4'aage- balkens 8 angehoben. Dabei senkt sich der Zapfen 9, während der Zapfen 1O .sieh hebt. Die Schlaufe 11 wird durch die zugehörige Feder 13 nach unten gedrückt, soweit es der Zapfen 9 gestattet. Bei der damit ver bundenen Abwärtsbewegung des Steuerschie bers 17 wird der Zufluss von Druckflüssig keit über die Leitung 19 auf die linke Seite des Kolbens 2 des Servomotors 1 freigegeben.
Dieser bewegt sich dabei so weit in Pfeil- riehtung, bis der Steuerschieber durch die Wirkung des Rückführgestänges 22, 25, 26 wieder in seine Mittellage zurückgeführt ist. Die Bewegung des Servomotorkolbens 2 in Pfeilrichtung soll dabei der Schliessbewegung der Laufradschaufelung entsprechen.
Gleichzeitig mit der Abwärtsbewegung der Sehlaufe 11 wird die Schlaufe 12. durch den Zapfen 10 entgegen der Wirkung der zugehörigen Feder 13 angehoben. Dadurch wird eine Aufwärtsbewegung des Steuer- sehiebers 32 veranlasst, welcher nun den Zu fluss von Steuerflüssigkeit über die Leitung 34 zur linken Seite des Kolbens 4 des Servo motors 3 frei gibt.
Dieser bewegt sich in Pfeilrichtung so weit, bis der Steuerschieber 32 infolge der Wirkung des Rüekführge- stä.nges 37, 40, 41 wieder in seine Mittel lage zurückgeführt ist. Die Bewegung des Serv omotorkolbens 4 in Pfeilrichtung soll dabei der Schliessbewegung des Leitapparates entsprechen.
Im stationären Zustand verharren die Steuersehieber 17 und 32 in ihrer Mittellage, und es ist. jeder Stellung des Servomotors des Leitapparates eine bestimmte Stellung des Servomotors der Laufradschaufelung zu geordnet. Die Kurvenscheiben 21 und 36 seien dabei so geformt, dass die zugeordneten Stellungen der beiden Servomotoren dem ein gangs definierten normalen Zusammenhang zwischen der Stellung des Leitapparates und der Stellung der Laufradschaufelung ent sprechen.
Es besteht dabei aber stets die Möglich keit, dass Abweichungen der beiden Servo- mötorstellungen von den dem normalen Zu sammenhang entsprechenden Stellungen auf treten, sei es, dass die beiden Servomotorkol- ben der Steuerung nicht gleich rasch nach folgen, oder dass auch einer der Servomotor kolben infolge einer Betriebsstörung nicht in der Lage ist, der Bewegung der Steuerung zu folgen.
Um in solchen Fällen zu ver meiden, dass die Servomotoren und damit der Leitapparat und die Laufradschaufe- Jung in eine gegenseitige Lage gesteuert werden, bei welcher eine erhöhte Durch-* Brenndrehzahl auftritt, sind nun zwei Sperr vorrichtungen vorgesehen. Die eine dieser Sperrvorrichtungen besteht. aus der Rüekführstange 37, der mit ihr ver bundenen Rolle 44 und den Teilen 36, 38; 45. Die Stange 37 ist gleichachsig mit der Schlaufe 11 angeordnet. Jeder Stellung des Leitapparatservomotors 3 entspricht eine be stimmte Stellung der Rolle 44. Das untere Ende der Schlaufe 11 ist mit einem Teller 45 versehen.
Eine Abwärtsbewegung der Schlaufe 11 wird durch Anschlag des Tellers 45 gegen die Rolle 44 begrenzt. Die Hebel verhältnisse an den Balken 30 und 40 sind so eingestellt, dass im stationären Zustand, also bei normalem Zusammenhang zwischen der Stellung des Leitapparates und der Stellung der Laufradschaufelung, die gegen den Mitnehmerzapfen 9 angedrückte Schlaiüe 11 mit dem Teller 45 gerade zum Aufliegen auf die Rolle 44 kommt oder höchstens ein ganz geringes Spiel zwischen beiden frei lässt.
Die beschriebene Sperrvorrichtung ver hindert damit ein weiteres Schliessen der durch den Servomotor 1 betätigten Laufrad- schaufelung als bis zu der dem normalen Zu sammenhang entsprechenden Stellung, oder sie begrenzt zumindest die weitere Schliess- bewegung auf einen geringen Betrag ent sprechend einem allfällig vorhandenen gerin gen Spiel.
)fiird nämlich beispielsweise von der ge zeichneten Stellung ausgehend durch den Drehzahlregler eine Abwärtsbewegung des Mitnehmerzapfens 9 bewirkt, so bewegt sich dieser frei in der Schlaufe 11. Diese selbst ist aber an einer Abwärtsbewegung infolge des Aufsitzens des Tellers 45 auf der Rolle 44 gehindert. Es kann daher kein weiteres Schliessen der Laufradschaufelung eingeleitet werden, solange der Servomotorkolben 4 des Leitapparates sich nicht nach rechts bewegt und so über die Kurvenscheibe 36 eine Sen kung der Rolle 44 veranlasst.
Auch dann aber kann durch das Nachfolgen der Schlaufe 7.1 keine weitere Schliessbewegung der Lauf radschaufelung veranlasst werden, als dem normalen Zusammenhang bei der jeweiligen Stellung des Leitapparates entspricht.
Bei einer durch den Drehzahlregler 5 be- wirkten Aufwärtsbewegung des 14litnehmer- zapfens 9 gestattet dagegen die beschriebene Sperrvorrichtung eine ungehinderte Verschie bung der Schlaufe 11 nach oben und damit die Einleitung einer Öffnungsbewegung der Laufradschaufelung.
Die zweite, aus den Teilen 21, 23, 22, 46, 47 bestehende Sperrvorrichtung begrenzt die Verschiebung der Schlaufe 12 nach un ten; Die gleichachsig zur Schlaufe 12 ange ordnete Rückführstange 22 trägt an ihrem obern Ende eine Rolle 46. Die Schlaufe 12 ist an ihrem nach unten verlängerten Ende mit einem Teller 47 versehen.
Die Hebel verhältnisse an den Balken 15 und 25 sind so eingestellt, dass im stationären Zustand, wenn der normale Zusammenhang zwi schen der Stellung des Leitapparates und der Stellung der Laufradschaufelung besteht und die 'Schlaufen 11 und 12 an den Mit .nehmerzapfen_ 9 bzw. 10 anliegen, der Teller 47 gerade mit der Rolle 4'6 in Berührung kommt oder höchstens ein ganz geringes Spiel zwischen beiden freilässt.
Diese zweite Sperr vorrichtung verhindert bei vorgegebener Stel lung der Laufradsehaufelung bzw. des Servo- motorkolbens 2 ein weiteres Öffnen des Leit- apparates als bis zu der dem normalen Zu-, sammenhang entsprechenden Stellung, oder begrenzt zumindest die weitere Öffnung auf einen geringen Betrag entsprechend einem allfällig vorhandenen geringen Spiel.
Wird nämlich beispielsweise durch den, Drehzahlregler eine Abwärtsbewegung des Mitnehmerzapfens 14 bewirkt, so verhindert die Rolle 46 die Schlaufe 1'2, dieser Abwärts bewegung zu folgen. Der Zapfen 10 bewegt sich lose innerhalb der Sehlaufe 12. Eine Öffnungsbewegung des Leitapparates, das heisst, eine Bewegung des Kolbens 4 des Servomotors 3 entgegen der Pfeilriehtung, welche eine Senkung des Steuersehiebers 32 erfordern würde, kann nicht eingeleitet wer den, bevor sich die Laufradschaufelung wei ter öffnet, das heisst, bevor der Servomotor kolben 2 sich nach links bewegt und über die Kurvenscheibe 21 eine Senkung der Rolle 46 bewirkt.
Aber auch dann gestattet die Rolle 46 keine weitere Abwärtsbewegung der Schlaufe 12, als zur Herstellung des nor malen Zusammenhangs zwischen Leitappa- rat und Laufradschaufelung bei der jewei ligen Stellung der Laufradschaufelung er forderlich ist. Eine Aufwärtsbewegung der Schlaufe 12 wird dagegen durch die beschriebene zweite Sperrvorrichtung nicht behindert.
Wird bei spielsweise durch den Drehzahlregler eine Schwenkung des MTaagebalkens 8 gegen den Uhrzeigerdrehsinn veranlasst, so wird die Schlaufe 12 entgegen der Wirkung der zuge- liörigen Feder 13 angehoben. Es kann somit unabhängig von der Verstellung des Lauf radservomotors 1 eine Verstellung des Leit- apparates in Sehliessrichtung veranlasst wer den.
Die beschriebene Einrichtung gestattet von einer Stellung mit normalem Zusam menhang zwischen Leitapparat und Lauf radschäufelung ausgehend nur einen Ver- stellvorgang unter Beibehaltung dieses nor malen Zusammenhanges oder dann gegen über diesem eine stärkere Öffnungsbewegung der Laufradsehaufelung oder eine stärkere Sehliessbewegung des Leitapparates, das heisst,
es sind ausser Verstellvorgängen längs der Kurve c der Fig. 1 nur solche im nicht schraf fierten Bereich des Schaubildes zugelassen. Von den beispielsweise eingetragenen Kur ven c und f bezieht sich die erste auf einen Schliessvorgang mit vorauseilender Leitappa- rate erstellung und die zweite auf einen Öff nungsvorgang mit vorauseilender Laufrad- sehaufelverstellung. Auf diese Weise werden Zuordnungen zwischen Leitapparat und Lauf radschaufelung,
welche höhere Durchbrenn- (ii,elizalil ergeben als dem normalen Zusam- menhang entsprechende Zuordnungen, zu verlässig vermieden.
Die beschriebene Regeleinrichtung bringt clen Vorteil, dass die Läufer von Turbine und Stromerzeuger hinsichtlich Festigkeit nicht für die absolut höchstmögliche Durch- brenndrehzahl zu bemessen sind, sondern nur Durchbrenndrehzahlen zu berücksichtigen sind, welche bei normalem Zusammenhang zwischen der Stellung des Leitapparates und jener der Laufradschaufehzng auftreten kön nen. Da die Fliehkräfte mit dem Quadrat der Drehzahl zunehmen, ist die so erreichbare Verbilligung der Maschinen beträchtlich.
Bei der dargestellten Regeleinrichtung begrenzt das Gestänge 37 die Steuerung 11, <B>15,</B> 17 des Laufradservomotors 1 in Funktion der Stellung des Leitapparatservomotors 3 und das Gestänge 22 die Steuerung 12, 30, 32 des Leitapparatservomotors 3 in Funktion der Stellung des Laufradservomotors 1. Dies hat. den Vorteil, da.ss durch die Sperrvor richtung nur verhältnismässig geringe Kräfte zit übertragen sind.
Unter \Nahrung des Er findungsgedankens können aber beispielsweise auch die Sperrvorrichtungen auf das Kraft gestänge einwirken, wobei der eine Servo motor unmittelbar die Bewegung des andern nach einer Richtung begrenzen könnte.
Die erfindungsgemässe Einrichtung lässt sich in gleicher Weise auch anwenden, wenn die Verstellung des Leitapparates und der Laufradschaufelung unter der Wirkung eines andern Reglers als eines Drehzahlreglers, beispielsweise eines Frequenzreglers oder eines Leistungsreglers, erfolgt.
Zur Verstärkung der Stellkräfte des Flieh kraftreglers, des Frequenz- oder Leistungs reglers können zwischen diesem und dem Punkt 6 des Waagebalkens 8 in bekannter Weise Vorsteuerungen angeordnet werden.
Control device on a Kaplan turbine The invention relates to a control device on a Kaplan turbine in which a controller controls the adjustment of both the control apparatus and the impeller blades.
In the type of water turbine known under the name Kaplan turbines, both the guide vanes and the running wheel blades are adjustable in operation. The setting of the guide and rotor blade opening is usually carried out by a speed controller so that each guide wheel opening is assigned that rotor blade position which results in the best efficiency for the volume of water in question. In the following, we refer to such an assignment of the position of the diffuser and the impeller blades for short as the normal relationship.
With a given gradient, each opening of the diffuser corresponds to a normal connection associated with the stel development of the impeller blades when the group is relieved of a burn-through speed of a certain amount. If the relationship between the position of the diffuser and the impeller blades is disturbed, however, significantly higher burn-through speeds can occur than with a normal relationship, i and the burn-through speeds are always higher,
if the impeller opening is smaller or the diffuser opening is larger than corresponds to the normal relationship. The absolute maximum of the burn-through speed occurs when the impeller has an opening of about 250/9 and the diffuser is almost or completely open.
In Fig. 1, as an example in a show picture, a curve c for the normal relationship between the opening of the control apparatus a. as the abscissa and the opening of the impeller blades 9p as the ordinate. In the case of an assignment according to curve c, the best efficiency is obtained in operation for the respective flow rate.
For points in the hatched area of the diagram below curve c, for a given opening a "of the diffuser, the opening of the impeller vanes (p is smaller or, given the given opening of the impeller vanes, the opening of the diffuser is greater than the normal relationship Orders, which are represented by dots in the hatched area, thus lead to higher burn-through speeds than those in the normal context according to curve c when the turbine is relieved.
In the previously known devices, the regulating organs are set in such a way that the normal relationship ao / cp according to curve c is controlled in each case in the steady state. Depending on whether the adjustment of the diffuser or that of the impeller blades follows the impulse of the speed controller more quickly in the event of a load change, a temporary deviation from the normal relationship may occur.
If, for example, as is often the case, the adjustment of the impeller blades is only controlled by the adjustment movement of the diffuser and not directly by the speed controller, then the opening of the impeller blades can lag considerably behind that of the diffuser when the turbine is loaded quickly, the assignment of the two to one another at the exit from a point P, for example, can change according to curve d of FIG.
If this is followed by a sudden switch-off of the load, the positions of the diffuser and the impeller blades can be in an assignment according to a point P1 in the hatched area of the diagram according to FIG.
This position D corresponds to an increased burn-through speed compared to the normal context. The aim of the invention is to completely avoid higher burn-through speeds than can occur with a normal connection between the positions of the diffuser and the impeller blades.
In the case of a control device on a Kaplan turbine, in which a controller controls the adjustment of both the diffuser and 3 as well as the impeller blades, this aim is achieved according to the invention in that locking devices are provided,
One of them closes the impeller blades a further s when the diffuser is in the specified position and the other opens the diffuser further than the normal relation when the impeller blade is in a given position Position practically prevented,
which otherwise allow the controller to act independently on the adjustment of the diffuser and the impeller blade.
In Figure 2 of the drawing, an exemplary embodiment of the subject invention is shown in simplified form: A servomotor 1 with piston 2 is used. for adjusting the impeller blade and a servomotor 3 with piston 4 for adjusting the guide apparatus of a Kaplan turbine. These servomotors are controlled by a speed controller 5. The centrifugal pendulum of this controller acts on one end 6 of a balance beam 8 pivotable about an axis 7. Two with taker pin 9 and 10 of this bar grei fen in loops 11 and 12 respectively. Springs 13 always press these loops in the direction of the driver pins 9 and 10.
At a point 1-1 of the downwardly elongated loop 11, a bar 15 is articulated, which is articulated at a point 16 with a control slide 17. This is used to control the pressure medium inflow to the servo motor 1. The pressure fluid flows through a line 18 to the control slide, and lines 19 and 20 establish the connection with the cylinder chambers of the servo motor 1 lying on both sides of the piston 2. About a with. the piston rod of the servo motor 1 connected cure venscheibe 21, a rod 22 with.
Roller 23, a pivotable about an axis 24 Bal ken 25 and another rod 26, a feedback connection between the servo motor 1 and a hinge point 27 of the Bal kens 15 is made. A compression spring 28 ensures that the roller 23 is always pressed against the cam disk 21.
The loop 12, which is extended downwards, is in turn in an articulated connection at a point 29 with a bar 30. At one point 31 of this lever, a control valve 32 is articulated, which hziv the inflow of control fluid flowing through a line 33 via lines 34. 35 to the cylinder spaces lying on both sides of the piston -1 of the servo motor 3.
A cam disk 36 connected to the piston rod of the servomotor 3, a rod 37 with a roller 38, a beam 40 pivotable about an axis 39 and a further rod 41 provide the return connection between the servomotor 3 and a hinge point 42 of the beam 30 here. A compression spring 43 ensures that the roller 38 is always pressed against the cam disk 36.
If the devices shown in FIG. 2 are initially disregarded, the control device operates as follows: In the event of an increase in speed, the end 6 of the Z'4'aage bar 8 is raised by the speed controller 5. The pin 9 lowers while the pin 1O .sieh lifts. The loop 11 is pressed down by the associated spring 13, as far as the pin 9 allows. During the related downward movement of the control slide valve 17, the inflow of pressure fluid is released via the line 19 to the left side of the piston 2 of the servo motor 1.
This moves in the direction of the arrow until the control slide is returned to its central position by the action of the return rod 22, 25, 26. The movement of the servomotor piston 2 in the direction of the arrow should correspond to the closing movement of the impeller blades.
Simultaneously with the downward movement of the visual loop 11, the loop 12 is raised by the pin 10 against the action of the associated spring 13. This causes an upward movement of the control valve 32, which now enables the flow of control fluid via the line 34 to the left side of the piston 4 of the servomotor 3.
This moves in the direction of the arrow until the control slide 32 is returned to its central position as a result of the action of the return linkage 37, 40, 41. The movement of the serv omotorkolbens 4 in the direction of the arrow is intended to correspond to the closing movement of the diffuser.
In the stationary state, the control slide 17 and 32 remain in their central position, and it is. each position of the servo motor of the control apparatus is assigned a certain position of the servo motor of the impeller blades. The cam disks 21 and 36 are shaped so that the assigned positions of the two servomotors correspond to the normal relationship defined at the beginning between the position of the diffuser and the position of the impeller blades.
However, there is always the possibility that deviations of the two servomotor positions from the positions corresponding to the normal context occur, be it that the two servomotor pistons of the control do not follow immediately, or that one of the servomotors as well piston is unable to follow the movement of the controller due to a malfunction.
In order to avoid in such cases that the servomotors and thus the diffuser and the impeller blades are controlled into a mutual position at which an increased burn-through speed occurs, two locking devices are now provided. One of these locking devices consists. from the Rüekführstange 37, the ver related role 44 and the parts 36, 38; 45. The rod 37 is arranged coaxially with the loop 11. Each position of the guide apparatus servomotor 3 corresponds to a certain position of the roller 44. The lower end of the loop 11 is provided with a plate 45.
A downward movement of the loop 11 is limited by the stop of the plate 45 against the roller 44. The lever ratios on the bars 30 and 40 are set so that in the stationary state, i.e. with a normal relationship between the position of the diffuser and the position of the impeller blades, the hose 11 with the plate 45 pressed against the driver pin 9 is just about to rest on the Role 44 comes or at most leaves a very small amount of play between the two.
The locking device described prevents the impeller blades actuated by the servomotor 1 from closing further than the normal position, or it at least limits the further closing movement to a small amount corresponding to any slight play .
) If, for example, starting from the position shown, the speed controller causes a downward movement of the driving pin 9, then it moves freely in the loop 11. However, this itself is prevented from moving downward as a result of the plate 45 sitting on the roller 44. Therefore, no further closure of the impeller blades can be initiated as long as the servomotor piston 4 of the guide apparatus does not move to the right and thus causes the roller 44 to decrease via the cam disk 36.
Even then, however, following the loop 7.1 cannot cause any further closing movement of the rotor blades than corresponds to the normal relationship with the respective position of the diffuser.
In the event of an upward movement of the driver pin 9 caused by the speed controller 5, on the other hand, the described locking device permits an unimpeded upward displacement of the loop 11 and thus the initiation of an opening movement of the impeller blades.
The second, from the parts 21, 23, 22, 46, 47 existing locking device limits the displacement of the loop 12 to un th; The return rod 22, which is coaxially arranged with the loop 12, carries a roller 46 at its upper end. The loop 12 is provided with a plate 47 at its end which is extended downwards.
The lever ratios on the bars 15 and 25 are set so that in the stationary state, when the normal relationship between the position of the diffuser and the position of the impeller blades and the 'loops 11 and 12 on the Mit .nehmerzapfen_ 9 and 10 are present, the plate 47 just comes into contact with the roller 4'6 or at most leaves a very small amount of play between the two.
With a given position of the impeller blade or the servo motor piston 2, this second blocking device prevents the control apparatus from opening further than the normal position, or at least limits the further opening to a small amount corresponding to a possibly existing slight play.
If, for example, the speed controller causes a downward movement of the driver pin 14, the roller 46 prevents the loop 1'2 from following this downward movement. The pin 10 moves loosely within the visual loop 12. An opening movement of the guide apparatus, that is, a movement of the piston 4 of the servo motor 3 against the arrow direction, which would require a lowering of the control valve 32, cannot be initiated before the impeller blades further opens, that is, before the servomotor piston 2 moves to the left and causes the roller 46 to lower via the cam 21.
But even then, the roller 46 does not allow any further downward movement of the loop 12 than is necessary to establish the normal relationship between the diffuser and the impeller blades in the respective position of the impeller blades. An upward movement of the loop 12, however, is not hindered by the described second locking device.
If, for example, the speed regulator causes the MT balance bar 8 to pivot counterclockwise, the loop 12 is raised against the action of the associated spring 13. An adjustment of the control apparatus in the closing direction can thus be initiated independently of the adjustment of the running wheel servomotor 1.
Starting from a position with a normal relationship between the diffuser and impeller blades, the device described allows only an adjustment process while maintaining this normal relationship or, in relation to this, a stronger opening movement of the impeller blade or a stronger closing movement of the diffuser, i.e.
Except for adjustment processes along curve c of FIG. 1, only those in the non-hatched area of the diagram are permitted. Of the curves c and f entered by way of example, the first relates to a closing process with leading diffuser creation and the second to an opening process with leading impeller blade adjustment. In this way, assignments between the diffuser and impeller blades,
which result in higher burn-through (ii, elizalil than the normal correlation corresponding assignments, reliably avoided.
The control device described has the advantage that the runners of the turbine and power generator are not dimensioned for the absolutely highest possible burn-through speed in terms of strength, but only burn-through speeds are to be considered, which can occur with a normal relationship between the position of the diffuser and that of the impeller blades nen. Since the centrifugal forces increase with the square of the speed, the cheaper machines that can be achieved in this way are considerable.
In the illustrated control device, the linkage 37 limits the control 11, 15, 17 of the impeller servomotor 1 as a function of the position of the control apparatus servomotor 3 and the linkage 22 limits the control 12, 30, 32 of the control apparatus servomotor 3 as a function of the position of the impeller servo motor 1. This has. the advantage that only relatively small forces are transmitted by the locking device.
Under \ nourishment of the inventive concept, however, the locking devices can also act on the power linkage, for example, whereby one servo motor could directly limit the movement of the other in one direction.
The device according to the invention can also be used in the same way when the adjustment of the diffuser and the impeller blades takes place under the action of a controller other than a speed controller, for example a frequency controller or a power controller.
To amplify the actuating forces of the centrifugal force regulator, the frequency or power regulator, pilot controls can be arranged in a known manner between this and the point 6 of the balance beam.