DE1141240B

DE1141240B - Method and device for limiting the Hoechst runaway speed in double-regulated Kaplan turbines

Info

Publication number: DE1141240B
Application number: DEV14610A
Authority: DE
Inventors: Dr Werner Thuss
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1958-06-27
Filing date: 1958-06-27
Publication date: 1962-12-13
Also published as: CH378822A

Description

Verfahren und Einrichtung zum Begrenzen der Höchst-Durchgangsdrehzahl bei doppeltregulierten Kaplan-Turbinen Wird eine Wasserturbine völlig entlastet, so erhöht sich ihre Drehzahl so lange, bis praktisch die gesamte, mit der antreibenden Flüssigkeit zugeführte Energie innerhalb der Turbine durch Reibungs- und Umsetzungsverluste vernichtet ist. Es stellt sich dabei im Beharrungszustand die sogenannte Durchgangsdrehzahl ein. In diesem Zustand wird affso nach außen kein nutzbares Moment abgegeben. Es wird nur ein vernachlässigbar kleiner Teil der Energie der Antriebsflüssigkeit zur überwindung der äußeren Verluste, wie Lagerreibungsverluste, Ventilationsverluste, gegebenenfalls Getriebeverluste usw., umgesetzt.Method and device for limiting the maximum throughput speed in double-regulated Kaplan turbines If a water turbine is completely relieved, its speed increases until practically all of the energy supplied with the driving fluid within the turbine is destroyed by friction and conversion losses. In the steady state, the so-called run-through speed is set. In this state, affso no usable moment is given to the outside. Only a negligibly small part of the energy of the drive fluid is used to overcome external losses, such as bearing friction losses, ventilation losses, possibly transmission losses, etc.

Die Verluste innerhalb einer Kaplan-Turbine und damit die Durchgangsdrehzahl einer solchen hängen bei gegebener Fall- und Saughöhe sehr stark von der jeweiligen öffnung, des Leitapparates und des Laufrades ab. Die maximale Durchgangsdrehzahl, die dabei überhaupt auftreten kann, stellt sich demzufolge bei einer bestimmten Kombination zwischen Leit- und Laufradöffnung ein. Diese gehört normalerweise nie zu den Zuordnungen zwischen Leit- und Laufradöffnung, die eingehalten werden müssen, um die Turbine im normalen Betriebsgebiet stets mit dem bestmöglichen Wirkungsgrad zu betreiben. Bei Einhaltung dieser »normalen« Abhängigkeit zwischen Leit- und Laufradöffnung bleibt die Durchgangsdrehzahl immer unter dem höchstmöglichen Wert. Da aber die Koppelung zwischen Leit- und Laufradöffnung nicht starr und zwangläufig ist, kann sich unter Umständen auch jede andere Kombination einstellen, also auch diejenige, bei der die Durchgangsdrehzahl ihren maximalen Wert erreicht. Mit Rücksicht auf die Folgen ist es daher allgemein üblich, die Turbine und vor allem den Generator konstruktiv für den Betrieb bei höchstmöglicher Durchgangsdrehzahl auszubilden. Da die maximale Durchgangsdrehzahl einer Kaplan-Turbine aber bis zum Dreifachen der Betriebsdrehzahl und sogar darüber ansteigen kann, hat dies den Nachteil, daß dadurch in den meisten Fäglen erhebliche Mehrkosten entstehen. Darum ist es das Bestreben, die der Berechnung von Turbine und Generator zugrunde zu legende Durchgangsdrebzahl mittels geeigneter Maßnahmen herabzusetzen. Hierfür gibt es neben der Entwicklung geeigneter Kaplanbeschaufelungen, bei denen - unter Erfüllung der im normalen Betriebsgebiet an sie gestellten Forderungen -die »maximale Durchgangsdrehzahl« möglichst niedrig, hegt, eine Reihe bekannter Maßnahmen.The losses within a Kaplan turbine and thus the throughput speed of such a turbine depend to a large extent on the respective opening, the diffuser and the impeller for a given drop and suction height. The maximum run-through speed that can occur at all is therefore set in a certain combination between the stator and impeller opening. This is normally never one of the assignments between the stator and impeller opening that must be adhered to in order to always operate the turbine with the best possible efficiency in the normal operating area. If this "normal" relationship between the diffuser and impeller opening is maintained, the throughput speed always remains below the highest possible value. However, since the coupling between the stator and impeller opening is not rigid and inevitable, any other combination can also occur under certain circumstances, including the one at which the runaway speed reaches its maximum value. In view of the consequences, it is therefore common practice to design the turbine and, above all, the generator for operation at the highest possible run-through speed. However, since the maximum run-through speed of a Kaplan turbine can increase up to three times the operating speed and even above, this has the disadvantage that in most cases this results in considerable additional costs. The aim is therefore to reduce the throughput ratio on which the calculation of the turbine and generator is based by means of suitable measures. In addition to the development of suitable Kaplan blading, there are a number of known measures for which - while meeting the requirements placed on them in the normal operating area - the "maximum run-through speed" is as low as possible.

So ist es z. B. bekannt, Elemente vorzusehen, die bei »Durchgang« der Turbine so in die Strömung eingeführt werden, daß sie zusätzlich deren Energie vernichten, so daß der Beharrungszustand schon bei niedrigeren Durchgangszahlen erreicht wird. Hierzu gibt es eine Reihe von Vorschlägen. Der Einsatz dieser Zusatzeinrichtungen, z. B. Bremsflügel, wird von dem mit steigender Drehzahl eintretenden Zuwachs der Fliehkraft gesteuert.So it is z. B. known to provide elements that are in "passage" the turbine can be introduced into the flow in such a way that it also uses its energy annihilate, so that the steady state even with lower passage numbers is achieved. There are a number of suggestions for this. The use of these additional devices, z. B. brake wing, the increase in speed that occurs with increasing speed Controlled centrifugal force.

Ebenso ist es bekannt, den Generator bei Lastabfall durch Einschalten eines zusätzlichen Wasserwiderstandes zu belasten, bevor die höchste Drehzahl erreicht ist.It is also known to switch the generator on when the load drops to load an additional water resistance before the highest speed is reached is.

Eine weitere bekannte Maßnahme besteht darin-, zwischen Turbine und Generator eine Kupplung an-, zuordnen, die bei überdrehzahl automatisch gelöst wird, um dadurch den Generator abzukuppeln. Diese Maßnahme geht von der überlegung aus, daß bei Berücksichtigung der maximalen Durchgangsdrehzahl die höchsten zusätzlichen Kosten beim Generator auftreten.Another known measure is between the turbine and Assign a clutch to the generator, which is automatically released in the event of overspeed, in order to uncouple the generator. This measure is based on the consideration that taking into account the maximum run-through speed the highest additional Costs occur at the generator.

AN diesen Maßnahmen haftet der wesentliche Mangel an, daß sie im gegebenen Augenblick versagen können. Aus diesem Grunde haben sie bisher keine große praktische Bedeutung gewinnen können. AN these measures, the significant lack adheres to that they can fail at a given moment. For this reason, they have not yet been able to gain any great practical importance.

Es ist daher zweifellos günstiger, zum Begrenzen der Durchgangsdrehzahl die hydraulischen Vorgänge in der Turbine selbst heranzuziehen. Wird in einem Schaubild bei gegebener Fall- und Saughöhe die Durchgangsdrebzahl in Abhängigkeit von der Leitradöffnung a, und von der Laufradöffnung 99 aufgetragen, so ist zu erkennen, daß in einem weiten Bereich der Leitradöffnung oberhalb eines Grenzwertes die Höhe der Durchgangsdrebzahl praktisch nur von der Laufradöffnung abhängL Die Durchgangsdrehzahl ist bei geschlossenem Laufrad verhältnismäßig niedrig, steigt aber mit wachsender Laufradöffnung sehr schnell zu einem Höchstwert an und fällt dann wieder ab. Der Höchstwert wird bei einem Laufradwinkel erreicht ' der im normalen Betriebsbereich zu einer Turbinenleistung gehört, die - von den jeweiligen Bedingungen abhängig - mehr oder weniger -unter der halben Volleistung, also schon im Teillastbereich liegt. Von dieser Tatsache wird zur Herabsetzung der maximal möglichen Durchgangsdrehzahl bereits in der Weise Gebrauch gemacht, daß die Laufradöffnung nach unten begrenzt, d. h. die kleinste einstellbare Laufradöffnung größer gewählt wird als die zur maximal möglichen Durchgangsdrehzahl gehörige Laufradöffnung. Je größer hierbei die Differenz ist, desto stärker wird die maximale Durcligangsdrehzahl herabgesetzt. Dabei ist aber in Kauf zu nehmen, daß der für Kaplan-Turbinen bezeichnende flache, Teillastwirkungsgrad:verlauf nur bis zu der gewählten kleinsten Laufradöffnung herab ausgenutzt werden kann und daß dann bei weiterer Lastsenkung längs der Propellerkurve dieser kleinsten Öffnung zu fahren ist, wodurch in diesem Bereich der Wirkungsgrad sehr stark abfällt, nämlich auf die für einfach geregelte Propellerturbinen gültigen Werte.It is therefore undoubtedly more beneficial to use the hydraulic processes in the turbine itself to limit the runaway speed. If the throughput ratio is plotted in a diagram for a given drop and suction height as a function of the stator opening a and the impeller opening 99, it can be seen that in a wide area of the stator opening above a limit value the height of the throughput ratio practically only depends on the impeller opening dependentL The run-through speed is relatively low when the impeller is closed, but increases very quickly to a maximum value with increasing impeller opening and then drops again. The maximum value is reached at an impeller angle ' which in the normal operating range belongs to a turbine output which - depending on the respective conditions - is more or less - below half full output, i.e. already in the partial load range. Use is already made of this fact in order to reduce the maximum possible run-through speed in such a way that the impeller opening is limited downwards, i. H. the smallest adjustable impeller opening is selected to be larger than the impeller opening associated with the maximum possible throughput speed. The greater the difference here, the more the maximum throughput speed is reduced. However, it must be accepted that the flat, partial load efficiency characteristic of Kaplan turbines: runs down to the selected smallest impeller opening can only be used and that, if the load is further reduced, the propeller curve of this smallest opening must be driven, which in this The range of efficiency drops very sharply, namely to the values valid for simply regulated propeller turbines.

Dieser Weg zur Vermeidung der maximalen Durch-Crangsdre-lizahl ist vor Dem dann vertretbar, wenn in der Turbinenanlage mehrere Maschinen arbeiten, da sich dann der erwähnte Nachteil nur wenig auswirkt, weil in einem weiten Bereich eine, Anpassung an die anfallende Wassermenge durch Zu- und Abschalten einzelner Maschinen möglich ist.This way of avoiding the maximum through-rotation triangle is This is justifiable if several machines are working in the turbine system, because then the mentioned disadvantage has little effect, because in a wide area one, adjustment to the amount of water occurring by switching individual on and off Machines is possible.

In vielen Fällen ist dieser Weg aber nicht gangbar, z. B. dann, wenn nur eine oder zwei Türbinen vorhanden sind oder wenn aus irgendwelchen Gründen auf die bestmögliche Verarbeitung auch kleiner Wassermengen Wert gelegt wird. Auch weitere Fragen, wie z. B. die nach der Leerlaufwasse-rinenge, Synchronisation, Notschlußsteuerung usw., spielen eine Rolle.In many cases, however, this route is not feasible, e.g. B. if only one or two door bows are present or if for some reason open the best possible processing of even small amounts of water is important. Also others Questions such as B. after the Leerlaufwasse-rinenge, synchronization, emergency shutdown control etc., play a role.

Bei einer anderen bekannten Einrichtung soll eine zu starke Abweichung von der günstigsten ao,99-Zuordnung im Sinne einer zu großen Leitradöffnung oder einer zu großen Laufradöffnung zwecks Vermeidung instabiler Regelvorgänge unterbunden werden, die dadurch bedingt sind, daß die Leistung bei erheblichen Abweichungen im beschriebenen Sinn trotz weiteren Öffnens des Leitrades oder des Laufrades absinkt, weil der Wirkungsgrad infolge der ungünstigen a0,#p-Einstellung stärker absinkt, als der Durchfluß zunimmt. Bei dieser Einrichtung wird das öffnen des Leitrades nicht von der Bewegung der Laufradverstelleinrichtung selbst, sondern nur von der Stellung des zugehörigen Steuerkolbens abgeleitet. Diese Einrichtung ist daher nicht geeignet, das öffnen des Leitrades in Abhängigkeit von der jeweiligen Laufradöffnung auf einen eindeutigen Wert und mit genügender Zuverlässigkeit zu begrenzen (beispielsweise bei Undichtheit im Sperrventil bei einer hydraulisch betätigten Begrenzungseinrichtung), zumal die Begrenzung der Leitradöffnung zum Teil auch von der Schnelligkeit des eingeleiteten, direkt auf die Leitradverstollung wirkenden Regelvorganges abhängt. Bei den in der bekannten Einrichtung gezeigten Anordnungen kann außerdem durch Abheben der einseitig, auf einer Kurvenbahn geführten Rolle - sei es absichtlich oder durch Verklemmungen im Gestänge -, über die der Steuerkolben des Laufradstellmotors betätigt wird, jede beliebig große Leitradöffnung unabhängig von der jeweiligen Laufradöffnung eingestellt werden.In another known device, too great a deviation from the most favorable ao, 99 assignment in the sense of too large a stator opening or too large an impeller opening is to be prevented in order to avoid unstable control processes, which are due to the fact that the performance in the case of significant deviations in the sense described decreases despite further opening of the stator or impeller because the efficiency drops more than the flow increases due to the unfavorable a0, # p setting. With this device, the opening of the stator is not derived from the movement of the impeller adjustment device itself, but only from the position of the associated control piston. This device is therefore not suitable for limiting the opening of the stator, depending on the respective impeller opening, to a clear value and with sufficient reliability (for example in the event of a leak in the shut-off valve in a hydraulically operated limiting device), especially since the stator opening is also partly limited by the The speed of the initiated control process, which acts directly on the stator blockage, depends. In the arrangements shown in the known device, any size of guide wheel opening can be set independently of the respective wheel opening by lifting the unilaterally guided roller - be it intentionally or by jamming in the linkage - via which the control piston of the impeller servomotor is operated will.

Ein weiterer bekannter Vorschlag betrifft eine Regeleinrichtung mit zwei vom Regler parallel betätigten Stellgliedern zur direkten Steuerung des Leitrad- und des Laufradstellmotors. Diese Regeleinrichtung bezweckt, höhere Durchgangsdrehzahlen, als sie bei normalem a"q)-Zusanimenhang zwischen den Stellungen des Leitapparates und des Laufrades auftreten, gänzlich zu vermeiden. Dies wird vorschlagsgemäß dadurch erreicht, daß Sperrvorrichtungen vorgesehen sind, die bei vorgegebener Stellung des Leitapparates ein weiteres Schließen des Laufrades und bei vorgegebener Stellung des Laufrades ein weiteres Öffnen des Leitapparates als bis zu der dem normalen ao,q#-Zusamme#nhang entsprechenden Stellung verhindern.Another known proposal relates to a control device two actuators operated in parallel by the controller for direct control of the guide wheel and the impeller actuator. The purpose of this control device is to achieve higher throughput speeds, than they do with normal a "q) connection between the positions of the diffuser and the impeller occur to be avoided entirely. This is proposed as a result achieved that locking devices are provided in the predetermined position of the diffuser a further closing of the impeller and at the specified position of the impeller a wider opening of the diffuser than up to the normal ao, q # -together # prevent the corresponding position.

Nachteilig an dieser Einrichtung ist, daß die vorgeschrieben,en a,),99-Kurve, besten Wirkungsgrades nirgends überschritten werden kann, auch da nicht, wo es im Hinblick auf die Durchgangsdrehzahl zulässig bzw. wo es sogar erwünscht ist, z. B. beim Anfahren der Turbine oder bei Leistungsmessungen.The disadvantage of this device is that the prescribed, en a,), 99 curve, The best efficiency cannot be exceeded anywhere, not even where it is in the With regard to the runaway speed permissible or where it is even desired, z. B. when starting up the turbine or during power measurements.

Zum Begrenzen der Höchst-Durchgangsdrehzahl bei doppeltregulierten Kaplan-Turbinen mit einem Regler, dessen Stellglied direkt nur auf die Steuerung des einen der beiden Stellmotoren für die Lauf- und Leitschaufelverstellung wirkt und wobei die Verstel-#ung des anderen Stellmotors von der Verstellbewegang des direkt gesteuertenTeils abgeleitet ist, schlägt nun die Erfindung vor, daß bei Erreichen vorgegebener, höchstens aber der Höchst-Durchgangsdrehzahl entsprechender Zuordnungen zwischen der Leitradöffnung und der Laufradöffnung infolge zu starken Voreilens der Leitrad-öffnungsbewegung bzw. der Laufrad-Schließbewegung das weitere öffnen bzw. Schließen zunächst verhindert wird und dann das weitere öffnen bezw. Schließen in Abhängigkeit von der nacheilenden Verstellbewegung des abhängig gesteuerten Stellmotors so lange auf vorgegebene, höchstens der Höchst-Durchgangsdrebzahl entsprechende Zuordnungen begrenzt wird, bis das Voreilen der Öffnungs- bzw. der Schließbewegung wieder ein zulässiges Maß angenommen hat.To limit the maximum run-through speed with double-regulated Kaplan turbines with a controller, the actuator of which is directly only on the controller one of the two servomotors for the rotor and guide vane adjustment acts and where the adjustment of the other servomotor depends on the adjustment movement of the is derived directly controlled part, the invention now proposes that when reached predefined, but no more than the maximum run-through speed corresponding assignments between the stator opening and the impeller opening due to excessive lead the stator opening movement or the impeller closing movement open the further or closing is initially prevented and then the further opening respectively. Conclude depending on the lagging adjustment movement of the independently controlled servomotor as long as given, at most corresponding to the maximum throughput rate Assignments are limited until the opening or closing movement leads has again assumed a permissible level.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Begrenzen der Höchst-Durchgangsdrehzahl hat insbesondere den Vorteil, daß die a0,99-Kurve besten Wirkungsgrades in begrenztem Maße über-schritten werden kann, was z. B. bei Leistungsmessungen und beim Anfahren der Turbine erwünscht ist. Gleichzeitig ist aber sicher gewährleistet, daß höhere Durchgangsdrehzahlen, als sie einem bestimmten, im voraus festgelegten Punkt entsprechen, nicht auftreten können. Durch einige Bemerkungen an Hand der Fig. 1 soll dies näher erläutert werden.The method according to the invention for limiting the maximum throughput speed has the particular advantage that the a0.99 curve with the best efficiency can be exceeded to a limited extent. B. is desirable for power measurements and when starting the turbine. At the same time, however, it is reliably ensured that higher throughput speeds than correspond to a specific, previously defined point cannot occur. This is to be explained in more detail by means of a few remarks on the basis of FIG. 1.

In Fig. 1 ist in einem Schaubild für eine bestimmte gegebene Fallhöhe in der üblichen Weise die Zuordnung von Laufradöffnung q-, und Leitradöffnung ao aufgetragen (Kurve 1), die im Beharrungszustand einzuhalten ist, um mit jeweils bestmöglichem Wirkungsgrad zu arbeiten. Ferner sind in diesem Schaubilld Linien konstanter Durchgangsdrehzahl (Kurven 11) eingetragen, wobei die Indizes 1, 2 ... an den einzelnen Kurven 11 das Verhältnis zur größtmöglichen Durchgangsdrebzahl, die mit wachsender Indexziffer abnimmt, kennzeichnen. Die größtmögliche Durchgangsdrehzahl nd".,# tritt bei der zum Punkt A gehörigen Kombination von Lauf- und Leitradöffnung auf, die zwar weit außerhalb der normalen Zuordnungen gemäß der Kurve 1 liegt, mit deren Vorkommen aber im allgemeinen gerechnet werden muß. Längs der Kurve 1 ändert sich die Durchgangsdrehzahl und erreicht im Punkt N ihren höchsten Wert. Wird die der Kurve I entsprechende a",#ü-Zuordnung nach der anschraffiierten Seite hin verlassen (unterschritteen), so erniedrigt sich die Durchgangsdrehzahl, wird sie nach der anderen Seite hin verlassen (Überschritten), so erhöht sich die Durchgangsdrehzahl.In Fig. 1 , the assignment of impeller opening q and stator opening ao is plotted in a diagram for a given given head in the usual way (curve 1), which must be observed in the steady state in order to work with the best possible efficiency. Furthermore, lines of constant throughput speed (curves 11) are plotted in this diagram, the indices 1, 2 ... on the individual curves 11 denoting the ratio to the highest possible throughput speed, which decreases as the index number increases. The highest possible run-through speed nd "., # Occurs with the combination of impeller and guide wheel opening belonging to point A , which is far outside the normal assignments according to curve 1 , but whose occurrence must generally be expected. Along curve 1 the run-through speed changes and reaches its highest value at point N. If the a ", # ü-assignment corresponding to curve I is left (undershot) after the hatched side, the run-through speed is reduced and it is left on the other side (Exceeded), the run-through speed increases.

Zur Vereinfachung wird im weiteren Verlauf mit Fall A bezeichnet, wenn der Regler direkt auf die Steuerung des Leitapparates wirkt und die Steuerung des Laufrades von der Verstellbewügung des Leitapparates abgeleitet wird, mit Fall B, wenn der Regler direkt auf die Steuerung des Laufrades wirkt und die Steuerung des Leitapparates von der Verstellbewegung des Laufrades abgeleitet wird.For the sake of simplicity, case A will be referred to below when the controller acts directly on the control of the diffuser and the control of the impeller is derived from the adjustment movement of the diffuser, with case B when the controller acts directly on the control of the impeller and the Control of the diffuser is derived from the adjustment movement of the impeller.

Bei einer Regelung nach Fall A oder Fall B ist während der Regelungsvergänge ein kurzzeitiges Über- oder Unterschreiten der Kurve 1, in Fig. 1 durch die Kurven ap b, (Fall A) und a., b" (Fall B) angedeutet, nicht zu vermeiden. Die in Fig. 1 eingezeichnete Kurve Ill' stelle die obere Grenze dar, bis zu der die Kurve I bei Regelvorgängen normalerweise überschritten wird. Die maximale Durchgangsdrehzahl, die längs der Kurve III' auftritt, wird im Punkt P erreicht, dem Berührungspunkt der Kurve Ill' mit einer der Kurven konstanter Durchgangsdrehzahl der Kurvenschar 11, nämlich der Kurve 1111 Unterschreitungen der Kurve 1 führen zu Kombinationen zwischen (p und ao mit niedrigeren Durchgangsdrehzahlen und können daher unberücksichtigt bleiben.In the case of a regulation according to case A or B, a brief overshooting or undershooting of curve 1, indicated in FIG. 1 by curves ap b, (case A) and a., B "(case B), is not indicated during the control processes The curve III 'drawn in Fig. 1 represents the upper limit up to which the curve I is normally exceeded in control processes of the curve III 'with one of the curves of constant through speed of the family of curves 11, namely the curve 1111 falling below curve 1 leads to combinations between (p and ao with lower through speeds and can therefore be disregarded.

Zweck der Erfindung ist es nun, bei einer Regelung nach Fall A oder Fall B solche Zuordnungen von Leit- und Laufradöffnung auszuschließen, die eine höhere Durchgangsdrehzahl ergeben, als sie dem Punkt P in Fig. 1 entspricht. Das wird erfindungsgemäß durch eine Begrenzungseinrichtung erreicht, die so ausgebildet ist, daß zu einer gegebenen Laufradöffnung das Leitrad nicht weiter geöffnet oder zu einer gegebenen Leitradöffnun"o", das Laufrad nicht weiter geschlossen werden kann als bis zu einer Grenzkurve 111 in Fig. 1. Diese Grenzkurve 111 muß den gemeinsamen Berührungspunkt P der Kurven 11, und Ill' enthalten und kann im übrigen zwischen den Verräufen nach den Kurven 11 und Ill' beliebig ge wählt werden, wobei die Kurve 113/ mit der Kurve 111, in einem weiten Bereich identisch ist und nur gemäß der horizontalen und vertikalen Tangente davon abweicht. Bei einer Begrenzung nach Kurve 11 3 ist die Durchgangsdrehzahl in einem großen Bereich, konstant gleich dem höchsten zulässigen Wert gemäß PunktP. Je stärker sich die Kurvelll dem Verlauf der Kurve Ill' annähert, desto kleiner wird der a.,rp-Bereich, in dem die höchste zulässige Durchgangsdrehzahl auftreten kann.Purpose of the invention is now to be excluded in a system according to case A or case B such allocations of master and wheel opening, which result in a higher throughput speed, as it corresponds to the point P in FIG. 1. This is achieved according to the invention by a limiting device which is designed in such a way that for a given impeller opening the stator cannot be opened any further, or at a given stator opening "o", the impeller cannot be closed further than up to a limit curve 111 in FIG. 1. This limit curve 111 must contain the common point of contact P of the curves 11, and III 'and can otherwise be chosen as desired between the curves according to the curves 11 and III', the curve 113 / with the curve 111, identical in a wide range and only deviates from it according to the horizontal and vertical tangents. With a limitation according to curve 11 3 , the run-through speed is in a large range, constantly equal to the highest permissible value according to point P. The closer the curve approximates the course of the curve III ', the smaller the a., Rp range in which the highest permissible run-through speed can occur.

Wie schon erwähnt, ist der Mindestabstand zwischen den Kurven 1 und 111 bei der gewählten Regelungsart aus regeltechnischen Gründen gegeben. Zur Nachprüfung der Wirkungsgradgewährleistungen und des günstigsten Verlaufes der Kurve 1 werden häufig Messungen an der Turbine durchgeführt. Dazu ist es notwendig, daß die Kurve 1 der a"(P-Zuordnung besten Wirkungsgrades bei festgehaltener Laufradöffnung in gewissen Grenzen im Sinne größerer Leitradöffnungen überschritten wird. Diese Bedingung ist durch die Begrenzung nach Kurve III' erfüllt. In noch weiterem Maße kann ihr entsprochen werden, indem die tatsächliche Begrenzung in geeigneter Weise nach Kurve III gewählt wird. Auch für die Erfüllung der Bedingungen beim Anfahren ist bei der Wahl des Kurvenverlaufes 111 ausreichend Spielraum vorhanden.As already mentioned, the minimum distance between curves 1 and 111 is given for the selected control type for control reasons. To check the efficiency guarantees and the most favorable course of curve 1 , measurements are often carried out on the turbine. For this it is necessary that curve 1 of a "(P-assignment best efficiency with fixed impeller opening is exceeded within certain limits in the sense of larger stator openings. This condition is fulfilled by the limitation according to curve III '. It can correspond to an even greater extent in that the actual limitation is selected in a suitable manner according to curve III. There is also sufficient leeway in the selection of the curve shape 111 for the fulfillment of the conditions during start-up.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schlägt die Erfindung in zweckmäßiger Ausbildung eine Begrenzungseinrichtung vor, die zwei im Lauf- bzw. Leitradrückführgestänge angeordnete Kurvenscheiben und zwei am Steuergestänge für den Leit- bzw. Laufradstellmotor angelenkte, Stangen mit Rollen aufweist, von denen je eine Kurvenscheibe und eine Stange mit Rolle einander zugeordnet sind. Dabei wird nach einem weiteren Vorschlag die eine Stange mit dein Kolben des Leit- bzw. Laufradstellmotors unmittelbar verbunden und in diese Stange eine Druckfeder eingeschaltet, deren Nachgiebigkeit eine Übertragung zu großer Kräfte vom Stellkolben auf die Kurvenscheibe verhindert und eine solche Bewegun.o, zuläßt, die den Steuerkolben des Leit-bzw. Laufradstellmotors über einen Hebel im Sinne einer entlastenden Bewegung des Stellkolbens in Richtung auf seine Ruhelage steuert.To carry out the method according to the invention, the invention proposes in an expedient embodiment a limiting device which has two cam disks arranged in the impeller or stator return linkage and two rods with rollers articulated on the control rod for the stator or impeller actuator motor, one of which each has a cam disc and one Rod with role are assigned to each other. According to a further proposal, one rod is directly connected to the piston of the guide or impeller servomotor and a compression spring is switched on in this rod, the resilience of which prevents excessive forces from being transmitted from the actuating piston to the cam disk and allows such movement. the control piston of the master or. Impeller servomotor controls via a lever in the sense of a relieving movement of the actuating piston in the direction of its rest position.

In weiterer zweckmäßiger Ausbildung sieht die Erfindung vor, die Begrenzungseinrichtung so au#szubilden, daß der abhängig gesteuerte Stellmotor über einen Hebel vom direkt gesteuerten Stellmotor gesteuert wird. Dieser Hebel ist mit dem Steuerkolben des abhängig gesteuerten Stellmotors verbunden und wird über zwei Rollen auf den Kurvenbahnen zweier Kurvenscheiben geführt, von denen die eine Kurvenscheibe im Steuergestänge des direkt gesteuerten Stellmotors an,- geordnet ist und in Abhängigkeit vom direkt gesteuerten Stelilmotor gesteuert wird, während die andere Kurvenscheibe in der Rückführung des abhängig gesteuerten Stellmotors angeordnet ist und in Abhängigkeit vom abhängig gesteuerten Stellinotor gesteuert wird. Dadurch, daß die Kurvenscheiben auf entgegengesetzten Seiten des Hebels angeordnet werden, wird erreicht, daß ein von der jeweiligen Zuordnung der Kurvenscheiben unabhängiges Verschwenken des Hebels nur in einer der beiden Drehrichtungen möglich ist. Dabei ist es zweckmäßig, die Rollen der Begrenzungseinrichtung mittels je einer Stange am Hebel anzulenken und sie durch die Kraft von am Hebel angreifenden Druckfedern mit den Kurvenscheiben in ständiger Wirkverbindung zu halten.In a further expedient embodiment, the invention provides for the limiting device to be designed in such a way that the dependently controlled servomotor is controlled by the directly controlled servomotor via a lever. This lever is connected to the control piston of the independently controlled servomotor and is guided by two rollers on the cam tracks of two cam disks, one of which is arranged in the control linkage of the directly controlled servomotor and is controlled depending on the directly controlled servomotor while the other cam is arranged in the return of the dependently controlled servomotor and is controlled as a function of the dependently controlled servomotor. Because the cam disks are arranged on opposite sides of the lever, it is achieved that a pivoting of the lever independent of the respective assignment of the cam disks is only possible in one of the two directions of rotation. It is useful to articulate the roles of the limiting device by means of a rod on the lever and to keep them in constant operative connection with the cam disks by the force of compression springs acting on the lever.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird die Anordnung der Kurvenbahnen so getroffen, daß durch ein Abheben der Rollen immer nur eine öff- nende Bewegung des Laufrades bzw. eine schließende Bewegung des Leitrades erfolgt. Dadurch ist in jedem Fall eine zwangläufige Begrenzung der aO'(P-Zuordnung und somit auch die Begrenzung der Durchgangsdrehzahl bis zu einer höchst zugelassenen Durchgangsdrehzahl sicher gewährleistet.According to a further proposal of the invention, the arrangement of the cam tracks is made in such a way that when the rollers are lifted, only an opening movement of the impeller or a closing movement of the stator takes place. As a result, an inevitable limitation of the aO '(P assignment and thus also the limitation of the run-through speed up to a maximum permissible run-through speed is guaranteed.

Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung wird die Anordnung der Kurvenbahnen so getroffen, daß durch ein Abheben der Rollen immer nur eine schließende Bewegung des Laufrades bzw. eine öff- nende Bewegung des Leitrades erfolgt und daß ein Abheben der Rollen von den zugehörigen Kurvenbahnen nur bis zu weiteren zugeordneten Kurvenbahnen möglich ist, derart, daß eine, begrenzt schließende Bewegung des Laufrades bzw. begrenzt öffnende Bewegung des Leitrades zwar möglich, das Vorkommen einer zu kleinen Laufradöffnung bzw. zu großen Leitradöffnung aber dennoch sicher verhindert ist.According to another proposal of the invention, the arrangement of the cam tracks is such that when the rollers are lifted, only a closing movement of the impeller or an opening movement of the stator takes place and the rollers are only lifted from the associated cam tracks up to further associated cam tracks is possible, such that a limited closing movement of the impeller or limited opening movement of the stator is possible, but the occurrence of an impeller opening that is too small or too large a stator opening is reliably prevented.

Arbeitet die Turbine in einem Bereich mit einer Leitradöffnung, die größer ist, als sie der horizontalen Tangente der Kurve II',/ in Fig. 1 entspricht, und ist der Leitapparat aus irgendwelchen Gründen nicht zu schließen, so erweist es sich als besonders zweckmäßig, eine geeignete Einrichtung vorzusehen, die gestattet, die Durchgangsdrehzahl wenigstens vorübergehend unabhängig von der Begrenzungseinrichtung auf den maximal zulässigen, dem Punkt P auf Kurve III in Fig. 1 entsprechenden oder einen niedrigeren Wert herabzusetzen.If the turbine is working in an area with a stator opening which is larger than it corresponds to the horizontal tangent of curve II ', / in Fig. 1 , and if the nozzle cannot be closed for any reason, it is particularly useful to to provide a suitable device which allows the runaway speed to be reduced, at least temporarily, independently of the limiting device, to the maximum permissible value corresponding to point P on curve III in FIG. 1 or a lower value.

Günstig ist z. B. die Anordnung an sich bekannter Einrichtungen wie Störflügel od. dgL, die ün Bedarfsfalle in die Strömung eingeschwenkt werden, oder das Einführen von Luft vor oder hinter dem Laufrad. Dadurch wird es möglich, die Begrenzungseinrichtung vorübergehend auszuschalten, dann das Laufrad zu schließen und damit die, Durchgangsdrehzahl unter gleichzeitiger starker Verringerung des Wasserdurchflusses wesentlich, nämlich bis etwa auf Betriebsdrehzahl, herabzusetzen.Is z. B. the arrangement of known facilities such as Disturbing vanes or the like, which are swiveled into the flow if necessary, or the introduction of air in front of or behind the impeller. This makes it possible to use the Temporarily switch off the limiting device, then close the impeller and thus the, throughput speed with a simultaneous strong reduction in the Water flow substantially, namely to about the operating speed to reduce.

Die Erfindung , ist in Ausführungsbeispielen in den Fig. 2a, 2b und 3 schematisch dargestellt und wird im folgenden an Hand der Figuren im einzelnen näher erläutert.The invention is schematically illustrated in embodiments in Figs. 2a, 2b and 3 and the figures will be described in detail detail in the following on hand.

Fig. 2a zeigt das Schema eines Ausführungsbeispieles nach Fall A; Fig. 2b zeigt ein solches nach Fall B; Fig. 3 zeigt eine Variante zu Fig. 2 a und 2 b, wobei die eingezeichneten Pfeile für den Fall A die »Auf«-Bewegungsrichtung und für den Fall B die »Zu«-Bewegungsrichtung angeben.2a shows the scheme of an embodiment according to case A; Fig. 2b shows one according to case B; 3 shows a variant of FIGS. 2a and 2b, the arrows drawn indicating the "open" direction of movement for case A and the "closed" direction of movement for case B. FIG.

In Fig. 2 a (Fall A) greift der Regler 1 über einen drehbar gelagerten Hebel 2 und eine Stange 3 im Punkt 4 des Hebels 5 an und wirkt über diesen auf den Steuerkolben 6 des Leitradstellmotors 7, der den Leitradregelring über die Kolbenstange 8 verstellt. An den Hebel 5 ist im Punkt 9 die Rückführstange 10 angelenkt. Die Kraftübertragung zwischen dem Steuerkolben 6 und dem LeitradsteHmotor 7 erfolgt hydraulisch über die Druckleitungen 11 und 12.In Fig. 2a (case A) the controller 1 engages via a rotatably mounted lever 2 and a rod 3 at point 4 of the lever 5 and acts via this on the control piston 6 of the stator motor 7, which adjusts the stator control ring via the piston rod 8 . The return rod 10 is hinged to the lever 5 at point 9. The power transmission between the control piston 6 and the stator motor 7 takes place hydraulically via the pressure lines 11 and 12.

Von der Kolbenstange 8 des Leitradstellmotors 7 wird die 1.p-itradbewegung über den drehbar gelagerten Winkelhebel 13, die Stange 14 und die an ihr befestigte Kurvenscheibe 15 auf die Rolle 16 mit Stange 17 und von hier weiter auf den angelenkten Hebel 18 übertragen, der über eine Stange 19 mit dem Steuerkolben 20 des Laufradstellmotors 21 in Verbindung steht und diesen verstellt. Die Rückführung erfolgt über die Stange 22, den Winkelhebel 23, die Stange 24 und die an ihr befestigte Kurvenscheibe 25, die ihrerseits über die Rolle 26 und die Stange 27 am Gelenkpunkt 28 auf den Hebel 18 einwirkt. Die Kurvenbahnen 15 a und 25 a der Kurvenscheiben 15 und 25 sind so ausgebildet, daß der jeweilige Beharrungspunk#t mit der ao,99-Zuordnung gemäß der Kurve 1 (Fig. 1) übereinstimmt (der Einfachheit halber sind die Kurvenbahnen in den Schemata stets durch gerade Linien ersetzt).From the piston rod 8 of the stator motor 7 , the 1.p-itradbewegung is transmitted via the rotatably mounted angle lever 13, the rod 14 and the cam disk 15 attached to it to the roller 16 with rod 17 and from here to the articulated lever 18 , the is connected via a rod 19 to the control piston 20 of the impeller servomotor 21 and adjusts it. The return takes place via the rod 22, the angle lever 23, the rod 24 and the cam disk 25 attached to it, which in turn acts on the lever 18 via the roller 26 and the rod 27 at the pivot point 28. The cam tracks 15 a and 25 a of the cams 15 and 25 are designed so that the respective point of inertia # t corresponds to the ao, 99 assignment according to curve 1 (Fig. 1) (for the sake of simplicity, the cam tracks in the schemes are always replaced by straight lines).

Die bis hierher beschriebenen Teile entsprechen einer bekannten üblichen Regeleinrichtung, bei der die Laufradverstellung je nach der Geschwindigkeit, mit der die Leitradverstellung -eingeleitet wird, mehr oder weniger nacheilt, d. h. der Verstellvorgang a, (Fi,c, 1) mehr oder weniger von der Beharrungskurve 1 in Fig. 1 abweicht.The parts described up to this point correspond to a known, customary control device in which the impeller adjustment lags more or less depending on the speed at which the stator adjustment is initiated, ie. H. the adjustment process a, (Fi, c, 1) more or less of the steady curve 1 in Fig. 1 deviates.

Zur Begrenzung dieser Abweichung sind nun gemäß der Erfindung an geeigneter steile der Laufradrückführung der beschriebenen Einrichtung, beispielsweise an der Stange 24, die Kurvensäheiben 29 und 30 angebracht. Diese sind so ausgebildet, daß sie über die Rollen 31 und 32 und die Stangen 33 und 34 die Bewegungsfreiheit des Hebels 5 so einschränken, daß bei der jeweiligen Laufradstellung durch den Regler keine größere Leitradöffnung bewirkt werden kann, als sie der vorgegebenen Kurve 111 in Fig. 1 entspricht. In order to limit this deviation, according to the invention, the cam disks 29 and 30 are attached to a suitable steep incline of the impeller return of the device described, for example to the rod 24. These are designed in such a way that they restrict the freedom of movement of the lever 5 via the rollers 31 and 32 and the rods 33 and 34 in such a way that, in the respective impeller position, the regulator cannot produce a larger stator opening than the given curve 111 in Fig 1 corresponds to.

Da die Begrenzung der Bewegungsfreiheit des Hebels 5 nur im Falle einer Steuerbewegung des Reglers im Sinne einer Öffnung des Leitapparates wirksam sein muß, wird im folgenden ein solcher Steuervorgang an Hand der Fig. 2 a beschrieben.Since the limitation of the freedom of movement of the lever 5 only has to be effective in the case of a control movement of the regulator in the sense of opening the diffuser, such a control process is described below with reference to FIG. 2a.

Bei Absinken der Drehzahl infolge Anstieges der Turbinenbelastung bewegt sich der Punkt 4 des Hebels 5 unter dem Einfluß des Reglers 1 in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung nach oben. Dadurch schwenkt der Hebel 5 um den zunächst feststehenden Punkt 9 und bewegt den Steuerkolben 6 in Pfeilrichtung nach unten. Dieser gibt die Leitung 12 frei, und es fließt Drucköl auf die untere Seite des Kolbens des Leitradstellmotors 7, der über die Kolbenstange 8 das Leitrad in öffnendem Sinne verstellt. Mit der Bewegung des Leitrades wird über die Rückführstange 10 zugleich eine Aufwärtsbewegung (Pfeilrichtung) des Gelenkpunktes 9 eingeleitet, die über den Hebel 5 auf den Steuerkolben 6 übertragen wird und diesen in seine Ausgangs- bzw. Ruhestellung zurückführt. Die Einleitung des Steuervorganges durch den Hebel 5 kann zunächst nur so weit erfolgen, bis die Rolle 32 die Kurvenscheibe 30 berührt. Der Steuervorgang selbst dauert nur so lange, bis die Aufwärtsbewegung des Punktes 9 durch Berührung der Rolle 31 mit der Kurvenscheibe 29 begrenzt wird, wobei vorausgesetzt ist, daß die Steuerung des Leitrades so schnell erfolgt, daß beide Rollen 31 und 32 zum Anliegen an die Kurvenscheiben 29 und 30 kommen, ehe sich das Laufrad und somit auch die Kurvenscheiben 29 und 30 bewegt haben. In diesem Falle hat im Augenblick des Anliegens der beiden Rollen 31 und 32 an den Kurvenscheiben 29 und 30 der Hebel 5 auf Grund der Form der Kurvenscheiben 29 und 30 eine solche Lage, daß der Steuerkolben 6 in Ruhelage ist. Das Leitrad wird also nicht weiter geöffnet. Die seiner augenblicklichen Stellung zugehörige öffnung entspricht dem Wert, der sich für die Ausgangs-Laufradöffnung auf der Begrenzungskurve III in Fig. 1 ergibt. Ein überschreiten ist nicht möglich.When the speed drops as a result of the increase in the turbine load, point 4 of lever 5 moves upwards under the influence of controller 1 in the direction indicated by the arrow. As a result, the lever 5 pivots around the initially fixed point 9 and moves the control piston 6 downwards in the direction of the arrow. This releases the line 12, and pressure oil flows onto the lower side of the piston of the stator servomotor 7, which adjusts the stator wheel in an opening direction via the piston rod 8. With the movement of the stator an upward movement (direction of arrow) of the pivot point 9 is initiated via the return rod 10 , which is transmitted via the lever 5 to the control piston 6 and returns it to its starting or rest position. The initiation of the control process by the lever 5 can initially only take place until the roller 32 touches the cam disk 30. The control process itself only lasts until the upward movement of point 9 is limited by contact of roller 31 with cam 29 , provided that the control of the stator is so fast that both rollers 31 and 32 come to rest against the cam 29 and 30 come before the impeller and thus also the cams 29 and 30 have moved. In this case, at the moment when the two rollers 31 and 32 are in contact with the cams 29 and 30, the lever 5, due to the shape of the cams 29 and 30, is in such a position that the control piston 6 is in the rest position. The guide wheel is therefore not opened any further. The opening associated with its current position corresponds to the value that results for the output impeller opening on the limiting curve III in FIG. 1 . It is not possible to exceed it.

in Abhängigkeit von dem vorstehend beschriebenen Steuervorgang wird normalerweise inzwischen auch die, Verstellung des Laufrades eingeleitet sein. Dieser Vorgang geht in folgender Weise vor sich: Durch die öffnungsbewegung des Leitrades wird über den an der Kolbenstange 8 des Leitradstellmotors 7 angelenkten Winkelhebel 13 und die Stange 14 die Kurvenscheibe, 15 mit der Kurvenbahn 15 a nach rechts verschoben. Dadurch wird über die Rolle 16 die Stange 17 nach oben bewegt. Infolgedessen dreht sich der mit der Stange 17 verbundene Hebel 18 um den zunächst feststehenden Drehpunkt 28 und bewegt über die Stange 19 den Steuerkolben 20 in Pfeilrichtung abwärts, der damit den Zufluß des Drucköles zur Unterseite des Kolbens des Laufradstellmotors, 21 freigibt. Der Kolben des Laufradstellmotors 21 bewegt sich in Pfeilrichtung nach oben und öffnet über die Kolbenstange das Laufrad. Gleichzeitig bewegt der Kolben des Laufradstellmotors, 21 über die Stange 22 und den Winkelhebel 23 die Stange 24 und damit die an ihr befestigte Kurvenscheibe 25 mit der Kurvenbahn 25 a nach rechts. In Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung und der Form der Kurvenscheibe 25 bzw. der Kurvenbahn 25 a wird über die Rolle 26 und die Stange 27 der Drehpunkt 28 der Stange 18 nach oben bewegt, wodurch über den Hebel 18 und die Stange 19 der Steuerkolben 20 des Laufradstellmotors 21 in. Richtung auf seine Ruhelage zu bewegt wird. Gleichzeitig mit der Stange 24 bewegen sich die an ihr angebrachten Kurvenscheiben 29, 30 nach rechts und verändern die Begrenzung der Leitradöffnung auf den Wert, der auf der Kurve 111 in Fig. 1 zu der veränderten Laufradstellung gehört.Depending on the control process described above, the adjustment of the impeller will normally also have been initiated in the meantime. This process takes place in the following way: The opening movement of the stator is moved to the right via the angle lever 13 and the rod 14, which is hinged to the piston rod 8 of the stator motor 7, and the cam 15 with the cam track 15 a . As a result, the rod 17 is moved upwards via the roller 16. As a result, the lever 18 connected to the rod 17 rotates around the initially fixed pivot point 28 and moves the control piston 20 downwards in the direction of the arrow via the rod 19 , which thus releases the flow of pressure oil to the underside of the piston of the impeller actuator 21. The piston of the impeller servomotor 21 moves upwards in the direction of the arrow and opens the impeller via the piston rod. At the same time, the piston of the impeller servomotor 21 moves the rod 24 and thus the cam 25 attached to it with the cam track 25 a to the right via the rod 22 and the angle lever 23. In dependence on the respective position and the shape of the cam 25 and the cam track 25 a is about the roller 26 and the rod 27 of the rotary point 28 of the rod 18 moves upward, whereby via the lever 18 and the rod 19 of the control piston 20 of the Impeller servomotor 21 is moved in the direction of its rest position. Simultaneously with the rod 24, the cam disks 29, 30 attached to it move to the right and change the limitation of the stator opening to the value that corresponds to the changed impeller position on curve 111 in FIG. 1.

Die Begrenzungseinrichtung 29, 30, 31, 32, 33, 34 verhindert somit einwandfrei, daß eine Kombination von Leitrad- und Laufradöffnung eingestellt werden kann, die nicht auf der anschraffierten Seite der Kurve 111 in Fig. 1 liegt. Die maximale, Durchgangsdrehzahl kann daher nicht höher sein, als dem Punkt P auf der Kurve 111 in Fig. 1 entspricht.The limiting device 29, 30, 31, 32, 33, 34, thus preventing perfect, that a combination of Stator and impeller opening can be adjusted, which is not on the anschraffierten side of the curve 111 in FIG. 1. The maximum run-through speed can therefore not be higher than the point P on curve 111 in FIG. 1 .

Zur Vermeidung der übertragung zu großer Kräfte durch die Rolle 31 auf die Kurvenscheibe 29 bei Steuerbewegungen in öffnendem Sinne des Leitrades ist in die Stange 33 der Begrenzungseinrichtung in zweckmäßiger Weise die Druckfeder 33a eingeschaltet, die gegebenenfalls auch eine solche Beweau , ng des Kolbens des Leitradstellmotors 7 zuläßt, durch die über den Hebel 5 der Steuerkolben 6 so bewegt wird, daß eine entlastende Bewegung des Kolbens des Stellmotors 7 in Richtung auf seine Ruhelage eingeleitet wird.In order to avoid the transfer of great forces by the roller 31 on the cam 29 in control movements in openable sense of the stator of the limiting device is turned on, the compression spring 33a in an appropriate manner to the rod 33 which, where appropriate, such Beweau, the piston ng of Leitradstellmotors 7 allows, through which the control piston 6 is moved via the lever 5 so that a relieving movement of the piston of the servomotor 7 is initiated in the direction of its rest position.

Die Lage des Hebels 18 im Steuergestänge für die Laufradverstellung ist dadurch festgelegt, daß die Rollen 16 und 26 durch die Druckfedern. 17 a bzw. 27a an die Kurvenbahnen 15a bzw. 25a der Kurvenscheiben 15 bzw. 25 angedrückt werden. Da- durch ist der Hebel 18 aber nur einseitig geführt, weshalb er durch einen Eingriff von außen oder durch Festsitzen einer der Führungen oder Gelenke in eine solche Lage gebracht werden kann, daß eine oder beide Rollen 16, 26 von den Kurvenbahnen 15 a, 25a der Kurvenscheiben 15, 25 abgehoben und dadurch -eine gesonderte Steuerbewegung des Laufrades hervorrufen wird. Eine solche darf aber keine überschreitung der Kurve 111 in Fig. 1 zur Folge haben, da dies eine höhere maximale Drehzahl zufieße, als sie dem Punkt P der Kurve 111 in Fig. 1 entspricht. In Fig. 2 a ist ein überschreiten der Kurve Ill dadurch ausgeschlossen, daß durch die geeignete Ausbildung der Steuerung ein Abheben der Rollen 16 und/oder 26 eine Steuerbewegung des Laufrades nur in öff- nendem Sinne hervorrufen kann.The position of the lever 18 in the control linkage for the impeller adjustment is determined by the fact that the rollers 16 and 26 are supported by the compression springs. 17 a and 27a are pressed against the cam tracks 15a and 25a of the cam disks 15 and 25, respectively. As a result, however, the lever 18 is only guided on one side, which is why it can be brought into such a position by external engagement or by sticking one of the guides or joints that one or both rollers 16, 26 of the cam tracks 15 a, 25 a of the cam disks 15, 25 lifted and thereby cause a separate control movement of the impeller. However, this must not result in the curve 111 in FIG. 1 being exceeded, since this would result in a higher maximum speed than corresponds to the point P of the curve 111 in FIG. 1 . In FIG. 2a, exceeding the curve III is ruled out because the appropriate design of the control means that the rollers 16 and / or 26 can only cause a control movement of the impeller in an opening sense.

Bei der für den Fall B geltenden schematisch dargestellten Ausführung nach Fig. 2b ist irn Unterschied zu Fig. 2 a der Hebel 5 direkt am Regler 1 angelenkt, wobei die Stangen 2 und 3 entfernt sind. Dies hat zur Folge, daß gleichgerichtet-- Bewegungen der Regler 1 in Fig. 2 a und 2 b einander entgegengesetzte Bewegungen der durch sie betätigten Steuergestänge bewirken. Im Gegensatz zu Fall A (Fig. 2 a) mit direkter Steuerung des Leitradstellmotors erfordert die Ausführung nach Fall B (Fig. 2 b) mit direkter Steuerung des Laufradstellmotors eine Begrenzung dann, wenn der Regler die Turbine schließen will. Die genau gleiche Anordnung und Ausführung sämtlicher Teile der Begrenzungseinrichtung in den Fig. 2 a und 2 b setzt für ein Wirksamwerden der Begrenzungseinrichtung in beiden Fällen gleiche Bewegungsrichtung des Steuergestänges bei entgegengesetzter Reglerbewegung voraus. Diese Voraussetzung ist durch vorstehend beschriebene direkte Anlenkung des Hebels 5 am Regler 1 in Fig. 2b im Unterschied zur Ausführung nach Fig. 2 a erfüllt. Eine Bewegungsrichtung des Steuergestänges in öffnendem Sinne nach Fig. 2 a entspricht somit einer Bewegungsrichtung des Steuergestänges in schließendem Sinne nach Fig. 2b. Die vorhergehende Beschreibung de-, Vorganges für Fall A nach Fig. 2 a gilt nunmehr sinngemäß auch für den Vorgang nach Fig. 2 b (Fall B). Dies bezieht sich auch auf das Steuergestänge für den indirekt gesteuerten Teil, hier also des Leitrades, wobei jetzt aber im Falle eines Abhebens der Rollen 16 und/oder 26 eine zusätzliche öffnende Bewegung des Leitrades vermieden bzw. begrenzt werden muß.In the embodiment according to FIG. 2b, which is shown schematically for case B, in contrast to FIG. 2a, the lever 5 is hinged directly to the controller 1 , the rods 2 and 3 being removed. This has the consequence that gleichgerichtet-- movements of the controller 1 in Fig. 2 a and 2 b opposite to each other movements of the actuated control linkage they cause. In contrast to case A (Fig. 2 a) with direct control of the stator motor, the version according to case B (Fig. 2 b) with direct control of the impeller motor requires a limitation when the controller wants to close the turbine. Exactly the same arrangement and design of all parts of the limiting device in Figs. 2 a and 2 b is a force of the limiting device in both cases the same direction of movement of the control rod in the opposite movement controller beforehand. This requirement is fulfilled by the above-described direct articulation of the lever 5 on the controller 1 in FIG. 2b, in contrast to the embodiment according to FIG. 2a. A direction of movement of the control linkage in the opening sense according to FIG. 2 a thus corresponds to a direction of movement of the control linkage in the closing sense according to FIG. 2b. The foregoing description de-, operation for the case A of FIG. 2 a now applies, mutatis mutandis, for the operation of Fig. 2 b (case B). This also relates to the control linkage for the indirectly controlled part, in this case the stator, but now in the event of the rollers 16 and / or 26 lifting off, an additional opening movement of the stator must be avoided or limited.

Eine Möglichkeit, das Abheben der Rollen 16 und/oder 26 von den Kurvenbahnen 15 a bzw. 25 a der Kurverischeiben 15 bzw. 25 zu verhindern oder wenigstens auf einen kleinen Wert zu begrenzen, ist in Fig. 3 gezeigt, wo die Kurvenscheiben 15' und 25' in entsprechender Weise mit Kurvenbahnen 15 a' und 15b" bzw. 25a' und 25b' versehen sind. Diese Ausführung der Kurvenscheiben 15' und 25' kann sowohl für den Fall A als auch für den Fall B Anwendung finden. Vorzuziehen ist jedoch die Lösung nach Fig. 2a und 2b, weil bei ihr die Möglichkeit vorhanden ist, durch einen gesonderten Eingriff jede Kombinationa, und 99 auf der anschraffierten Seite der KurveIll zu verwirklichen, was für besondere Betriebszustände (z.B. Schwallsteuerung) unter Umständen von Vorteil oder sogar notwendig ist.One possibility of preventing the rollers 16 and / or 26 from lifting off the cam tracks 15 a or 25 a of the cam disks 15 or 25 or at least limiting it to a small value is shown in FIG. 3 , where the cam disks 15 ' and 25 'in a similar manner with cam tracks 15 a' are and 15b 'or 25a' and 25b '. This embodiment of the cam discs 15' and 25 'can also be found for the case B application both for the case A as. Preferable is However, the solution according to FIGS. 2a and 2b, because with it there is the possibility of realizing each combination a and 99 on the hatched side of curve III by a separate intervention, which may be advantageous or even for special operating conditions (e.g. surge control) necessary is.

Claims

PATENT APPLICATION- 1. Method for limiting the maximum throughput speed in double-regulated Kaplan turbines with a controller whose actuator only acts directly on the control of one of the two servomotors for the impeller and stator vane adjustment and where the adjustment of the other servomotor is dependent on the adjustment movement of the directly controlled part is derived, characterized in that when predetermined, but at most the maximum passage speed corresponding assignments between the stator opening (a.) and the impeller opening (q »due to excessive advance of the stator opening movement or the impeller closing movement the further opening or closing is initially prevented and then the further opening or closing depending on the lagging adjustment movement of the independently controlled servomotor is limited to predetermined assignments, at most the maximum through speed, until the opening advance respectively. the closing movement has taken on a permissible level again. 2. Limiting device for carrying out the method according to An-spoke 1, characterized by two cam disks (29, 30) arranged in the runner or stator return linkage and two rods (33 ) articulated on the control linkage for the stator or impeller actuator motor (7 or 21) , 34) with rollers (31, 32), of which one cam and -a rod are associated with each other role. 3. Device according to claim 2, characterized in that the one rod (33) with the piston of the Leit- or Laufradstea, motor (7 or 21) is directly connected and a compression spring (33 a) is switched on in this rod Their resilience prevents excessive forces from being transmitted from the actuating piston to the cam disk (29) and, if necessary, allows the actuating piston to move in such a way that the control piston (6 or 20) of the guide or control piston is controlled via a lever (5). Impeller actuator motor (7 or 21) in the sense of a relieving movement of the actuating piston in the direction of its rest position, controls. 4. Device according to one of claims 2 and 3, characterized in that the dependently controlled servomotor (21) is controlled by the directly controlled servomotor (7) via a lever (18) which is connected to the control piston (20 or 6) of the dependently controlled servomotor (21 or 7) and connected via two rollers (16, 26) on the cam tracks (15a, 25a) of two cam disks. (15, 25) , of which one cam disc (15) is arranged in the control linkage of the directly controlled servomotor (7) and controlled as a function of the directly controlled servomotor, the other (25) in the feedback of the dependently controlled servomotor (21) arranged and controlled as a function of the independently controlled servomotor (21), and which are arranged on opposite sides of the lever (18) , so that a pivoting of the lever (18) independent of the respective assignment of the cam disks (15, 25 ) is only possible in one direction of rotation is possible. 5. Device according to claim 4, characterized in that the rollers (16, 26) are articulated to the lever (18 ) by means of a respective rod (17, 27) and by the force of the pressure springs (17a, 27a) acting on the lever (18) are kept in constant operative connection with the cams (15, 25). 6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that the cam tracks (15a, 25a) are arranged so that lifting at least one of the grooves (16, 26) always controls an opening movement of the impeller or a closing movement of the stator . 7. Device according to spoke 4 or 5, characterized in that the Kurvonbahnen (15 a ', 25 a') are arranged so that a waste lift at least one of the rollers (16, 26) always a closing movement of the impeller or an opening movement of the stator and that controls the lifting of (b ', 25 b' 15) by in each case a further cam track so limited that a is too small impeller opening or excessive Leitradöffnung securely prevented. 8. Device according to one of claims 2 to 7, characterized by an additional device known per se, such as. B. od a spoiler, a device for supplying air. Like. Which when switching off the limiting device lowers the passage speed so far that higher passage speeds above a predetermined value are reliably prevented. Documents considered: German Patent No. 345 042; German Auslegeschrift, No. 1027 989. Earlier patents considered: German Patent No. 1 048 839.