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Rohrbruchsicherung Zusatz zur Patentanmeldung G 16528 XII / 43 g (Auslegeschrift
1048 112) Die Erfindung betrifft eine Rohrbruchsicherung gemäß Patentanmeldung
G 16528 XII/47g.
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In der Hauptpatentanmeldung ist eine Rohrbruchsicherung geschützt,
gemäß welcher die Rohrleitung nicht nur beim Überschreiten einer vorbestimmten Geschwindigkeit
der Strömung darin abgesperrt wird, sondern auch dann, wenn die Strömung sich schneller
als um ein vorbestimmtes Maß beschleunigt.
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Die Erfindung betrifft eine besonders vorteilhafte Ausführung dieser
Rohrbruchsicherung nach der Hauptpatentanmeldung. Die erfindungsgemäße Rohrbruchsicherung
zeichnet sich dadurch aus, daß das Fühlerorgan mit einer einstellbaren Stabilisierungseinrichtung
verbunden ist und daß ein Verdrängungsorgan in einem mit Flüssigkeit gefüllten Gehäuse
beweglich angeordnet ist, welches einen einstellbaren Katarakt enthält, wobei das
Gehäuse mit dem Verdrängungsorgan als nachgiebige Kupplung zwischen dem Fühlerorgan
und dem Auslöseorgan eingeschaltet oder der Stabilisierungseinrichtung als Dämpfung
zugeordnet ist.
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Für die vorliegende Erfindung wird Schutz nur im Rahmen der Hauptpatentanmeldung
beansprucht. Die Erfindung ist nachstehend in einigen Ausführungsbeispielen an Hand
der Fig. 1 bis 11 näher beschrieben. Hierbei ist Fig. 1 eine Seitenansicht eines
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Apparatur, Fig. 2 ein Grundriß der Apparatur
nach Fig. 1, Fig.3 eine Ansicht in Strömungsrichtung auf die Apparatur nach Fig.1,
teilweise im Schnitt gezeichnet, Fig. 4 und 5 ein Längs- bzw. Querschnitt durch
einen Öldämpfer, und zwar entlang den Schnittlinien B-B bzw. A-A, Fig. 6 und 7 ein
Aufriß bzw. - Grundriß einer Variante der Apparatur nach Fig. 1 bis 3, Fig. 8 eine
Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Apparatur,
Fig. 9 ein Grundriß der Apparatur nach Fig. 8, Fig. 10 eine Ansicht in Strömungsrichtung
auf die Apparatur nach Fig. 8, im Schnitt längs der Linie C-C gezeichnet, Fig. 11
ein Querschnitt durch ein Verzögerungsorgan der Apparatur nach Fig. 8 bis 10, längs
der Linie D-D.
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In der beispielsweisen Ausführung der Apparatur gemäß der vorliegenden
Erfindung nach Fig. 1 bis 3 ist dieselbe zur Überwachung einer Druckwasserleitung
1 eingerichtet und auf einem Flanschring 2 mit den Schrauben 3 befestigt und druckwasserfest
abgedichtet. Der Flanschring 2 umschließt eine Öffnung 4 in der Rohrleitung 1, durch
welche die beiden Fühlorgane der Apparatur, hier zwei Pendelstangen 5 bzw. 6, in
den Wasserstrom hineinragen, der in Pfeilrichtung 7 durch die Rohrleitung 1 fließt.
Eine Abweiserplatte 8 ist in Strömungsrichtung vor den Pendelstangen 5, 6 im Strom
angeordnet, um irgendwelche Fremdkörper von diesen beiden Fühlorganen fernzuhalten.
Die beiden Pendelstangen 5, 6 sind hier ungleich lang, was zwar eine bevorzugte,
aber keine notwendige Maßnahme darstellt, und tragen je eine Prallplatte
9 bzw. 10, die hier ebenfalls ungleiche Flächengröße aufweisen. Durch
geeignete Wahl der Länge der Pendelstangen 5, 6 gegenüber ihrer gemeinsamen Drehachse
11 sowie durch die Flächengröße der Prallplatten 9, 10 kann das seitens der Strömung
an den Pendelstangen 5, 6 hervorgerufene Drehmoment um die Achse 11 in weiten Grenzen
geändert und den jeweiligen Bedingungen angepaßt werden. In der beispielsweisen
Ausführung nach Fig. 1 bis 3 ist das auf die Pendelstange 5 wirkende Drehmoment
wesentlich größer als das Drehmoment der Pendelstange 6.
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Die Pendelstangen 5, 6 sind durch die Augen 12 bzw. 13 und die- Keile
14 bzw. 15 mit je einem Drehzapfen
16 bzw. 17 fest verbunden;:
die koaxial zur Drehachse 11 angeordnet, aber unabhängig voneinander drehbar sind.
Die Drehzapfen 16, 17 sind in den Büchsen 18 bzw. 19 gelagert, die beidseits im
Gehäuse 20 befestigt sind. Dieses Gehäuse 20 besitzt einen vollständig geschlossenen
Innenraum 21, der nur nach unten über die Öffnung 4 mit der Druckrohrleitung 1 in
Verbindung steht, also druckdicht ausgebildet sein muß. Aus diesem Grunde ist an
den Drehzapfen 16, 17 je ein konischer Rand 22 bzw. 23 vorgesehen, der ventilsitzartig
auf je einer Kegelfläche in den Büchsen 18 bzw. 19 aufsitzt und gegen diese gedrückt
wird. Der axiale Druck auf die beiden Drehzapfen 16, 17 wird seitens einer Druckfeder
24 ausgeübt, die in einer axialen Bohrung 25 des Drehzapfens 16 angeordnet ist und
gegen einen in die Bohrung 25 hineinragenden Fortsatz 26 des Drehzapfens 17 drückt.
Die Bohrung 25 steht ferner über Öffnungen (nicht gezeichnet) mit dem Innenraum
21 in Verbindung, ist also beim Betrieb der Apparatur mit Druckwasser gefüllt, was
den axialen Druck der konischen Ränder 22,23 gegen die Dichtungsflächen in
den Büchsen 18 bzw. 19 erhöht. Auf diese Weise ist eine stopfbüchsenlose Dichtung
der aus dem Innenraum 21 nach außen führenden Drehzapfen 16, 17 gewährleistet. Diese
stopfbüchsenlose Achsdurchführung stellt zwar eine bevorzugte Maßnahme dar, kann
aber auch durch andere bekannte Konstruktionselemente (z. B. Manschette, Federrohr,
O-Ring) ersetzt werden.
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Am Drehzapfen 16 ist außerhalb des Gehäuses 20 mit dem Stift 27 eine
Nabe 28 der Schiene 29 fest verbunden, die wegen des abgebogenen Teils 30 einen
horizontalen Arm in .der zur Rohrleitung 1 senkrecht stehenden Mittelebene der Apparatur
bildet. Bewegt sich die Pendelstange 5 unter der Wirkung der Strömung in Richtung
des Pfeiles 7, so wird der horizentale Arm 29 über den Drehzapfen 16 in Richtung
des Pfeiles 31 gehoben. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, bilden die Pendelstange 5 und
der horizontale Arm 29 miteinander einen Winkel von etwa 90°.
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Auf der Schiene 29 ist ein vorderer und ein hinterer Halteklotz 32
bzw. 33 befestigt. Diese beiden Halteklötze 32, 33 tragen je einen Bolzen 34 bzw.
35, die als Führung für eine quer angeordnete Zahnstange 36 und gleichzeitig für
die Schraubenfedern 37 bzw. 38 dienen. Die Federn 37, 38 drücken die Zahnstange
36 normalerweise gegen die Köpfe der beiden Bolzen 34 bzw. 35. Im Bereich zwischen
den Halteklötzen 32, 33 ist auf der Schiene 29 ein Laufgewicht 39 längsverschiebbar
angeordnet, an dem eine nach aufwärts ragende Lasche 40 mit einem Querriegel angebracht
ist, welcher Querriegel über die Zahnstange 36 greift und normalerweise in einer
der Zahnlücken einrastet. Somit wird das Laufgewicht 39, solange die Zahnstange
36 unter dem Druck der Federn 37, 38 an den Köpfen der Bolzen 34, 35 anliegt, an
einer Bewegung längs der Schiene 29 in Pfeilrichtung 41 verhindert, da die steilen
Zahnflanken den Querriegel der Lasche 40 hemmen; dagegen ist eine Bewegung
entgegen der Pfeilrichtung 41 möglich. Der hintere Halteklotz 33 stellt gleichzeitig
einen Endanschlag für das Laufgewicht 39 dar.
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Am Laufgewicht 39 greifen zwei verschiedene Kräfte an, die bestrebt
sind, dasselbe längs der Schiene 29 zu verstellen. Die eine dieser Verstellkräfte
wird von der Schraubenfeder 42 ausgeübt, die das Laufgewicht 39 in Richtung auf
den Halteklotz 32 zieht, also entgegen der Pfeilrichtung 41. Die zweite Verstellkraft
rührt vom Hebel 43 her, der mit dem um den räumlich festen Drehpunkt 45 schwenkbaren
Hebel 44 und den Hebeln 46 und 47 ein Gestänge bildet, das mit der Nabe 48 und dem
Stift 49 am Drehzapfen 17 befestigt ist und über denselben von der Pendelstange
6 aus betätigt wird. Die Pendelstange 6 ist unter der Wirkung der Strömung auf die
Prallplatte 10 bestrebt,- sich in Pfeilrichtung 7 zu bewegen, was eine der Hebelübersetzung
entsprechende Verstellkraft am Hebel 43 in Pfeilrichtung 41 ergibt, also eine der
Wirkung der Feder 42 entgegengerichtete Verstellkraft. Das Gestänge 43 bis 48 ist
hier als Wegübersetzung und Kraftübersetzung ausgebildet, was zwar eine bevorzugte,
aber keine notwendige Maßnahme darstellt. Wie bereits erwähnt, kann aber die Verstellkraft
in Pfeilrichtung 41 seitens des Hebels 43, selbst wenn sie gegenüber der Rückstellkraft
seitens der Feder 42 überwiegt, keine Verstellung des Laufgewichtes 39 bewirken,
solange dessen Querriegel 40 im Eingriff mit der Zahnstange 36 steht.
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Parallel zu dem von der Schiene 29 gebildeten horizontalen Arm verläuft
der Auslösehebel 50, der an einem Drehzapfen 51 befestigt und mit diesem
in einem Lagerbock 52 drehbar gelagert ist. In seiner Ruhelage stützt sich der Auslösehebel
50 gegen einen Anschlag 53 am Gehäuse 20, gegen den er infolge des Gewichtes 54
gedrückt wird. Am Auslösehebel 50 ist ein Druckstift 55 befestigt, der sich beim
Hochheben des Auslösehebels 50 vom Anschlag 53 etwa in der Pfeilrichtung 56 bewegt
und dabei die Auslösung der (nicht gezeichneten) Schnellabsperreinrichtung (z. B.
eine Drosselklappe) über einen Verstärker, z. B-. eine gespannte Kippfeder oder
eine Kippwaage bewirkt, aber erst nachdem der Auslösehebel 50 eine vorgegebene Winkelbewegung
um seinen Drehzapfen 51 ausgeführt hat. Der Auslösehebel 50 ist mit dem horizontalen
Arm der Pendelstange 5, also mit der Schiene 29, 30 über eine Kupplung 57 verbunden,
die ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Apparatur darstellt. Diese Kupplung
57 bildet keine starre Verbindung zwischen der Schiene 29 und dem Auslösehebel 50,
sondern ist derart ausgestaltet, daß sie nur Kraftimpulse übertragen kann, und zwar
nur solche, deren Anstiegssteilheit einen vorgegebenen und einstellbaren Mindestwert
übersteigt. Kraftimpulse geringerer Anstiegssteilheit, sowie eine Dauerkraft können
also vom horizontalen Arm über die Kupplung 57 auf den Auslösehebel 50 nicht übertragen
werden, vielmehr werden dieselben innerhalb der Kupplung 57 verbraucht.
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Die Kupplung 57 besteht in der in Fig. 1 dargestellten beispielsweisen
Ausführung aus einem sogenannten Ölkatarakt, nämlich einem allseits geschlossenen
ölgefüllten Zylinder 58, längs dem ein Kolben 59 saugend verschiebbar ist mit .einer
Geschwindigkeit, die von dem Ölstrom abhängt, der zwischen den beiden Öffnungen
60, 61 und durch den Seitenkanal 62 fließen kann. Dieser Ausgleichs-Ölstrom ist
durch die Justierschraube 63 einstellbar. Der Zylinder 58 ist über ein Gelenk mit
der Schiene 29 und der Kolben 59 ebenfalls über ein Gelenk mit dem Auslösehebel
50 verbunden. Ist der Ausgleichs-Ölstrom im Seitenkanal 62 durch die Schraube
63 sehr stark gedrosselt, so werden bereits Kraftimpulse relativ kleiner Anstiegssteilheit
übertragen, d. h., bereits ein relativ langsames Heben der Schiene 29 und des Zylinders
58 wird auf den Kolben 59 und den Auslösehebel 50 übertragen. Ist dagegen der Ölausgleich
über den weit geöffneten Seitenkanal 63 sehr rasch wirksam, dann bedarf es eines
Kraftimpulses großer Anstiegssteilheit, d. h. eines relativ raschen Hebens der Schiene
29, damit der Kolben 59 und
damit der Auslösehebel 50 aus seiner
Ruhelage bewegt werden. Außer vom Ölausgleichsweg in der Kupplung 57 hängt das Ansprechen
des Auslösehebels 50 auch noch von dem Druck desselben auf die Auflage 53, also
von der Stellung des Gewichtes 54 ab. Somit kann durch die Justierschraube 63 und
das Gewicht 54 die Kopplung zwischen dem Auslösehebel 50 und dem horizontalen Arm
der Pendelstange 5 innerhalb gegebener Grenzen eingestellt werden.
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Am Auslösehebel 50 ist eine nach abwärts ragende Zunge 64 vorgesehen,
die auf eine Querlasche 65 genau in der Mitte der Zahnstange 36 ausgerichtet ist,
in der Ruhelage der Apparatur aber, wie aus Fig. 1 ersichtlich, von dieser Querlasche
65 einen bestimmten Abstand besitzt. Die Zunge 64 dient als Anschlag für die Querlasche
65 für den Fall, daß die Schiene 29 samt Zahnstange 36 langsam angehoben wird, während
der Auslösehebel 50 in seiner Ruhelage verharrt, was zu einer Verschiebung der Zahnstange
36 auf ihren Führungsbolzen 34, 35 entgegen der Wirkung der Federn 37, 38 führt
und eine Freigabe des in der Zahnstange 36 eingerasteten Querriegels 40 zur Folge
hat.
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Im normalen Betriebszustand, also bei stationären Strömungsverhältnissen
in der Druckrohrleitung 1 befindet sich die Pendelstange 5 stets in der in Fig.
1 angedeuteten angenähert senkrechten Lage und das Laufgewicht 39 in einer Stellung
längs der Schiene 29 derart, daß das von der Strömung ausgeübte Drehmoment um die
Drehachse 11 durch das entgegenwirkende Drehmoment des Laufgewichtes 39 gerade kompensiert
wird. Tritt in dieser Ruhelage plötzlich eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit,
also eine Beschleunigung in der Druckrohrleitung 1 auf, die innerhalb der beim Betrieb
vorgesehenen Grenzen bleibt, z. B. beim Anfahren einer weiteren Turbine, so bewegt
sich die Pendelstange 5 mit einer von der Beschleunigung der Strömung bestimmten
Winkelgeschwindigkeit in Pfeilrichtung 7, also der horizontale Arm 29 in Pfeilrichtung
31. Die Kupplung 57 und das Gewicht 54 sind jedoch derart eingestellt, daß die Kraftwirkung
auf den Kolben 59 nicht ausreicht, um den Auslösehebel 50 von dessen Auflage 53
abzuheben, so daß keine Bewegung des Druckstiftes 55 erfolgt. Ebenso verbleibt die
Zunge 64 in ihrer Ruhelage und bewirkt, sobald die Auslenkung des horizontalen Arms
29 einen bestimmten Betrag erreicht, daß die Zahnstange 36 längs ihrer Führungsbolzen
34, 35 in Richtung auf die Schiene 29 gedrückt, also der Querriegel 40 des Laufgewichtes
39 freigegeben wird. Dieses Laufgewicht 39 steht aber unter der Wirkung einer Verstellkraft
in Richtung des Pfeiles 41 seitens des Hebelgestänges 43 bis 48, entsprechend der
durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit an der Pendelstange 6 auftretenden Drehmomentenvergrößerung.
Das Laufgewicht wird somit längs des horizontalen Armes 29 so lange in Pfeilrichtung
41 verschoben, bis die Verstellkraft angenähert durch die Feder 42 wieder kompensiert
ist. Dabei vergrößert sich aber auch das Drehmoment des Laufgewichtes 39 auf der
Schiene 29 und bewirkt eine Zurückstellung der Pendelstange 5 in die angenähert
senkrechte Lage. Gleichzeitig mit der dabei vor sich gehenden Abwärtsbewegung des
horizontalen Armes 29 entgegen der Pfeilrichtung 31 kann die Zahnstange 36 in ihre
Ruhelage zurückkehren, womit der Querriegel 40 wieder einrastet und das Laufgewicht
in seiner neuen Ruhelage festgehalten wird. Damit ist aber beim neuen stationären
Strömungszustand die Ruhelage wieder erreicht, die sich gegenüber der ersten Ruhelage
lediglich dadurch unterscheidet, daß nunmehr die Pendelstange 6 eine andere Lage
zur Pendelstange 5 einnimmt und das Laufgewicht 39 in Richtung des Pfeiles 41 längs
der Schiene 29 verschoben ist.
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Wird die eben beschriebene Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit in
der Druckrohrleitung 1 wieder rückgängig gemacht, z. B. beim Abschalten einer Turbine,
so sinkt das Drehmoment seitens der beiden Pendelstangen 5 und 6, also senkt sich
anfangs der horizontale Arm 29 entgegen der Pfeilrichtung 31. Aber gleichzeitig
überwiegt nunmehr die Rückstellkraft der Feder 42 auf das Laufgewicht 39 und zieht
dasselbe in seine frühere Stellung zurück, was durch die Zahnstange 36 und den Querriegel
40 nicht verhindert wird, da die Zähne der Zahnstange 36 sägezahnartig gestaltet
sind, also der Querriegel 40 über dieselben entgegen der Pfeilrichtung 41 hinweggleiten
kann. Mit der Rückstellung des Laufgewichtes 39 in die frühere Stellung wird dessen
Gegendrehmoment gegenüber dem Drehmoment der Pendelstange 5 reduziert, womit die
Pendelstange 5 wieder ihre angenähert senkrechte Lage einnimmt und die frühere Ruhelage
der Apparatur wieder erreicht ist.
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Tritt aber - entgegen dem oben behandelten Fall -eine plötzliche Beschleunigung
der Strömung auf, die über die betriebsmäßig vorgesehenen Werte hinausgeht, z. B.
bei einem Rohrbruch, dann erfolgt ein wesentlich schnelleres Heben des horizontalen
Armes 29 der Pendelstange 5, und der Kraftimpuls auf den Zylinder 58 der Kupplung
57 kann vom Ölausgleich nicht mehr aufgenommen werden. Vielmehr wirkt durch die
größere Anstiegssteilheit des Kraftimpulses eine Kraft auf den Kolben 59, die zum
Abheben des Auslösehebels 50 von seiner Auflage 53 ausreicht. Damit hebt sich aber
auch die Zunge 64, und die normalerweise durch dieselbe bewirkte Freigabe des Querriegels
40 und damit des Laufgewichtes 39 unterbleibt, so daß die kompensierende Wirkung
der Pendelstange 6 über das Gestänge 43 bis 48 auf den horizontalen Arm 29 nicht
wirksam werden kann. Der Arm 29 wird deshalb in Pfeilrichtung 31 weiter angehoben,
ebenso der Auslösehebel 50, bis schließlich die dadurch verursachte Bewegung des
Druckstiftes 55 in Pfeilrichtung 56 zur Auslösung der Schnellabsperrungseinrichtung,
z. B. einer Drosselklappe für die Druckrohrleitung führt. Auf der Schiene 29 ist
außerdem die Lage des Halteklotzes 33 so gewählt, daß das Laufgewicht 39 bei voll
belasteter Druckwasserleitung also bei der im Betrieb möglichen Höchstgeschwindigkeit
der Strömung (Vollast sämtlicher Turbinen) seitens des Gestänges 43 bis 48 entsprechend
dem durch die Strömungsgeschwindigkeit an der Pendelstange 6 auftretenden Drehmoment
bis an diesen zurückgeschoben wird.
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Bei einem weiteren Geschwindigkeitsanstieg gleich welcher Größe (Rohrbruch
bei Vollast) wird das Kompensationsglied durch den Halteblock 33 blockiert, so daß
bei genügender Auslenkung der Schiene 29 in Pfeilrichtung 31 die Zahnstange 36,
durch die Zunge 64, den Querriegel 40 am Laufgewicht 39 wohl frei gibt, dieses Laufgewicht
aber nicht mehr weiter in Pfeilrichtung 41 geschoben werden kann. Dadurch wird die
Schiene 29 auch bei kleinstem Geschwindigkeitsanstieg, selbst wenn dieser mit einer
Beschleunigung, die unter dem an der Kupplung 57 eingestellten Mindestwert liegt,
in Pfeilrichtung 31 weiterbewegt, wobei nach der totalen Einfederung der
beiden Federn 37, 38 durch die Zunge 64 und die Querlasche 65 der Auslösehebel 50
mit der Schiene 29 in Pfeilrichtung
31 mitbewegt wird und so über
den Druckstift 55 die Auslösung der Schnellabsperreinrichtung der Druckleitung eingeleitet.
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Beim Betrieb von Apparaturen der an Hand von Fig. 1 bis 3 beschriebenen
Bauart hat sich gezeigt, daß unter bestimmten Betriebsbedingungen auf die Prallplatten
9 und 10 an den Pendelstangen 5 bzw. 6 Druckstöße und Wirbelfäden der Strömung einwirken
können. Diese Druckstöße haben ein unruhiges Arbeiten der Apparatur zur Folge und
sind unerwünscht. Eine Beseitigung der Einwirkung solcher Druckstöße auf den Horizontalarm
29 der ersten Pendelstange 5 und auf das Gestänge 43 bis 48 der zweiten Pendelstange
6 kann durch je einen am Drehzapfen 16 bzw. 17 angebrachten Öldämpfer erfolgen.
Je nach Größe der Druckstöße kann entweder nur am ersten oder auch an beiden Drehzapfen
ein solcher Öldämpfer vorgesehen werden.
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Die Fig. 4 und 5 zeigen eine beispielsweise Ausführung eines geeigneten
Öldämpfers am Drehzapfen 16 der Pendelstange 5. Dieser Drehzapfen 16 ist hier verlängert
und ragt durch die aus Bodenteil 66 und Deckel 67 bestehende Öldämpferdose hindurch.
Der Bodenteil 66 bildet mit einem Fortsatz 68 zugleich die Lagerbüchse für den Drehzapfen
16 und ist an der Seitenwand des Gehäuses 20 befestigt. Das aus dem Deckel 67 herausragende
Ende des Drehzapfens 16 trägt die Nabe 28 für den horizontalen Arm 29.
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Der Innenraum der Öldämpferdose ist durch die beiden feststehenden,
am Deckel 67 befindlichen Trennwände 69 und 70 in eine obere und eine
untere Kammer geteilt, in deren jeder sich ein radialer Drehflügel 71 bzw. 72 bewegt.
Diese Drehflügel sitzen beidseits an einer auf dem Drehzapfen 16 festgekeilten Büchse
73, werden also beim Verstellen der Pendelstange 5 hin- und herbewegt. Die obere
und untere Kammer des Innenraumes der Dämpferdose sind ölgefüllt und stehen miteinander
über je einen Kanal 74 und 75 in den Trennwänden 69 bzw. 70 in Verbindung. Durch
je eine Regulierschraube 76 bzw. 77 kann der Durchflußquerschnitt der beiden Kanäle
74 bzw. 75 verkleinert werden. Die Ölfüllung der oberen und unteren Kammer erfolgt
über geeignete verschließbare Öffnungen, ebenso die Entlüftung derselben. Der Innenraum
des Öldämpfers ist durch die :Manschetten (oder O-Ringe) 78 und 79 abgedichtet.
Ferner ist im Fortsatz 68 ein Ringkanal 80 mit einem Ablauf 81 vorgesehen, um Sickerwasser
bzw. Sickeröl aus dem Innenraum des Gehäuses 20 bzw. des Öldämpfers abzuleiten.
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In der Ruhelage der Pendelstange 5 (Fig. 1) befinden sich die Drehflügel
71, 72 etwa in der in Fig. 5 angegebenen Stellung. Jede plötzliche Auslenkung der
Pendelstange 5 durch einen Druckstoß; Wirbelfaden od. dgl. wird durch den entsprechend
eingestellten freien Querschnitt der Ölkanäle 74, 75 gedämpft, während einer weniger
stoßartigen Auslenkung kein merklicher Widerstand entgegensteht. Die Dämpfung ist
also durch die beiden Regulierschrauben 76, 77 veränderbar und wird beim Betrieb
der Apparatur nach Fig. 1 bis 3 auf einen geringeren Wert eingestellt als die Dämpfung
im Ölkatarakt 57 (Fig. 1).
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Der an Hand von Fig. 4 und 5 beschriebene Öldämpfer kann bei entsprechender
Dimensionierung und Einregulierung die in Fig. 1 vorgesehene, nur Kraftimpulse übertragende
Kupplung 57 ersetzen. Eine derartige beispielsweise Ausführung ist in. den Fig.
6 und 7 dargestellt, wobei der vom horizontalen Arm 29 bei Verstellung in Pfeilrichtung
31 betätigte Auslösemechanismus für die Schnellabsperreinrichtung fortgelassen ist,
da dieselbe wie in Fig. 1 bis 3 oder auch in anderer geeigneter Art ausgebildet
sein kann.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 und 7 sind beide Drehzapfen 16,
17 mit je einem Öldämpfer 82 bzw. 83 versehen. Die Öldämpfer weisen hier die in
Fig. 4 und 5 dargestellte Bauart auf, können aber auch anders ausgebildet sein.
Im übrigen entspricht die Apparatur ganz jener der Fig. 1 bis 3, bis auf die hier
entbehrlichen Bauteile 34 bis 38 und 50 bis 65, da von der Lasche 40 auf dem Laufgewicht
39 unmittelbar der Auslösemechanismus, beispielsweise dessen Hebel 84 (Fig. 6) betätigt
wird, sobald die Winkelverstellung des horizontalen Armes 29 in Pfeilrichtung 31
hierfür ausreicht. Um zu erreichen, daß nur dann eine zur Betätigung der Auslösung
ausreichende Winkelverstellung des horizontalen Armes 29 erfolgt, wenn die Beschleunigung
der Strömung einen vorgegebenen Höchstwert überschreitet, ist eine unterschiedliche
Justierung der beiden Öldämpfer 82 und 83 erforderlich.
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Der Öldämpfer 82, der mit der Pendelstange 5 zusammenwirkt, wird beispielsweise
derart eingestellt, daß er die unerwünschten Druckstöße der Strömung auf die Prallplatte
9 ausgleicht, also Kraftimpulse großer Flankensteilheit, aber kleiner Amplitude
stark dämpft. Dagegen werden Kraftimpulse großer Amplitude, sobald sie eine vorgegebene
Anstiegssteilheit übertreffen, auf den horizontalen Arm 29 übertragen und verursachen
dessen Winkelverstellung in Pfeilrichtung 31, falls keine Gegenwirkung erfolgt.
Solange sich aber das Laufgewicht 39 im Bereich zwischen den beiden Anschlägen 32,
33 befindet, erfolgt eine solche Gegenwirkung durch dessen Verschiebung in Pfeilrichtung
41 mittels des Hebelgestänges 43 bis 48 seitens der Pendelstange 6. Dabei ist der
auf die Pendelstange 6 wirkende Öldämpfer 83 derart einreguliert, daß im Bereich
der normalen Strömungsgeschwindigkeit die bei einer Beschleunigung der Strömung
innerhalb des betriebsmäßig zulässigen Intervalles resultierende Verschiebung des
Laufgewichtes rasch genug erfolgt, um eine sofortige Kompensation des in Pfeilrichtung
31 wirkenden Drehmomentes am horizontalen Arm 29 zu erwirken, also eine Winkelverstellung
desselben und eine Betätigung der Auslösung zu verhindern. Ist jedoch die Beschleunigung
der Strömung höher, als dem vorgegebenen Höchstwert entspricht, also die Anstiegssteilheit
der Kraftimpulse auf die Pendelstangen 5 und 6 entsprechend größer, dann bewirkt
die unterschiedliche Einstellung der Öldämpfer 82 und 83 eine Verzögerung der Kompensation
seitens des Laufgewichtes 39, und die Winkelverstellung des horizontalen Armes 29
reicht zu einer Betätigung der Auslösung 84 über die Lasche 40 aus.
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Liegt jedoch im Ruhezustand der Pendelstange 5 (stationäre Strömung
in der Druckleitung) das Laufgewicht 39 am Halteklotz 33 an (bei Vollast aller Turbinen),
ist bei einem weiteren Geschwindigkeitsanstieg der Strömung, gleichgültig mit welcher
Beschleunigung derselbe erfolgt (Rohrbruch bei Vollast), eine weitere Kompensation
der Drehmomentvergrößerung am Drehzapfen 16 nicht mehr möglich. Infolgedessen wird
in diesem Fall die Schiene 29 sofort in Pfeilrichtung 31 ausgelenkt und über die
Lasche 40 die Auslösung 84 der Schnellabsperreinrichtung betätigt.
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Die Fig. 8 bis 11 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Apparatur, ebenfalls aufgebaut auf einem auf der Druckleitung 1 aufgeschweißten
Flanschring
2 mit den Schrauben 3 befestigt und druckwasserfest abgedichtet. Der Flanschring
2 umschließt eine Öffnung 4 in der Druckleitung 1, durch welche die Pendelstange
90 mit dem Stauteller 91 in den Wasserstrom hineinragt, der in Pfeilrichtung 7 durch
die Druckleitung 1 fließt. Eine Abweiserplatte 8 ist in Strömungsrichtung 7 vor
der Pendelstange 90 angeordnet, um irgendwelche im Wasser mitschwimmende Fremdkörper
von dieser fernzuhalten. Die Pendelstange 90 ist durch die Nabe 92 und den Keil
93 mit der Welle 94 fest verbunden. Die Welle 94 ist in den Büchsen 95 und 96 gelagert,
die beidseitig im Gehäuse 97 befestigt sind. Dieses Gehäuse 97 besitzt einen vollständig
geschlossenen Innenraum 98, der nur nach unten über die Öffnung 4 mit der Druckleitung
1 in Verbindung steht, also druckdicht ausgebildet sein muß. Aus diesem Grunde ist
die Büchse 95 mit einem geschlossenen Boden ausgeführt und der Hohlraum 99 über
den Kanal 100 mit dem Gehäuseinnern 98 verbunden, wodurch ein in Pfeilrichtung 101
auf die Welle 94 wirkender axialer Druck entsteht. Dieser axiale Druck wird durch
die Büchse 96 an der Schulter 102 der Welle 94 abgefangen. In diese Büchse 96 ist
eine gegen den Wasserdruck wirkende Dichtung 103 eingebaut. Diese Dichtung 103 kann
weggelassen werden, wenn die Schulter 102 konisch ausgeführt wird, wodurch eine
ventilsitzartige, metallische Abdichtung entsteht.
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Mit der durch die Büchse 96 hindurchgeführten Welle 94 ist auch der
Drehflügel 104 des Verzögerungsorgans 105 durch den Keil 106 fest verbunden, so
daß dieser Drehflügel 104 jede Bewegung der Pendelstange 90 mitmacht. Dabei bewegt
sich dieser Drehflügel 104 in dem allseitig geschlossenen und mit Öl gefüllten Gehäuse
107 des Verzögerungsorgans 105, das seinerseits mit dem Boden auf einem an der Büchse
96 vorstehenden Auge 108 und mit dem Deckel 109 auf der Welle 94 drehbar gelagert
ist. Der Innenraum dieses Gehäuses 107 ist durch die beiden mit dem Deckel 109 ein
Stück bildenden Wänden 110 und 111 in zwei Räume getrennt, wobei diese Räume durch
die Bohrungen 112 und 113 miteinander in direkter Verbindung stehen. Durch die Regulierstifte
114 und 115 kann der freie Ouerschnitt dieser Bohrungen 112 und 113 verändert werden.
Am Drehflügel 104, der diese beiden Räume nochmals in je zwei Kammern unterteilt,
sind die beiden Rückschlagventile 116 und 117 eingebaut, die bei einer Drehung des
Flügels 104 im Gegenuhrzeigersinn geschlossen bleiben, so daß das Öl durch die beiden
Bohrungen 113 und 112 strömt, und sich bei einer Drehung im Uhrzeigersinn durch
den entstehenden Öldruck öffnen, so daß der Ölausgleich zum Teil auch durch diese
Ventile 116 und 117 erfolgt, wodurch sich solche Drehungen des kleineren Widerstandes
wegen rascher vollziehen, was eine bevorzugte, aber nicht notwendige Maßnahme darstellt.
Im Boden des Gehäuses 107 und im Deckel 109 sind je eine Dichtung 118 und 119 gegen
das Öl im Innenraum des Gehäuses 107 eingebaut.
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Außerhalb des Deckels 109 ist durch den Keil 120 noch der Hebel 121
fest mit der Welle 94 verbunden. Auf diesem Hebel 121 sitzt der Halter 122, der
zwischen den beiden Punkten 123 und 124 verschoben werden kann, wodurch die Zugkraft
der Feder 125, die an diesem Halter 122 und an dem mit dem Gehäuse 97 fest verbundenen
Arm 126 befestigt ist, verändert werden kann. Bei genügend großer Auslenkung des
Hebels 121 in Pfeilrichtung 137 stößt dieser gegen den am Deckel 109 des Verzögerungsorgans
105 angebrachten verstellbaren Anschlagbolzen 127. Mit dem Gehäuse 107 des Verzögerungsorgans
105 ist weiterhin der Gehäusehebel 128 fest verbunden, auf welchem verschiebbar
das Gegengewicht 129 sitzt und welcher auf dem Anschlag 130 abgestützt ist. Fest
mit dem Gehäuse 107 ist ebenfalls der Nocken 131 verbunden, an welchem die Auslösestange
132 durch den Bolzen 133 beweglich angekuppelt ist.
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Ist beispielsweise von zwei an einer Druckleitung 1 angeschlossener
Turbinen eine mit Vollast im Betrieb und die zweite abgeschaltet, so ergibt sich
eine mittlere Geschwindigkeit des Wassers in der Rohrleitung 1. Durch Verschieben
des Nockens 122 auf dem Hebel 121 wurde bei der Montage die Zugkraft der Feder 125
so einreguliert, daß sich die Pendelstange 90 unter dem Staudruck, den das durch
die Rohrleitung 1 fließende Wasser auf den Stauteller 91 ausübt, bis etwa zur Hälfte
seines Verstellwinkelbereiches in Pfeilrichtung 137 bewegt.
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Wird zusätzlich die zweite Turbine eingeschaltet, so erhöht sich die
Wassergeschwindigkeit in der Druckleitung 1. Dadurch nimmt der Druck, den die Wasserströmung
auf den Stauteller 91 der Pendelstange 90 ausübt, entsprechend der größeren Strömungsgeschwindigkeit
zu, und die Pendelstange 90
bewegt sich weiter in Pfeilrichtung 134. Gleichzeitig
dreht sich auch der Drehflügel 104 im Gehäuse 107 des Verzögerungsorgans 105, wodurch
eine der Drehung entsprechende Ölmenge durch die Bohrungen 112 und 113 verdrängt
wird. Dabei sind die Drosselstifte 114 und 115 und das auf dem Gehäusehebel 128
sitzende Gewicht 129 so eingestellt, daß sich das Gehäuse 107 mit dem Deckel 109
durch den in den Drosselungen 112 und 113 dem Öldruck entgegengesetzten Widerstand
nicht in Pfeilrichtung 135 mitdreht. Beim Abschalten der zweiten Turbine nimmt die
Wassergeschwindigkeit in der Druckleitung 1 wieder ab. Dadurch nimmt auch der Staudruck
auf den Stauteller 91 der Pendelstange 90 ab, wobei durch die Wirkung der Feder
125 der Drehflügel 104 des Verzögerungsorgans 105 über den Hebel 121 und die Welle
94 im Uhrzeigersinn zurückbewegt wird. Dabei erfolgt der Ölausgleich bei dieser
Rückwärtsbewegung zum Teil auch durch die Rückschlagventile 116 und 117. Auch während
dieses Vorgangs bleibt das Gehäuse 107 des Verzögerungsorgans 105 auf dem Anschlag
130 liegen. Tritt nun ein Rohrbruch ein, so ist die Beschleunigung des durch die
Druckleitung 1 strömenden Wassers größer als beim Einschalten einer weiteren Turbine,
wodurch der Drehflügel 104 im Verzögerungsorgan 105 schneller im Gegenuhrzeigersinn
bewegt wird. Durch die feste Einstellung der Drosselstifte 114 und 115 kann jedoch
das Öl nicht im selben Maß schneller in die anstoßenden Kammern überströmen; wodurch
das Gehäuse 107 mit dem Deckel 109 durch den sich bildenden Überdruck des Öls in
Pfeilrichtung 135 bewegt wird und so an der Auslösestange 132 die zur Einleitung
der Schließbewegung des Rohrabschlußautomaten _ (z. B. Drosselklappe) nötige Zugkraft
abgenommen werden kann, was vorteilhaft über ein Verstärkungsorgan, z. B. gespannte
Kippfeder oder Kippwaage, erfolgt.
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Der Anschlagbolzen 127 an der mit dem Deckel 109 des Verzögerungsorgans
105 fest verbundenen Nase 136 ist so eingestellt, daß der Hebel 121 bei der für
die Druckleitung 1 höchstzulässigen Strömungsgeschwindigkeit bis an diesen Anschlagbolzen
127 in Pfeilrichtung 137 heranbewegt wird. Bei einem weiteren Geschwindigkeitsanstieg
der Strömung in der Druckleitung 1, was in diesem Fall nur bei einem
Rohrbruch
erfolgt, wird das Gehäuse 107 des Verzögerungsorgans 105 durch den Hebel 121 am
Anschlagbolzen 127 mechanisch mitbewegt, wodurch die Auslösebewegung in Pfeilrichtung
135 unabhängig von der Wirkung des Verzögerungsorgans 105 erfolgt.
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Zur Dämpfung von Schlägen, die infolge von Druckstößen und Wirbelfäden
am Stauteller 91 der Pendelstange 90 auftreten, kann ein Öldämpfer nach Fig. 5 und
4 am Gehäuse 97 auf der Seite der Büchse 95-angebaut werden.