Titel: | Reguliergetriebe für Francisturbinen mit Finkschen Leitschaufeln. |
Autor: | W. Bauersfeld |
Fundstelle: | Band 318, Jahrgang 1903, S. 401 |
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Reguliergetriebe für Francisturbinen mit
Finkschen Leitschaufeln.
Von W. Bauersfeld, Assistent an der Techn.
Hochschule zu Berlin.
[Reguliergetriebe für Francisturbinen mit Finkschen
Leitschaufeln.]
Die drehbaren Leitschaufeln der Finkschen
Regulierung werden fast durchgängig in der Weise verstellt, dass ein um den
Leitapparat konzentrisch gelagerter Ring, welcher durch Schubstangen oder Excenter
mit den einzelnen Leitschaufeln verbunden ist, oder dieselben durch Gleitbolzen in
passenden Führungsschlitzen fasst, um einen kleinen Winkel gedreht wird. Die Kräfte,
welche bei einer Bewegung dieses Ringes zu überwinden sind (Σ T, Fig. 1), ergeben sich einerseits aus
dem Drehmoment, welches der Wasserdruck auf jede einzelne Leitschaufel ausübt,
andererseits aus den Reibungswiderständen.
Textabbildung Bd. 318, S. 401
Fig. 1.
Textabbildung Bd. 318, S. 401
Fig. 2.
Die einfachste Anordnung zur Drehung des Ringes besteht darin, dass man auf denselben
an einer Stelle tangential eine Kraft S wirken lässt,
entweder durch eine Kurbel und Gleitstein oder durch eine Schubstange u. dgl. (Fig. 1). Dabei wird aber infolge des einseitigen
Anpressens des Ringes an seine Führung die zur Bewegung nötige Kraft durch
zusätzliche Reibung in der Weise vergrössert, dass diese Anordnung für grössere
Ausführungen nicht mehr brauchbar ist. Die Verstellkraft S ergibt sich aus:
rs . S = rt . ΣT + r . μ .
S
zu
S=\frac{r_t}{r_s-r\cdot \mu}\cdot \Sigma\,T=\infty\,\frac{1}{1-\mu}\cdot \Sigma\,T
Man kann jede zusätzliche Reibung vermeiden, wenn man den Ring an zwei diametral
gegenüberliegenden Stellen (A, B,
Fig. 2) fasst. Dabei ist
S=\frac{1}{2}\cdot \frac{r_t}{r_s}\cdot \Sigma\,T=\infty\,\frac{1}{2}\cdot \Sigma\,T
Dann ist aber ein umständliches Reguliergetriebe notwendig, um die Kräfte S in den beiden Angriffspunkten A, B gleich zu halten und um diese beiden Angriffspunkte stets um gleiche
Bogenstücke zu verschieben.
Einfachheit des Getriebes lässt sich ohne bedeutende Vergrößerung der Regulierkräfte
durch die in Fig. 3 dargestellte Anordnung erreichen.
Hierbei wird der Ring Rsymmetrisch an zwei Punkten
A, B durch Stangen S
gefasst, welche durch eine Doppelkurbel K von der fest
gelagerten Regulierwelle W aus gemeinsam bewegt werden.
Die Stangenkräfte S berechnen sich dann
folgendermassen:
2rs . S = rt . ΣT + r . μ . N
N = 2S .
sin α
S=\frac{1}{2}\cdot \frac{r_t}{r_s-r\cdot \mu\,sin\,a}\cdot \Sigma\,T=\infty\,\frac{1}{2}\cdot \frac{1}{1-\mu\,sin\,a}\cdot
\Sigma\,T
Diese Anordnung hat nur den Uebelstand, dass im Allgemeinen bei einer Drehung der
Welle W der Ring nicht nur eine Drehung um seinen
Mittelpunkt M, sondern auch eine Verschiebung nach W hin oder entgegengesetzt erfährt, welche ein
Festklemmen des Ringes herbeiführen würde, wenn derselbe nicht reichlich Spiel hat.
In folgendem soll ein Verfahren angegeben werden, welches mit wenigen Hilfslinien
die Punkte A, B, C, D, W so festzulegen gestattet, dass
die schädliche Verschiebung des Ringes auf ein Minimum reduziert wird, so dass sie
praktisch vernachlässigt werden kann.
Textabbildung Bd. 318, S. 401
Fig. 3.
Textabbildung Bd. 318, S. 401
Fig. 4.
Der Ring R bildet mit den Stangen S und der Doppelkurbel K
eine Vierzylinderkette. Soll der Mittelpunkt des Ringes bei einer Verstellung seine
Entfernung von dem Punkte W der Doppelkurbel nicht
ändern, so muss offenbar der Punkt W gegenüber dem
feststehend gedachten Ringe R eine Bahn beschreiben,
deren Krümmungsmittelpunkt für die gezeichnete Mittelstellung auf M fällt. Damit ergibt sich sofort die Konstruktion:
Man legt zunächst die Punkte A, B, W nach rein
konstruktiven Gesichtspunkten fest, ebenso die Richtungen der Stangen S, deren Verlängerungen sich natürlich auf der
Symmetrieachse M W schneiden müssen. Ihr Schnittpunkt
P (Fig. 4) ist der
Momentanpol für die Bewegung der Doppelkurbel K gegen
den Ring R. Die Polwechselgeschwindigkeit muss wegen
der symmetrischen Anordnung der Kette normal zu P M
gerichtet sein. Wählt man die Grösse dieser Polwechselgeschwindigkeit beliebig (PP1 in Fig. 4), so muss zur Innehaltung der oben angegebenen
Forderung die VerbindungslinieP1M auf der im Punkte
W senkrecht zu P W
gezogenen Geraden eine Strecke (W W1) abschneiden,
die identisch ist mit der Momentangeschwindigkeit des Punktes W. Der Punkt D muss nun so
gewählt werden, dass der Endpunkt D1 seiner Momentangeschwindigkeit auf
diejenige Gerade fällt, welche B, den
Krümmungsmittelpunkt der von D beschriebenen Punktbahn
mit dem Endpunkt P2 der
normal zu PB gerichteten Componente der
Polwechselgeschwindigkeit (PP2) verbindet. Man hat also den Winkel D1PB
= W1PW an PB
anzutragen; dann ist der Schnittpunkt des freien Schenkels mit der Geraden P2B der Punkt D1, von welchem man durch Ablotung auf PB zu dem gesuchten Punkte D gelangt.