Abb. 4. Der Lenkplatten-Servomotor ist in einfacher Weise so gebaut, daß auf die Rückseite seines Kolbens Oeldruck wirken kann, der im Normalbetriebe die Lenkplatten in ihrer parallelen Lage zur Düsenachse festhält. Eine Druckfeder wirkt auf die Vorderseite des Kolbens und besorgt das Auslenken der Lenkplatten im Augenblick, wo der Oeldruck auf der Rückseite verschwindet. Es ist in allen Fällen mit einem einzigen Servomotor auszukommen; denn die Kraftäußerung an den Lenkplatten ist sehr gering, weil die Kräfte, welche die Lenkplatten um ihre Zapfen zu drehen suchen, sich größtenteils ausgleichen. Da sich die Lenkplatten überdies in einem Raum befinden, wo nur geringe Strömungsgeschwindigkeiten herrschen, sind die Auslenkkräfte der Wasserfäden an und für sich sehr gering. Seewers Universalregelung für Hochdruck-Pelton-Turbinen. der Lenkplatte trägt einen Steuerhebel, der an seinem andern Ende in den Lenkplattensteuerschaft eingreift, und zwar mit Hilfe einer Kulissenführung. Das Ende des Steuerschaftes bildet nämlich ein Vieleck, z. B. ein Sechseck, dessen Flächen zur Aufnahme der Kulisse mit Schlitzen versehen sind. Diese Konstruktion ermöglicht die zentrische, bequeme Unterbringung des Antriebes im Innern des Hohlschaftes der Düsennadel. Der Nadelschaft ist hohl und umfaßt den inneren Lenkplattensteuerschaft; er trägt vorn die auswechselbare Nadelspitze und ist bei dem inneren Drehzapfen der Lenkplatten mit Schlitzen versehen, die die freie Hin- und Herbewegung des Düsennadel-Hohlschaftes ermöglichen. Letzterer endigt auf der Außenseite in den Kolben des Nadelservomotors. Kuppelung Lenkplatten, der Servomotor Lenkplatten= feder Der Düsennadel Servomotor steht zu beiden Seiten des Servomotorkolbens unter veränderlichem Druck, der durch ein doppelt wirkendes Steuerventil am Regler vermittelt wird. Der an der Nadel wirksame Wasserdruck wirkt in allen Lagen selbstöffnend. Am Düsennadel-Hohlschaft greift die Rückführung an, die über einen einfachen Kniehebel das Reglergestänge zurückführt. Die Steuerung erfolgt vom Fliehkraftregler aus durch ein gewöhnliches Steuerventil für den Düsennadel-Servomotor und ein aussetzendes Steuerventil für den Lenkflügel-Servomotor. Das aussetzende Steuerventil ist als Oelkatarakt ausgebildet. Die Oelpumpe bleibt in allen Fällen dieselbe, da die Schließbewegung der Nadel immer langsam, die Oeffnungsbewegung unter Mithilfe des Wasserdruckes auf die Düsennadel vor sich geht. Die Wirkungsweise der Regelung. Beim raschen Regeln (Abschaltungen) hebt sich das Fliehkraftpendel rasch, der Kataraktkolben nimmt den aussetzenden Steuerkolben der Lenkplatten nach oben mit, da das Oel des Kataraktraumes keine Zeit findet, durch die Drosselöffnung nach unten zu entweichen, Abb. 7. Dadurch wird die Zuleitung für gleichbleibenden Druck abgeschlossen und zugleich der Druckraum auf der Hinterseite des Servomotorkolbens der Lenkplatten in Verbindung mit dem Ablauf ge a Lenkplatten b feste Führung d Steuerhebel c Düsennadel-Hohlschaft a Düsennadel b Düse c Montage-Zwischenstück d Lenkplatten e Drehzapfen der Lenkplatten f Steuerhebel g Lenkplatten-Steuerschaft h Düsennadel-Hohlschaft i feste Führung e Kulissen f Lenkplatten-Steuerschaft k Nadelservomotor g Führungsschlitz der Kulisse. Abb. 5 und 6. Antrieb der Lenkplatten. 7 Lenkplatten Servomotor m Oelkatarakt mit verstellbarem Um lauf n aussetzendes Steuerventil der Lenk platten o Tachometer p Regulierschraube q Steuerschieber der Nadel r Druckö1 s Rückführung Abb. 7. Schema der kombinierten Lenkplatten-Regelung, Bauart Seewer. 29. November 1919. bracht. Die Feder verdreht nun sehr rasch die Lenkplatten und verdrängt zugleich eine dem sehr kleinen Servomotorhub entsprechende Oelmenge in den Ablauf; der Weg, den diese Oelmenge nimmt, führt über den Ringraum des aussetzenden Steuerventils. Zugleich mit diesem Vorgang wird durch das Hochgehen des Steuerschiebers des Nadelservomotors seine Oeffnungsseite mit dem Ablauf, die Schließseite dagegen mit dem Drucköl in Verbindung gebracht, wodurch der Servomotorkolben verschoben und damit die Düsennadel geschlossen 500 wird. Zeitlich findet dieser Vorgang nach Maßgabe einer Nadelschlußzeit-Blende statt, die in die Oelleitung zwischen Servomotor und Steuerorgan eingeschaltet ist. Gleichzeitig wird durch das Rückführgestänge der Steuerschieber der Nadel wieder in seine Mittellage gebracht. Der aussetzende Steuerschieber sinkt während dieser Vorgänge unter dem Einfluß einer Feder und seines Eigengewichtes wieder in seine untere Ruhelage zurück. Seine Steuerkanten sind so eingerichtet, daß von einer bestimmten Lage an der Kolben des Lenkplatten - Servomotors wieder seiner vorderen Ruhelage zustrebt, wodurch die Lenkplatten nach und nach wieder ihre normale Lage parallel zur Düsenachse einnehmen. Beim Langsamregeln geht für Entlastungen das Pendel langsam hoch, so daß das Oel im Katarakt des aussetzenden Steuerventils Zeit findet, über die Oeffnung im Kataraktkolben nach unten zu entweichen. Der Steuerkolben des Lenkplatten-Servomotors wird also nicht angehoben und die Lenkplatten verharren in Ruhe. Dagegen wird der Steuerschieber der Nadel angehoben, wodurch die vordere (Oeffnungs-) Seite des Nadelservomotors etwas Oel in den Ablauf abgibt, während die hintere (Schluß) Seite Volldruck erhält, wodurch der Kolben nach vorn, d. h. die Düsennadel in die der neuen Belastung entsprechende Lage verschoben wird. Beim Belasten geht die Hülse des Fliehkraftreglers und zugleich der Steuerschieber der Nadel nieder; letzterer stellt die Verbindung der Leitung für gleichbleibenden Druck mit der Vorderseite des Nadelservomotors her, wodurch die Oeffnungsbewegung der Nadel erfolgt. Auf den aussetzenden Steuerkolben der Lenkplatten ist die ganze Oeffnungsbewegung ohne Einfluß, der Lenkplatten- Servomotorkolben sowie die Lenkplatten selbst bleiben also in Ruhe. Versuche. In dem Bestreben, die Zweckdienlichkeit des Grundgedankens und der Konstruktion an einem geeigneten Objekt in Ruhe studieren zu können und sichere Anhaltspunkte über die erforderlichen Abmessungen und Einzelanordnungen zu erhalten, richtete Hr. Seewer an die hydraulische Abteilung des Maschinenlaboratoriums an der Eidgen. Techn. Hochschule in Zürich das Ersuchen, eine der dort vorhandenen Hochdruckturbinen für Studienzwecke auszubauen und benutzen zu dürfen. Dem Gesuche wurde entsprochen. 5 10 20 25 30 sk Zeitverlauf Abb. 8. Ablaufkurven. war. Es konnte nämlich in rd. 1 m Distanz von der Düsenmündung die Hand gefahrlos in den Streustrahl getaucht. werden; bei meridionaler Stellung der Lenkplatten erschien der Strahl zylindrisch und glasklar.< Bei Erledigung des Gesuches des Erfinders wurde vereinbart, daß nach Beendigung der Studien versuche programmmäßige Prüfungsversuche durchgeführt werden sollen; diese fanden am 19. März 1919 statt. Auszug aus dem amtlichen Versuchsbericht. Die Versuchsanordnung und -organisation war dieselbe wie bei den Studien versuchen; die Belastung erfolgte durch die Bremsdynamo, die Leistungsmessung mittels Wattmeters, die Messung des Druckgefälles mittels Manometers, die Messung der Umlaufzahl durch Maschinentachometer und in Beharrungszuständen durch mechanisches Zählwerk, diejenige der Schwankung der Drehgeschwindigkeit mittels Hornschen Tachographen, zur Wassermessung diente diente ein geeichter Ueberfall. Alle Messungen wurden mit Präzisions- oder geeichten Meßgeräten ausgeführt. Versuchsprogramm. 1) Plötzliche Entlastungen auf Leerlauf bei verschiedenen Belastungen mit Aufnahme der Tachogramme und Messung Ueber die Wirkung der Streustrahlen wurden noch vor Beginn der eigentlichen Laboratoriumsversuche mit vollständiger Regelung von Hrn. Dipl.Maschineningenieur Dr. A. Strickler, damals Assi- kW 20 18 16 14 12 10 8 16 stent an der hydraulischen Abteilung der Eidgen. Techn. Hochschule, im Verein mit Hrn. Seewer in Genf Versuche ausgeführt, über welche sie wie folgt berichten: »>Es wurde ein nach Abb. 1 angeordnetes Peltonrad mit komplettem Einlaufbogen, also ohne Streustrahlhaube, wie sie Abb. 4 zeigt, in unbelastetem Zustande mit Vollstrahl auf Durchgehe-Umlaufzahl gebracht. Dann wurde mittels plötzlicher Auslenkung der Lenkplatten die Ablaufkurve der Drehmassen in gebräuchlicher Weise bestimmt und außerdem der Normalablauf bei vollständiger Strahlunterbrechung von der Durchgehe-Umlaufzahl ab durchgeführt und gemessen; diese Untersuchungen erfolgten bei drei verschiedenen Nadelstellungen. Aus Schaulinie Abb. 8 ist ersichtlich, daß die Streustrahlen das Arbeitsvermögen vernichten und außerdem bremsend wirken. Der wirksame Betriebsdruck in Düsenhöhe betrug 42 m Wassersäule, die normale Umlaufgeschwindigkeit der Gruppe beträgt 550 Uml./min; man erkennt, daß bei zerstreutem Strahl diese Umdrehungszahl in weniger als 10 sk bereits unterschritten war. Es wurde ferner schon bei diesen ersten Versuchen konstatiert, daß die durch die plötzliche Lenkplatten-Auslenkung hervorgebrachten Druckschwankungen in der Zuleitung gering waren und ferner die Energie der Streustrahlwasserpartikel schon kurz nach Austritt aus der Düse sehr bedeutend reduziert 61 8 10 12 14 16 18 20 KW gesamte Entlastungen GG Kurve der Geschwindigkeitsänderung DD Kurve der Druckänderung 6) Bremsversuch zur Bestimmung des Wirkungsgrades: a) mit, b) ohne Zuschaltung des Reglers. 7) Versuch zur Beurteilung der Größe des Lenkplattenwiderstandes. Hierzu ist folgendes zu bemerken: Die Programmnummern 1) und 2) wurden vereinigt, indem jedem Entlastungsversuch der entsprechende Belastungsversuch folgte. Programm Nr. 3) ermöglicht den Vergleich der Wirksamkeit der Maschinengruppe unter dem Einfluß der neuen Regelung mit Lenkplatten gegenüber einer Regelung ohne Lenkplatten. Programm-Nr. 4) wurde in folgender Weise erledigt: Es wurde die selbsttätige Steuerung des Nadelservomotors ausgeschaltet und die Nadel von Hand eingestellt; nach erfolgter entsprechender Belastung auf normale Umlaufzahl wurde die Steuerung des Lenkplatten-Servomotors rasch gehoben und hiermit die plötzliche Lenkplattenverstellung herbeigeführt; hierbei konnte die Druckänderung gemessen werden. Programm-Nr. 5) wurde durch Ablesung am mechanischen Zählwerk und am Maschinentachometer bei verschiedenen Belastungen im Beharrungszustand erfüllt. Programm-Nr. 6) hatte den Zweck, durch Messung der Leistung und des Wasserverbrauches der Einheit bei verschiedenen Belastungen und normaler Umlaufzahl einmal bei wirksamem, sodann bei festgestelltem Regler den Leistungsaufwand und Wasserverbrauch für den Betrieb des Reglers und dessen Einfluß auf den Wirkungsgrad der Maschinengruppe zu bestimmen. Programm-Nr. 7) erforderte entsprechenden Ausbau zur Veranschaulichung der leichten Bewegbarkeit der LenkWasserflügel unter druck mit der Hand. -10 -20 +20 +10 -10 -20 VH Die Schwungmasse des ganzen Maschinensatzes, Dynamo und Turbine zusammengenommen, betrug 105 kg/qm für alle Versuche. Die Versuchsergebnisse. Die bei den Versuchen nach ProgrammNr. 1) und 2) erhaltenen quantitativen Ergebnisse sind in Zahlentafel 1 zu Abb. 9 zusammengestellt; die photographisch wiedergegebenen Tachogramme, Abb. 10 bis 17, veranschaulichen den qualitativen Verlauf der Regelvorgänge. Die Schaulinientafel Abb. 9 faßt die Ergebnisse der Zahlentafel 1 zeichnerisch zusammen. Tachogramme der Versuche mit der Lenkplattenregelung, Bauart Seewer, für Hochdruck-Pelton-Turbinen. der Drucksteigerung, verursacht durch die vereinigte Lenkplatten- und Nadelbewegung. 2) Plötzliche Zuschaltungen verschiedener Belastungen von Leerlauf ab mit Aufnahme der Tachogramme und Messung des Druckabfalles. 3) Aufnahme von Tachogrammen bei verschiedenen Ent lastungen: a) bei Regelung mit Lenkplatten, 4) Messung der Ueberdrücke bei verschiedenen Entlastungen, herrührend von der plötzlichen Lenkplattenverstellung allein. 5) Messung der verschiedenen Belastungen im Beharrungszustand zukommenden Umlaufzahl (Bestimmung der normalen Ungleichförmigkeit). Hieraus ist bereits deutlich der kräftige Einfluß der Lenkplattenverstellung bei Entlastung zu erkennen. Die Tachogramme der Entlastungsversuche von 4 kW elektr. weisen diesen Einfluß noch undeutlich auf; in den Tachogrammen entsprechend 6, 8, 10 und 12 kW elektr. Entlastung aber ist durch das erste scharf gezeichnete Höchstmaß der Geschwindigkeitssteigerung die durch die Lenkplattenverstellung hervorgerufene Energievernichtung deutlich ausgeprägt. tritt hierbei nur einmal auf. Bei Entlastungen von 14, 16 und 17,2 kW elektr. kommt die Lenkplattenverstellung mehrmals in Tätigkeit, doch wird das erste Höchstmaß niemals mehr überschritten. Die Belastungstachogramme zeigen nor Sie 29. November 1919. Entlastung von Dy- Tur namo Belastungs Umlaufzahl "bel. Zahlentafel 1. Versuche mit Seewers Universalregelung am 19. März 1919. gesamte Entlastungen größte Ungleich förmigkeit Anfang Ende Anfang Ende VH YH Leerlaufs Umlaufzahl "Leerl. Druckschwankungen insgesamt ΔΗ Dy- Tur namo bine m kW el. kW Turb. YH VH m m m |