CH621602A5 - Hydro-electric generating set - Google Patents

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CH621602A5
CH621602A5 CH643477A CH643477A CH621602A5 CH 621602 A5 CH621602 A5 CH 621602A5 CH 643477 A CH643477 A CH 643477A CH 643477 A CH643477 A CH 643477A CH 621602 A5 CH621602 A5 CH 621602A5
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Helmut Dipl Ing Miller
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Escher Wyss Ag
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/06—Bearing arrangements
    • F03B11/063—Arrangements for balancing axial thrust
    • F03B11/066—Arrangements for balancing axial thrust in vertical axis machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/50—Bearings
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Description

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Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE
1. Hydroelektrischer Maschinensatz, welcher eine elektrische Maschine mit einem Rotor und eine Francismaschine aufweist, wobei der Rotor der elektrischen Maschine und das Laufrad der Francismaschine einer rotierenden Einheit angehören, welche an einem dem Maschinensatz zugeordneten Fundament gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Einheit (2,4) im Umfangsbereich eines Tragringes (2 ) des Rotors (2) und im Umfangsbereich des Laufrades (4) jeweils mittels eines Kranzes von hydrostatischen Radiallagern (6,7) gelagert ist.
2. Hydroelektrischer Maschinensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsbereich des Tragringes (2 ) des Rotors (2) mit dem Umfangsbereich des Laufrades (4) direkt mittels einer Hohlwelle (8) verbunden ist.
3. Hydroelektrischer Maschinensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Einheit (2,4) zusätzlich im Umfangsbereich des Tragringes (2') des Rotors (2) und/oder im Umfangsbereich des Laufrades (4) mittels eines Kranzes von hydrostatischen Axiallagern (9) gelagert ist.
4. Hydroelektrischer Maschinensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) ringförmig ausgebildet ist.
5. Hydroelektrischer Maschinensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsstellen (11) zwischen den Betriebswasserraum begrenzenden Wänden des Laufrades (4) und den Betriebswasserraum begrenzenden Wänden des stationären Oberwasserteiles und/oder Unterwasserteiles der Francismaschine (3,4) mittels einer hydrostatischen Dichtungsvorrichtung (12) abgedichtet sind.
Die Erfindung betrifft einen hydroelektrischen Maschinensatz, welcher eine elektrische Maschine mit einem Rotor und eine Francismaschine aufweist, wobei der Rotor der elektrischen Maschine und das Laufrad der Francismaschine einer rotierenden Einheit angehören, welche an einem dem Maschinensatz zugeordneten Fundament gelagert ist.
Bei den bekannten derartigen Maschinensätzen ist das Laufrad der Francismaschine mit dem Rotor der elektrischen Maschine durch eine Welle verbunden, welche mittels hydrodynamischer Lager gegenüber dem Fundament gelagert ist.
Je grösser nun der Maschinensatz wird, um so nachgiebiger wird er, so dass die biegekritischen Drehzahlen tiefer zu liegen kommen oder alle Materialstärken wesentlich vergrössert werden müssen. Damit wird schnell eine technische und wirtschaftliche Grenze für die Grösse des Maschinensatzes erreicht.
Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, einen hydroelektrischen Maschinensatz zu schaffen, der wesentlich stabiler gebaut ist, so dass grössere Einheitsleistungen erreichbar sind.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit dem Grösserwerden des Maschinensatzes insbesondere die Kräfte sowie die Wege, auf denen diese Kräfte zwischen dem Rotorkranz der elektrischen Maschine, der gelagerten Welle und dem Laufschaufelkranz der Francismaschine zu übertragen sind, grösser werden, und dass sich die Kräfte und Wege zwischen den Lagern und dem Fundament ebenso vergrössern.
Die gestellte Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen hydroelektrischen Maschinensatz erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die rotierende Einheit im Umfangsbereich eines Tragringes des Rotors und im Umfangsbereich des Laufrades jeweils mittels eines Kranzes von hydrostatischen Radiallagern gelagert ist.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Umfangsbereich des Tragringes des Rotors mit dem Umfangsbereich des Laufrades direkt mittels einer Hohlwelle verbunden ist.
Um bei Maschinensätzen mit vertikal verlaufender Achse auch die Gewichtskräfte auf kürzestem Weg aufzunehmen, kann die rotierende Einheit im Umfangsbereich des Tragringes des Rotors und/oder im Umfangsbereich des Laufrads mittels eines Kranzes von hydrostatischen Axiallagern gelagert werden.
Vorteilhafterweise wird der Rotor der elektrischen Maschine ringförmig ausgebildet.
Weiter ist es für den hydroelektrischen Maschinensatz vorteilhaft, die Übergangsstellen zwischen den Betriebswasserraum begrenzenden Wänden des Laufrads und den Betriebswasserraum begrenzenden Wänden des stationären Oberwasserteiles und/oder Unterwasserteiles der Francismaschine mittels einer hydrostatischen Dichtungsvorrichtung abzudichten.
In der Zeichnung, anhand welcher die Erfindung näher erläutert wird, ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt.
Die einzige Figur zeigt einen vertikalen Axialschnitt durch einen hydroelektrischen Maschinensatz.
Der dargestellte hydroelektrische Maschinensatz weist eine elektrische Maschine mit einem Stator 1 und einem Rotor 2 mit einem Tragring 2' für die Pole oder die Wicklung, sowie eine Francismaschine mit einem stationären Leitradkranz 3 und einem Laufrad 4 auf. Der Rotor 2 der elektrischen Maschine und das Laufrad 4 der Francismaschine gehören zur rotierenden Einheit des Maschinensatzes, die gegenüber einem Fundament 5 gelagert ist.
Dabei ist die rotierende Einheit 2, 4 im Umfangsbereich des Tragrings 2' des Rotors 2 und im Umfangsbereich des Laufrads 4 jeweils mittels eines Kranzes von hydrostatischen Radiallagern 6 bzw. 7 gelagert.
Weiter ist der Umfangsbereich des Tragrings 2' des Rotors 2 mit dem Umfangsbereich des Laufrads 4 direkt mittels einer Hohlwelle 8 verbunden.
Auf diese Weise sind diejenigen Teile der rotierenden Einheit, in denen die Betriebskräfte auftreten, auf kürzestem Wege miteinander verbunden und ohne Umwege im Fundament gelagert. Dadurch wird der Maschinensatz sehr stabil und trotzdem leicht, was den Bau grösserer Einheiten ermöglicht. Dadurch dass die Lager der rotierenden Einheit als hydrostatische Lager ausgebildet sind, bleiben auch die Reibungskräfte trotz der grösseren Lagerdurchmesser klein.
Beim Ausführungsbeispiel ist auch die Axiallagerung der rotierenden Einheit 2,4 im Umfangsbereich, d. h. im Umfangsbereich des Tragrings 2' des Rotors 2 durch einen Kranz von hydrostatischen Axiallagern 9 gebildet.
Der Rotor 2 der elektrischen Maschine hat eine grosse zentrale Öffnung, d. h. ist ringförmig ausgebildet, so dass lediglich die den Betriebswasserraum nach oben begrenzende Wand 10 des Laufrads 4 in den zentralen Bereich der rotierenden Einheit reicht.
Die Ubergangsstelle zwischen der Wand 10 des Laufrads 4 und der den Betriebswasserraum nach oben begrenzenden Wand 11 des stationären Oberwasserteils, d. h. des Leitschaufelkranzes 3 ist mittels einer hydrostatischen Dichtungsvorrichtung 12 überbrückt. Gewünschtenfalls könnten solche hydrostatischen Dichtungsvorrichtung auch an den Übergangsstellen 13 und 14 zwischen der äusseren Wand 15 des Laufrads 4 und den den Betriebswasserraum begrenzenden Wänden des stationären Oberwasserteils bzw. Unterwasserteils der Francismaschine angeordnet werden.
Die Francismaschine kann als Turbine, als Pumpe oder als Pumpturbine betrieben sein.
Der Umfangsbereich des Laufrads 4 umfasst auch die Ringscheibe 15, und der Umfangsbereich des Tragrings 2' auch den Bereich der stirnseitigen Flanke des Tragrings.
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1 Blatt Zeichnungen
CH643477A 1977-05-25 1977-05-25 Hydro-electric generating set CH621602A5 (en)

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