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Turbinen- oder Pumpenaggregat, bei welchem der Außenkranz des Turbinen-oder
Pumpenlaufrades Träger der umlaufenden Pole der zu dem Aggregat gehörenden elektrischen
Maschine ist Bei Turbinen- oder Pumpenaggregaten, deren Läufradaußenkranz Träger
der umlaufenden. Pole der zu dem Aggregat gehörenden elektrischen Maschine ist,
bereitet die Beherrschung der durch die während des Laufes des Aggregates auftretenden
Zentrifugalkräfte und durch die von den Polen der elektrischen Maschine ausgehenden
Erwärmung während des Betriebes des Aggregates auftretenden Dehnungen und Verspannungen
im Laufradkranz Schwierigkeiten in bezug auf die Beibehaltung des Luftspaltes zwischen
dem Ständer und den umlaufenden Polen der elektrischen Maschine. Bekanntlich hängt
der Wirkungsgrad einer elektrischen Maschine in weiten Grenzen von der Luftspaltgröße
und der Beherrschung der Erwärmung in dem Ständer- und Läufereisen ab, woraus sich
ergibt, daß bei der Entwicklung der Turbinenaggregate der in Rede stehenden Bauart
diesen Merkmalen besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden muß.
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Gemäß der Erfindung wird bei einem Turbinen- oder Pumpenaggregat der
obengenannten Art mit Spaltverringerungseinrichtunge:n an den Verbindungsstellen
zwischen - dem Laufradkranz und dem feststehenden Wasserführungsrohr das in bekannten
Fangschalen aufgefangene Spaltwasser zur Kühlung des von dem Laufradkranz gebildeten
Polradkranzes herangezogen. Zur Erzielung einer solchen Kühlung ist der die Pole
tragende Außenkranz mit Kühlkanälen versehen, durch welche das Spaltwasser der oberwasserseitigen
Fangschale
in die unterwasserseitige, in bekannter Weise mit .einer Abflußleitung versehene
Fangschale abfließt.
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Zur Erzielung einer wirksamen Kühlung sind diese Kühlkanäle in einer
Vielzahl in der Umfangsrichtung des Laufradkranzes (innerhalb desselben) angeordnet.
Bei Laufradkränzen von verhältnismäßig großer Stärke, also bei Turbinen- oder Pumpenaggregaten
sehr großer Abmessung, kann es zweckmäßig sein, innerhalb des die Pole tragenden
Außenkranzes als Kühlmittelkammern oder Kühlmittelringräume wirkende Aussparungen
vorzusehen, an welche dann die Kühlkanäle als Ein- und Austrittsöffnungen für das
Kühlwasser angeschlossen sind. Zur Erzielung einer guten Zirkulation des Kühlwassers
innerhalb der Kühlkanäle bzw. Kühlmittelkammern oder der Ringräume können verschiedene
Anordnungen und Ausbildungen der Kanäle und Kammern bzw. Räume vorgesehen sein.
So ist es .z. B. möglich, mehrere Kühlmittelkammern oder Ringräume in radialer Richtung
hintereinander anzuordnen und untereinander durch eine Vielzahl von Öffnungen, die
über die zwischen zwei radialbenachbarten Kammern oder Räumen liegenden Trennwände
verteilt sind, zu- verbinden. Auch können sich die Kammern oder Ringräume an ihrem
äußeren Umfang nach dem Unterwasser zu konisch erweitern. Gleichgültig, ob es sich
um die Benutzung von durch den Laufradkranz geführten Kanälen oder von innerhalb
des Laufradkranzes angeordneten Kühhnittelräumen handelt, ist es besonders zweckmäßig,
die oberwasserseitige Eintrittsöffnung der Kühlkanäle o. dgl. auf einem kleineren
Durchmesser des Laufradkranzes anzuordnen als die unterwasserseitigen Austrittsöffnungen
dieser Kanäle o. dgl.
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Zur Vergrößerung der wirksamen Kühlfläche können die radialen Begrenzungsflächen
der in dem Außenkranz vorgesehenen Kühlmittelkammern oder Ringräume mit Ringrippen
versehen sein, deren Zwischenräume labyrinthartige Führungen für das Kühlwasser
bilden.
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Gestattet die Stärke des Laufradkranzes nicht die Anordnung der Eintritts-
und Austrittsöffnungen der Kühlkanäle auf verschiedenen Durchmessern des Laufradkranzes,
so können zur Gewährleistung der angestrebten Strömung des Kühlwassers die Kanäle
durch den Laufradkranz so geführt sein, daß die Eintritts- und Austrittsöffnungen
derselben auf gleichem Durchmesser des Laufradkranzes liegen, aber in der Umfangsrichtung
.gegeneinander versetzt sind.
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Zwecks Anpassung der Durchströmgeschwindigkeit und Durchflußmenge
des Kühlwassers innerhalb des Laufradkranzes an die belastungsabhängige Erwärmung
dieses Kranzes können die Ein- oder Austrittsöffnungen der Kanäle o. dgl. in ihrer
Größe einstellbarausgebildet sein. Eine solche Einstellung kann z. B. durch Benutzung
innerhalb des Kranzes angeordneter thermischer Glieder, die auf eine Regelklappe
o. dgl. wirken, selbsttätig während des Betriebes erfolgen; -oder die Einstellung
der Größe der Ein- oder Austrittsöffnungen der Kanäle kann auch von Hand bei Stillstand
des Laufrades vorgenommen werden.
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Eine bekannte-- Anordnung, bei welcher an die unterwasserseitige Fangschale
für das Spaltwasser ein Abflußrohr angeschlossen ist, welches zur Ausnutzung des
Soges für die Erzielung des Abflusses des Spaltwassers aus der oberwasserseitigen
Fangschale in die unterwasserseitige Fangschale in das Turbinensaugrohr mündet,
ist auch für die Verwirklichung der Erfindung besonders vorteilhaft für die Erzeugung
der Kühlwasserzirkulation innerhalb des Laufradkranzes.
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Die Erfindung ermöglicht es, durch die Ausnutzung des Spaltwassers
für die Kühlung des von dem Laufradkranz gebildeten Polradkranzes der elektrischen
Maschine eine gute Wärmeabfuhr aus diesem Kranz zu eine wodurch die sonst als sehr
nachteilig empfundenen Wärmebeanspruchungen innerhalb des Laufradkranzes in Fortfall
kommen. Selbstverständlich )rann in den Fällen, wo Spaltwasser nicht in genügender,
für die Kühlung ausreichender Menge anfällt, auch eine besondere Speiseleitung an
das oberwasserseitige Wasserführungsrohr der Turbine oder Pumpe angeschlossen sein,
durch welches den Fangschalen oder besonders vorgesehenen Sammelräumen für das Kühlwasser
an der oberwasserseitigen Stirnseite des Laufradkranzes die für die Kühlung des
Laufradkranzes erforderliche Kühlwassermenge zugeführt wird. Auch bei Benutzung
einer. solchen besonderen Speiseleitung kann der Sog des Saugrohres in der bekannten
Weise für die Zirkulation und Abführung des Kühlwassers ausgenutzt werden. Auch
durch den zwischen der - oberwasserseitigen und unterwasserseitigen Stirnfläche
des Turbinenlaufradkranzes vorhandenen Druckunterschied innerhalb des Wasserführungsrofres
kann ein für die Kühlung des Laufradkranzes aus-.-eichender Durchfluß des Kühlwassers
durch diesen Kranz erzielt werden.
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Das Ausführungsbeispiel der Zeichnung zeigt die Anwendung des Erfindungsgedankens
bei einem mit Ringraum für das Kühlwasser versehenen Laufradkranz eines Curbinenaggregates,
wie solche in Untervasserkraftwerken Verwendung finden.
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a ist der Laufradkranz, welcher Tr:iger der
umlaufenden
Pole b der zugehörigen elektrischen Maschine ist. Dieser Kranz a ist mit einem Ringhohlraum
c versehen, welcher über die Kanäle d und. e, die als Eintritts- und Austrittsöffnungen
für das zur Kühlung dienende Spaltwasser dienen, mit bekannten Fangschalen f und
g in Verbindung steht. In bekannter Weise sind an den Verbindungsstellen zwischen
dem Laufradkranz a und dem feststehenden Triebwasserführungsrohr h Spaltverringerungseinrichtungen
i angeordnet. Das an den Verbindungsstellen zwischen dem Kranz und dem Wasserführungsrohr
durchströmende Spaltwasser wird in den Fangschalen f und g gesammelt. Dadurch, daß
an die unterwasserseitige Fangschale g- ein Abführungsrohr k für das Spaltwasser
angeschlossen ist, welches in das Saugrohr der Turbine mündet, wird erreicht, daß
durch den in diesem Abführungsrohr k sich auswirkenden Sog das Spaltwasser von der
oberwasserseitigen Fangschale f durch den Eintrittskanal d, den Ringraum c und den
Austrittskanal e in die unterwasserseitige Fangschale g abfließt. Die in der Umfangsrichtung
des Laufradkranzes in einer Vielzahl vorhandenen Eintritts- und Austrittsöffnungen
d, e für das zur Kühlung des Laufradkranzes a benutzte Spaltwasser sind so
angeordnet, daß die oberwasserseitigen Eintrittsöffnungen d auf einem kleineren
Durchmesser des Laufradkranzes a liegen als die unterwasserseitigen Austrittsöffnungen
e. Zufolge der auf das in dem Ringraum c vorhandene Wasser ausgeübten Zentrifugalkraft
wird auch durch diese Anordnung der Öffnungen d,e auf verschiedenen Durchmessern
eine ,gute Strömung des Spaltwassers von der oberwasserseitigen Fangschale j zur
unterwasserseitigen Fangschale g erreicht. Zur Erhöhung der Stabilität des hohl
ausgebildeten Laufradkranzes a können Versteifungsrippen' oder Stützwände innerhalb
des Laufradhohlraumes angeordnet sein.