DE957110C - Hydraulische Turbomaschine mit verstellbaren Laufradschaufeln - Google Patents

Hydraulische Turbomaschine mit verstellbaren Laufradschaufeln

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DE957110C
DE957110C DEE3533A DEE0003533A DE957110C DE 957110 C DE957110 C DE 957110C DE E3533 A DEE3533 A DE E3533A DE E0003533 A DEE0003533 A DE E0003533A DE 957110 C DE957110 C DE 957110C
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oil
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servomotor
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DEE3533A
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Sulzer Escher Wyss GmbH
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Escher Wyss GmbH
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    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/14Rotors having adjustable blades
    • F03B3/145Mechanisms for adjusting the blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

  • Hydraulische Turbomaschine mit Verstellbaren Laufradschaufeln Die Erfindung betrifft betrifft eine hydraulische Turbomaschine mit verste1lbarenLaufradschaufeln.
  • Bei solchen Maschinen ist die Laufradnabe für gewöhnlich mit Öl gefüllt, und die Verstellung der Laufradschaufeln erfolgt meistens durch einen außerhalb der Laufradnabe befindlichen Servomotor, dem das Steueröl durch eine oberhalb des Generators angeordnete Ölzuführungseinrichtung zugeführt wird. Falls es sich um eine Kaplanturbine handelt, die einen Generator antreibt, so erfordert diese Art der Ölzuführung jedoch eine hohlgebohrte Generatorwelle, und ferner ist meistens bei neueren Anlagen von gedrängter Bauart für die oberhalb des Generators anzuordnende Ölzu,führungsei.nrichtung kein Platz vorhanden, ganz abgesehen davon, daß durch das aus der Ölzuführungseinrichtung leckende 01 leicht eine unzulässige Verschmutzung des Generators erfolgen kann. Aus diesem Grund wird daher neuerdings eine zwischen dem Generator und der Turbine angeordnete Ölzuführung bevorzugt. Dabei werden für die Ölzuführung vielfach die Radiaflager der Turbinenwelle benutzt. Derartige Radiallageir müssen aber durch geeignete Stopfbüchsen gegen heraustretendes Lecköl gedichtet werden, wobei die Stopfbüchsen zeitweise unter hohem Öldruck stehen, so daß sie starken Abnutzungen ausgesetzt sind.
  • Außerdem ist eine Turbine bekannt, bei der das Lecköl der Radiallager in einzelnen Leckölsammelräumen aufgefangen wird, von denen einer gleichzeitig als Ölraum für ein Spurlager dient. Solche Leckölsammelräume wären aber bei .einer durch die Radiallager gehenden Zu- und Abführung des zur Betätigung des Servomotors dienenden Öls nicht zweckmäßig, da infolge des hohen Druckes dieses Öls große Mengen Lecköl aus den Lagern austreten würden, die dann wieder aus den einzelnen, offenen Sammelräumen abgeführt werden müßten.
  • Zweck der Erfindung ist, die vorstehend erwähnten Nachteile bei hydraulischen Turbomaschinen mit verstellbaren Laufradschaufeln, bei denen der durch gesteuertes Drucköl, das von einer außerhalb der Welle angeordneten Ölpumpe geliefert wird, betätigte Servomotor für die Verstellung der Laufradschaufeln außerhalb der mit Öl gefüllten Laufradnabe innerhalb der Welle angeordnet und zwischen Servomotor und Laufradnabe mindestens ein Radiallager für die Maschinenwelle vorgesehen ist und ferner die Zu- und Abführung des zur Betätigung des Servomotors dienenden Öls durch dieses bzw. diese Radiallager hindurch erfolgt, zu vermeiden und gleichzeitig die Ölversorgung der Laufradnabe sicherzustellen. Zu .diesem Behuf ist erfindungsgemäß ein mit den beiden Endseiten des Radiallagers bzw. der Radiallager in Verbindung stehender, die Maschinenwelle umgebender gemeinsamer Leckölsammelraum vorgesehen, von dem aus der Ölraum der Nabe mit Öl versorgt wird. Dieser Leckölsammelraum ist hierbei gegenüber dem zwischen Leitrad und Laufrad befindlichen Wasserraum durch mindestens eine Stopfbüchse abgedichtet.
  • Durch die erfindungsgemäße Bauweise werden die nach außen abzudichtenden Stellen des Ölsystems auf eine Mindestzahl reduziert, was bei Druckölzuführungen für die Betätigung der Servomotoren besonders wichtig ist. Der besagte Raum kann dabei unter einem gewissen Druck gehalten werden. Das Lecköl des Lagers bzw. der Lager wird zum Ersatz von Ölverlusten in der Nabe verwendet, welche an den Schmierstellen der Schaufelzapfen auftreten können.
  • In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigt die Figur einen Teil eines Axialschnittes durch eine Kaplanturbine und eines von dieser angetriebenen, elektrischen Generators.
  • In der Zeichnung bezeichnet i die hohl ausgebildete Nabe des Turbinenlaufrades. Von den in dieser Nabe i verstellbar ,gelagerten Schaufeln ist nur eine gezeigt, die mit dem Bezugszeichen :2 belegt ist. Die Turbinenwelle setzt sich aus drei hohlgebohrten Teilstücken 3, 4, 5 zusammen, die in nicht gezeigter Weise starr miteinander verbunden sind und von denen ferner das untere Teilstück 3 auch starr mit der Nabe i verbunden ist. Das obere Wellenteilstück 5 bildet gleichzeitig den Zylinder eines hydraulisch betätigten Servomotorkolbens 6 für die Verstellung der Laufradschaufeln 2. Der Kolben 6 des außerhalb der Laufradnabe i angeordneten Servomotors ist mit einer Verstellstange 7, die sich durch den Hohlraum der Wellenstücke 3, 4 und 5 hindurch erstreckt, starr verbunden. Die Stange 7 trägt am unteren Ende einen Verstellkopf 8, von dem aus die Längsbewegungen der Stange 7 durch an sich bekannte und daher nicht veranschaulichte Mittel in eine Drehbewegung der Laufradschaufeln 2 umgesetzt werden. Mit dem gleichzeitig den Servomotorzylinder bildenden Wellenstück 5 ist der Rotor 9 eines von der Turbine angetriebenen Generators drehfest verbunden; der Stator dieses Generators ist mit dem Bezugszeichen io belegt.
  • Die Turbinenwelle 3, 4, 5 ist zwischen Servomotor 5, 6 und Laufradnabe i in zwei Radiallagern i i und 12 geführt, und die Axialkräfte, welche auf die Welle 3, 4, 5 einwirken, werden von einem Spurlager 13 aufgenommen, auf das sich das Wellenstück 5 mit einem ringförmigen Ansatz 14 abstützt.
  • Die Zu- und Abführung des zur Betätigung des Servomotorkolbens 6 dienenden Öls erfolgt durch die Radiallager i i und 12, hindurch. Zu diesem Zweck ist an einen ringförmigen Raum 15 des Radiallagers i i eine zum Zu- und Abfühiren von Öl dienende Leitung 16 angeschlossen. Der Ringraum 15 steht durch Bohrungen 17 im Wellenstück 4, ferner durch einen von der Verstellstange 7 und dem Wellenstück 4 begrenzten Ringraum 18 und durch Kanäle i91 in einer Führungsbüchse i9 mit dem Zylinderraum 2o unterhalb des Servomotorkolbens 6 in Verbindung. Ferner ist an einen ringförmigen Raum 2i des Radiallagers 12 eine zum Zu- und Abführen von Öl dienende Leitung 22 angeschlossen. Dieser Ringraum 21 steht durch Kanäle 23 im Wellenstück 3 und durch eine Bohrung 24 in der Verstellstange 7 mit dem Raum 25 oberhalb des Servomotorkolbens 6 in Verbindung.
  • Die Turbinenwelle 3, 4, 5 wird von einem gehäuseartigen Teil 26 umgeben, der zusammen mit der Turbinenwelle einen Raum 28 begrenzt. Der Raum 28 steht einmal durch Bohrungen 29 im Lagergehäuse 12 mit einem im Turbinendeckel 31 vorgesehenen Hohlraum 30 in Verbindung. Der Raum 30 steht seinerseits durch einen Ringraum 32, der von einem Rohrstück 27 innerhalb einer Stopfbüchse 33 und dem Wellenteil 3 begrenzt wird, ferner durch Kanäle 34 im untersten Teil des Wellenstückes 3 und Kanäle 35 in der Nabe i mit dem Nabenhohlraum 36 in Verbindung. Der erwähnte Hohlraum 28 steht aber auch durch Kanäle 37 im Gehäuse des Radiallagers i i mit einem Raum 38 oberhalb des Radiallagers i i in @Terbindung.
  • Im Betrieb sind der Raum 36 der Nabe i, ferner die Räume 30,:28 auf beiden Endseiten des Radiallagers 12 und die Räume 28.38 zu beiden Endseiten des Radiallagers i i mit Öl gefüllt, wobei alle diese Räume 36, 30, 28 und 38 miteinander in Verbindung stehen. Der ein Längsstück der Turbinenwelle umgebende Raum 28 dient dabei zum Sammeln des aus den Radiallagern i i und 12 austretenden Lecköls und zur Ölversorgung der Laufradnabe. Gegenüber dem zwischen Leitrad 41 und Laufrad 1, 2 befindlichen Wasserraum 40 sind die Räume 30, 28 durch eine einzige Stopfbüchse 27, 33 abzudichten, von welcher der Teil 27 drehfest mit dem Wellenteil 3 und der zweite Teil 33 drehfest mit dem Turbinendeckel 31 verbunden ist. Dabei sind den Radiallagern z z und r2 unmittelbar überhaupt keine Stopfbüchsen zuzuordnen.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform ist zwischen dem Sammelraum 28, oder genauer ausgedrückt zwischen dem mit diesem Raum 28 verbundenen Raum 38, und dem Ölraum 42 des Spurlagers 13 auch noch eine Stopfbüchse 43 vorgesehen. Eine solche Stopfbüchse läßt sich aber unter Umständen entbehren.
  • Der das untere Radiallager 12 umgebende Teil des Turbinendeckels 31 kann mit dem übrigen Teil dieses Deckels ein lösbar verbundenes Stück bilden und mehrteilig ausgeführt sein, so daß nach Entfernung eines Teiles dieses mehrteiligen Stückes die unterhalb jenes Radiallagers angeordnete Stopfbüchse 27, 33 zugänglich wird.
  • Je nach Bedarf kann die Welle 3, 4, 5 auch weniger unterteilt sein bzw. sogar aus einem Stück bestehen.
  • Statt des Generatorrotors 9 kann auf dem als Zylinder ausgebildeten Wellenteil 5 auch ein Zahnrad eines Getriebes drehfest befestigt sein.
  • Sinngemäß läßt sich die Erfindung auch bei Kreiselpumpen mit drehbaren Laufradschaufeln anwenden.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: z. Hydraulische Turbomaschine mit verstellbaren Laufradschaufeln und mit außerhalb der mit Öl gefüllten Laufradnabe innerhalb der Welle angeordnetem, durch gesteuertes Drucköl, das von einer außerhalb der Welle angeordneten Ölpumpe geliefert wird, betätigtem Servomotor für die Verstellung der Lauf radschaufeln, bei welcher zwischen Servomotor und Laufradnabe mindestens ein Radiallager für die Maschinenwelle vorgesehen ist und die Zu- und Abführung des zur Betätigung des Servomotors dienenden Öls durch dieses bzw. diese Radiallager hindurch erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit den beiden Endseiten des Radiallagers bzw. der Radiallager in Verbindung stehender, die Maschinenwelle umgebender gemeinsamer Leckölsammelraum (28) vorgesehen ist, von dem aus der Ölraum der Nabe mit Öl versorgt wird und der gegenüber dem zwischen Leitrad und Laufrad befindlichen Wasserraum durch mindestens eine Stopfbüchse (27, 33) abgedichtet ist.
  2. 2. Hydraulische Turbomaschine nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, d.aß der Sammelraum in an sich bekannter Weise auch als Ölraum für ein Spurlager dient.
  3. 3. Hydraulische Turbomaschine nach den Ansprüchen r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sammelraum und dem Ölraum des Spurlagers ebenfalls eine Abdichtung vorgesehen ist.
  4. 4. Hydraulische Turbomaschine nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß das Radiallager (z2), welches vom Maschinendeckel (3i) umgeben ist, und das Gehäuse (26) des Leckölsammelraumes lösbar mit dem Deckel verbunden und mehrteilig ausgeführt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: FaNwitz, »Die Regelung von Kraftmaschinen«, 294o, Abb. I92.
DEE3533A 1950-04-15 1951-03-31 Hydraulische Turbomaschine mit verstellbaren Laufradschaufeln Expired DE957110C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1130703B (de) * 1959-07-03 1962-05-30 Balcke Ag Maschbau Verstellpropellerpumpe mit ausziehbarem Laufzeug und Verstellrohr

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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None *

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1130703B (de) * 1959-07-03 1962-05-30 Balcke Ag Maschbau Verstellpropellerpumpe mit ausziehbarem Laufzeug und Verstellrohr

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