NO163030B - Rotasjonskobling. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en rotasjonskobling for anvendelse ved innstilling av skovlene i en vannturbin eller i en propellerpumpe. I den følgende beskrivelse omhandles alternative vannturbin koblet til en generator til frembringelse av elektrisk kraft, men teoriene gjelder naturligvis i samme utstrekning for en pumpe som er koblet til en elektrisk motor eller en annen energikilde.

Vannturbinen omfatter et roterende nav forsynt med et

antall skovler og anbragt i et rør eller lignende med strømmende vann. Den rotasjonsenergi som fåes overføres til en generator til frembringelse av elektrisk strøm.

Den rotasjonsenergi som fremkommer, er naturligvis helt avhengig av mengden av strømmende vann og den stillings-energi eller fallhøyde som kan utnyttes. Vannmengden kan variere betydelig og av den grunn kommer turbinen til å arbeide med ulike store strømningsvolumer ved forskjellige tidspunkter. Da turbinen utformes for å ha en maksimal virkningsgrad ved et bestemt strømningsvolum og en bestemt fallhøyde, vil vannets energi bli utnyttet med forskjellig aktivitet.

Ved å utforme turbinens skovler stillbare, d.v.s. at

skovlenes vinkel i forhold til vannstrømmen kan forandres,

gis det muligheter til å optimalisere virkningsgraden ved strømningsvolumer innenfor et forholdsvis stort sprednings-område.

Ved de turbinanlegg som hittil har vært vanlige, d.v.s.

der turbinen over en lang aksel forbindes med en tørt opp-stilt generator, har innstillingen av skovlene kunnet fore-

gå forholdsvis enkelt ved hjelp av hydrauliske eller mekaniske overføringsorganer langs denne aksel.

I den senere tid er en helt ny type av turnin/generator

blitt innført. Her er turbinen og generatoren bygget

sammen til en enhet som på en enkel måte kan heises opp av vannsjakten for ettersyn. Denne type energiprodusent er spesielt hensiktsmessig for små strømningsvolumer og forholdsvis begrensede fallhøyder.

Når en turbin av denne art skal forsynes med stillbare skovler, oppstår det spesielle problemer siden man ikke vil gi avkall på den enkle demonterbarhet. De styrepulser som skal sørge for forandring av skovlenes vinkler, skal da overføres fra.en stillestående til en roterende enhet i vanskelige omgivelser. I henhold til oppfinnelsen løses dette problem ved hjelp av den anordning som angis i de følgende krav.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene som delvis i snitt viser et parti av den hydrauliske del i en nedsenkbar energienhet som også innbefatter en generator, samt en detaljgjengivelse av en rotasjonskobling i henhold til oppfinnelsen.

På figur 1 betegner 1 et nav og 2 skovler som er dreibart festet i navet. 3 betegner mekaniske kraftoverføringsorganer, 4 en hydraulisk sylinder, 5 og 6 en rotasjonskobling bestå-ende av en stillestående og en roterende del samt 7, 8 og 9 slanger for trykkmedium.

På figur 2 betegner 10 et hus, 11 én aksel forsynt med langsgående kanaler 12 og 13. 14 betegner en fordelerhylse, 15 spaltetetninger, 16 og 17 innløp/utløp og 18 en drene-ringstilkobling; 19 og 20 betegner ytre og 21, 22 indre ringkanaler, 23 et antall radielt rettede hull i hylsen, 14 og 24 et antall radielt rettede hull i akselen 1. 25 betegner en flatetetning, 26 og 27 rullelagere, 28 en fjær-pakke og 29 og 30 avlastningsringer sa^t 31 o-ringer.

Som nevnt ovenfor er hele energiaggregatet utformet som en enhet som er enkel å montere i et fortrinnsvis vertikalt anordnet rør eller en sjakt for det strømmende vann. Dette medfører naturligvis meget store fordeler, såvel ved byggingen av kraftstasjonene som ved ettersyn av de enheter disse omfatter. For helt ut å kunne utnytte disse fordeler, er det naturligvis vesentlig at også de anord-ninger som kreves for å muliggjøre innstilling av skovlenes vinkler, utgjøre endel av den lett demonterbare enhet. Anordningen i henhold til oppfinnelsen muliggjør dette på en enkel og pålitelig måte.

Fra en trykkmediumkilde tilføres trykkmedium via slangene 7, 8 til rotasjonskoblingens ikke roterende del 5. Denne del er tilsluttet den roterende del 6 og overgangen tettes ved hhjelp av en mekanisk flatetetning. Dette medfører at rotasjonskoblingen er nedsenkbar på samme måte som de øvrige deler i anordningen.

Hydraulisk væske tilføres i henhold til et alternativ gjennom tilslutningen 16 og overføres via fordelerhylsen 14 og kanalen 12 i akselen 11 til en hydraulisk sylinder som på sin side ved hjelp av en mekanisk overføring på-virker skovlene. Hydraulisk væske fra sylinderen føres tilbake via kanalen 13 og fordelerhylsen 14 til tilslutningen 17. Ved regulering i motsatt retning tilføres hydraulisk væske på samme måte gjennom tilslutningen 17

og føres tilbake gjennom tilslutningen 16.

Fordelerhylsen 14 har en betydningsfull rolle siden denne danner overgangen mellom det ikke roterende hus 10 og den roterende aksel 11. Hylsen er her fast forbundet med huset 10 og har et antall spaltetetninger 15 mot akselen 11. Hylsen er forsynt med radielt rettede hull 20

på sin mantelflate liggende rett ut for tilslutningene 16 og 17 i huset 1. Ringkanaler 19, 2.0 i hylsen eller huset skaper forbindelse med hullene på hylsens utside, mens andre ringkanaler 21, 22 skaper tilsvarende for-bindelser på hylsens innside. Akselen 11 har for sin del

tilsvarende hull 24 som forbinder kanalene 12 og 13 med henholdsvis ringkanalene 21 og 22.

For at spaltetetningene 15 skal fungere tilfredsstillende er det naturligvis av største viktighet at den ytre del med huset 10 er stabilt lagret i den roterende del og at det omgivende medium ikke kan trenge inn i spalterommet. Avtetningen skjer som tidligere nevnt med en flatetetning 25 som sikrer tetthet selv Ved meget 'høye trykk. Lagringen foregår ved hjelp av rullelagere som er anbragt slik at belastningen rettes skrått inn mot akselen, hvorved det oppstår en sentrerende kraft.

Samspillet mellom kreftene i enheten kompliseres ytterligere ved at spaltetetningene nødvendigvis alltid lekker noe. Denne lekkasje samles i den nedre del av enheten og dreneres via tilslutningen 18 tilbake til den ikke viste beholder for hydraulisk væske. Siden denne oftest befinner seg på et nivå høyt over koblingen, er denne lekkasjevæske årsak til et høyt statisk trykk som overføres til den nedre lagers 27 innerring. For å oppta denne kraft, ligger innerringen tett an mot en skulder eller lignende på akselen 11.

I det øvre lager 26 som er speilvendt i forhold til det nedre, blir lagerets innerring ikke utsatt for tilsvarende statisk belastning. For å sikre at innerringen følger med i fjæringsbevegelse som ytterringen utfører på grunn av den statiske belastning, finnes en eller flere fjærbrikker 28 anbragt mellom en ansats på akselen og lagerets innerring. På denne måte blir begge lagringer.riktig belastet. Fjærkraftens størrelse velges etter den aktuelle statiske belastning.

For å sikre at fordelerhylsen 14 ikke utsettes for aksielle krefter som kan innvirke uheldig på spaltetetningene, anord-ned det avlastningsringer eller lignende mellom lagerenes mot hverandre vendte ytterringer og hylsens 14 endepartier. Avlastningsringene er fast forankret i huset 1, slik at lagrenes ytterringer ikke kan bevege seg mot hverandre og utsette hylsen 14 for aksialkrefter.

For ytterligere å sikre tilfredsstillende betingelser for spaltetetningene 15, er hylsen 14 avtettet i huset 10 ved hjelp av o-ringer som tillater en ytterst liten bevegelse mellom hylse og hus.

I henhold til oppfinnelsen er man kommet frem til en rotasjonskobling som på en tilforlatelig måte overfører styrepulser fra en ikke roterende til en roterende maskindel i et undervannsmiljø som er utsatt for store driftspåkjenninger. I den ovenstående beskrivelse er det henvist til et turbinanlegg med vertikal rotasjonsaksel. Oppfinnelsen kan imidlertid også tillempes maskiner med hellende eller horisontale akseler, idet den retning som ovenfor er angitt som oppad, er likeverdig med retningen mot turbinen/pumpen.

Claims (2)

1. Rotasjonskobling for overføring av styrepulser fra en ikke roterende til en roterende maskindel, særlig for regulering av skovlenes vinkler i en nedsenkbar turbin eller pumpe, der overføringsmediet er hydraulisk væske som overføres mellom et stillestående ytre hus og en indre roterende aksel, der avtetningen mellom roterende og ikke roterende deler tilveiebringes ay en mekanisk flatetetning og der koblingen i sin helhet er innrettet til å kunne arbeide nedsenket i et flytende medium, for eksempel vann under høyt trykk, der den hydrauliske væske føres til, henholdsvis fra, gjennom radielt rettede tilslutninger i huset, til, henholdsvis fra, akselen som er forsynt med langsgående kanaler for transport av den hydrauliske væske til, henholdsvis fra, en reguleringsenhet som roterer sammen med akselen og der det mellom huset og akselen er anordnet en ikke roterende fordelerhylse som har et antall spaltetetninger mot akselen og er forsynt med et antall radielt rettede hull forbundet med hverandre ved hjelp av ytre og indre ringkanaler, karakterisert ved at huset (10) er lagret på akselen (11) ved hjelp av et ved hver ende av fordelerhylsen (14) anbragté rulle-lager (26, 27) som er speilvendte og slik anordnet at belastningen rettes skrått inn mot akselen (11), at det fra turbinen/pumpen vendte • lager (27) med sin innerring ligger fast an mot en skulder eller lignende på akselen (11) mens det andre lagers (26) innerring belastes med en fjæranordning (28) i retning mot hylsen (14), samt at lagerenes (27, 28) ytterringer ligger fast an mot avlastningsringer (29, 30) forankret i huset (10) eller på annen måte festet til dette, slik at de aksielle belat-ningskrefter på lagrene ikke overføres til fordelerhylsen (14).

2. Rotasjonskobling som angitt i krav 1, karakterisert ved at lagerenes (27, 28) ytterringer ligger an mot skuldre på husets (10) indre mantelflate.

"3. Rotasjonskobling som angitt i krav 1, karakterisert ved at fordelerhylsen (14) er avtettet mot huset (10) ved hjelp av o-ringer (31), hvorved en viss liten bevegelighet blir mulig mellom hylse og hus.