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Die Erfindung bezieht sich auf eine Wasserturbine mit vertikaler Achse mit Turbinenlaufrad,
Schwungrad, Generator, Ölpumpe und Drehzahlgeber zur Regelung der Leistung bzw. Turbinendrehzahl auf einer durchgehend starren Welle mit einer in einer Einlaufschnecke laufenden Turbine.
Derartige Maschinen haben einen geringen Platzbedarf in der Höhenentwicklung und in der
Seitenentwicklung. Bei den bisher bekannten Kleinstturbinen wurden die Turbinenkräfte, wie das Gewicht der Turbine, der Achse des Generators, der Regelung usw. sowie die Lagerkräfte über die Einlauf- schnecke, die im untersten Bereich der Turbine steht, abgeleitet.
Die Lösung ist bei Turbinen und Generatoren kleinerer Leistung, bei welchen das Gewicht des Kompaktblockes nicht zu hoch ist, möglich. Kompaktturbinen grösserer Leistung konnten so nicht gebaut werden, da dabei die Gefahr bestand, dass die Einlaufschnecke durch die äusseren Kräfte vorgezogen wird.
Diese Nachteile beseitigt die Erfindung dadurch, dass die Einlaufschnecke aussen umgreifende und lagernde Abstützfüsse, welche die Achs- und Lagerkräfte aufnehmen und ins Fundament ableiten, aufweist.
Dadurch wir ; d erreicht, dass die Einlaufschnecke unabhängig von statischen Überlegungen konstruiert werden kann. Sie bildet einen in den Abstützfüssen gelagerten Teil, der keine zusätzlichen äusseren Kräfte übertragen muss und daher auch unabhängig vom Gewicht des Generators und der Turbine usw. bleibt.
Dadurch ist es möglich, die Einlaufschnecke nur so stark auszubilden, dass die im Betrieb auftretenden Kräfte, die durch das einströmende Wasser verursacht werden, aufgenommen werden. Auch dabei kann zur Unterstützung der Festigkeit eine Ableitung von Kräften in die Abstützfüsse vorgenommen werden. Die Abstützfüsse können bei gegossenen Gehäusen als Gussrippen ausgebildet sein. Zweckmässig ist es bei geschweissten Schnecken, wenn die Abstützfüsse als Blechhohlkörper ausgebildet sind. Insbesondere wenn die Blechkörper ausbetoniert sind, erreicht man ausserordentlich grosse Festigkeiten und kann grosse Kräfte in das Fundament ableiten, ohne dass die Einlaufschnecke belastet wird.
Durch das Ausbetonieren, welches an Ort und Stelle nach dem Aufstellen der Turbine erfolgen kann, ist das Transportgewicht der Turbine nicht zu hoch, anderseits ist nach dem Ausbetonieren die Masse der Abstützfüsse so gross, dass auch Schwingungen gut gedämpft und aufgenommen werden können.
Vorteilhaft ist es, wenn die Abstützfüsse mit der Einlaufschnecke, diese verstärkend und aussteifend, fest, z. B. durch Schweissen, Nieten, Schrauben od. dgl. verbunden sind. Dadurch wird die Einlaufschnecke durch die Abstützfüsse verstärkt und kann Kräfte in diese ableiten. Die Einlaufschnecke kann daher konstruktiv leicht gehalten werden und weist trotzdem ausreichende Festigkeit auf. Es hat sich gezeigt, dass es zweckmässig ist, vier Abstützfüsse vorzusehen. Es ist jedoch auch die Anordnung von drei oder mehreren Abstützfüssen möglich.
Zweckmässig sind die Abstützfüsse an ihrer Oberseite mit einem Tragringflansch verbunden, auf welchen die Turbinen-, Generator- und Lagerkräfte eingeleitet sind. Dadurch erhält man ein komplettes Traggestell zur Abstützung des Generators und der Turbine und vermeidet eine Belastung der Einlaufschnecke.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Bereich der kleinsten Höhe der Einlaufschnecke zum Durchführen eines Regulierhebels zum Verschieben eines Regelringes zur Verstellung der Schaufeln des Turbinenlauf-
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h.grössten Höhe der Einlaufschnecke, bleibt dort ein Zwischenraum, in welchem die Regulierhebel eingeführt werden. Es ist nicht notwendig, für die Durchführung des Regulierhebels zusätzlich Bauhöhe vorzusehen. Der Generator kann durch diese Massnahme kompakt gehalten werden. Weiter wird vorgeschlagen, dass der die Regulierhebel betätigende Reguliermechanismus, wie Regulierzylinder, Reguliergetriebe usw. an einem Abstützfuss Regulierkräfte ableitend gelagert ist. Dadurch bleibt die Einlaufschnecke von einer Belastung durch die Regulierkräfte verschont.
Die Erfindung ist an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, ohne sich darauf zu beschränken.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht mit Teilschnitt und Fig. 2 eine Ansicht von oben auf eine FrancisSpiralturbine in Kompaktbauweise. Fig. 3 zeigt in Ansicht von oben eine Gussspirale. Fig. 4 dazu eine Ansicht von der Seite und Fig. 5 eine Variante in Seitenansicht.
Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 sind Turbinenleitschaufeln --15-- vor dem Turbinenlaufrad --2-verstellbar gelagert, auf welche von der Einlaufschnecke --1-- Wasser strömt. Die Welle --4-- ist im oberen Generatorlager-6-und im unteren Generatorlager --5-- gelagert. Um das obere Generatorlager - ist zur Einsparung von Raumhöhe der Ölbehälter --9-- für die Reglerölpumpe --11-- so angeordnet,
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dass durch Luftschlitze --18-- Kühlluft geführt werden kann, welche in weiterer Folge den Generator - -3-- umströmt und durch Schlitze --19-- austritt. Unter dem Generator ist auf der Welle --4-- das Schwungrad --7-- befestigt.
Die Regelung erfolgt, gesteuert von der Lauffrequenz in einem seitlich angeordneten Schaltpult --13--. Von den Schaufeln --15-- und dem Laufrad --2-- gelangt das Wasser in einen Ablauf trichter --17--. Der Generator samt Turbine, Welle, Lager und allen andern Teilen ist auf einem Tragringflansch --20-- befestigt und abgestützt, der vier Abstützfüsse --21-- verbindet, die, in einer Ausnehmung --2-- die Einlaufschnecke umgebend und abstützend die Kräfte in das Fundament - ableiten. Die Kräfteableitung erfolgt durch die Abstützfüsse ohne Belastung der Einlaufschnecke
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stehen gemäss Fig. 1 und 2 aus je einem Hohlblechkasten, der mit Beton --24-- gefüllt und verstärkt ist und gleichzeitig durch Anschweissen an die Einlaufschnecke diese aussteift und verstärkt.
Ein Regulier- hebel --25-- zur Betätigung eines Regulierringes --26--, über welchen die Schaufeln --15-- zur Regelung
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--1-- imRegulierzylinder --27--, der sich direkt an einem Abstützfuss --21-- abstützt, über eine Regulierstange - betätigt, so dass auch die Regulierungskräfte direkt in die Abstützfüsse abgeleitet sind.
Die Variante gemäss Fig. 3 und 4 zeigt eine Guss schnecke --1-- mit angegossenen Abstützfüssen-21- und Tragring --22-- mit zwei Rippen --29-- und Fig. 5 dazu eine Variante mit einem Abstützfuss mit einer Rippe --30-- für leichtere Generatoren.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wasserturbine mit vertikaler Achse mit Turbinenlaufrad, Schwungrad, Generator, Ölpumpe und Drehzahlgeber zur Regelung der Leistung bzw. Turbinendrehzahl auf einer durchgehend starren Welle mit einer in einer Einlaufschnecke laufenden Turbine, deren Gewicht unterhalb und/oder seitlich der Einlaufschnecke im Fundament abgestützt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Einlaufschnecke (1) aussen umgreifende und lagernde Abstützfüsse (21), welche die Achs- und Lagerkräfte aufnehmen und ins Fundament ableiten, aufweist.
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