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Kühlung für Hohlwellen.
Bei den bekannten Kühlungen schnellaufender Wollen, z. B. bei Turbinen und Stromerzeugern, wird das als Kühlmittel dienende Wasser durch eine Rohrleitung an ein Stirnende der Welle geleitet und dort, entweder als freier Strahl oder in einem Rohre, in die Welle bis hinter die zu kühlende Lagerfläche eingespritzt, wonach es zurückfliesst und die Welle am Stirnende verlässt, um in einer eigenen Ableitung abzufliessen. Diese Kühlungen haben zur Voraussetzung, dass wenigstens ein Wellenende freiliegt und der erforderliche Raum zur Anbringung der Kühlung und deren Bedienung vorhanden ist.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung, die die Kühlung durch ein beliebiges Kühlmittel, z. B. Luft oder Wasser, von jeder beliebigen freien Stelle der Hohlwelle aus ermöglicht, sofern der ständige Durchgang des Kühlmittels sichergestellt ist, was dann der Fall ist. wenn an der Stelle, an der das Kühlmittel in die Welle eintreten soll, seine Pressung grösser als an der Austrittsstelle ist und wenn der Druckunterschied genügend gross ist, um die Bewegungswiderstände zu überwinden. Diese Grundbedingung ist durch die natürlichen Verhältnisse bei Verwendung von Wasser als Kühlmittel bei jeder Francisturbine mit liegender Welle von selbst gegeben. Die Anordnung nach der Erfindung soll daher insbesonders für solche Wellen beschrieben werden.
Bei jeder Francisturbine ist die Pressung des Wassers an der Wellenoberfläche unmittelbar an der Laufradnabe auf der Seite des Wasseraustrittes, der Krümmerseite, geringer als auf der entgegengesetzt liegenden, der Deckelseite, was einerseits durch den Spalttiberdruck und die behinderte Abflnssmöglichkeit des Spaltwassers auf der Deckelseite und andererseits durch die Wirkung des fast immer vorhandenen Sauggefälles auf der Krümmerseite hervorgerufen wird.
Die hohle Turbinenwelle erhält an diesen Stellen, der Richtung der Wasserführung entsprechend, geneigte Kanäle a für den Wassereintritt und b für den Wasseraustritt. Im Innern der hohlen Welle führt über die ganze zu kühlende Strecke ein zur Wellenbohrung zentrisch liegendes Rohr n. Der um das Rohr c sich bildende Ringraum wird durch einen zwischen den inneren Einmündungen der beiden Löcher o und b angebrachten Bund d in zwei Abschnitte geteilt.
Das Rohr wird durch einen Schraubengang f, dessen Wicklungssinn je nach der Wellenrichtung geändert wird und so gehalten werden muss, dass das Wasser hie'durch im Sinne seiner Strömungsrichtung bewegt wird, in seiner zentrischen Lage gehalten.
An dem einen Rohrende befindet sich ein Schlitz g, durch den das Wasser in das Rohr- innere eintritt. Von da fliesst es bis an das krümmerseitige Rohrende, um dort durch einen
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durch diese in den Krümmer strömt.
Die Abmessungen der Wasserwege sind dabei unter Beachtung der Spaltbreite am Laufradumfangc so zu wählen, dass eine Verstopfung durch Verunreinigungen, die noch durch den Kranzspalt gelangen könnten, ausgeschlossen ist. Auf diese Weise wird der zu kühh'ndn Teil der Welle beständig von frischem Wasser durchflossen. Die Herstellung dieser künstlichen Kühlung ist mit geringen Kosten verbunden.
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Cooling for hollow shafts.
In the known cooling of high-speed wool, z. B. in turbines and power generators, the water used as a coolant is passed through a pipe to one end of the shaft and there, either as a free jet or in a pipe, injected into the shaft behind the bearing surface to be cooled, after which it flows back and the Wave leaves at the front end in order to flow off in its own discharge. The prerequisite for this cooling is that at least one shaft end is exposed and the space required for attaching the cooling and its operation is available.
The invention relates to an arrangement that allows cooling by any coolant, e.g. B. air or water, made possible from any free point on the hollow shaft, provided that the constant passage of the coolant is ensured, which is the case. if at the point where the coolant is to enter the shaft, its pressure is greater than at the exit point and if the pressure difference is large enough to overcome the movement resistance. This basic condition is given by the natural conditions when using water as a coolant in every Francis turbine with a horizontal shaft. The arrangement according to the invention will therefore be described in particular for such waves.
In every Francis turbine, the pressure of the water on the shaft surface directly on the impeller hub on the side of the water outlet, the elbow side, is lower than on the opposite side, the cover side, which on the one hand is due to the gap overpressure and the hindered drainage of the gap water on the cover side and on the other is caused by the effect of the suction gradient that is almost always present on the elbow side.
The hollow turbine shaft is provided with inclined channels a for the water inlet and b for the water outlet at these points, corresponding to the direction of the water flow. Inside the hollow shaft, a pipe n centrally located to the shaft bore leads over the entire distance to be cooled. The annular space that forms around pipe c is divided into two sections by a collar d attached between the inner junctions of the two holes o and b.
The tube is held in its central position by a helical thread f, the direction of which is changed depending on the direction of the wave and must be held in such a way that the water is thereby moved in the direction of its flow direction.
At one end of the pipe there is a slot g through which the water enters the pipe interior. From there it flows to the end of the pipe on the elbow, and then through one
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flows through this into the manifold.
The dimensions of the waterways are to be selected, taking into account the gap width on the impeller circumference, so that clogging by impurities that could still get through the rim gap is excluded. In this way, that part of the wave that is too cold is constantly traversed by fresh water. The production of this artificial cooling is associated with low costs.
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