CH153572A - Lower bearing for vertical axis turbine. - Google Patents

Lower bearing for vertical axis turbine.

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CH153572A
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CH
Switzerland
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auxiliary liquid
pressure
bearing
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level
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French (fr)
Inventor
De Constructions Meca Ateliers
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Vevey Atel Const Mec
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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
    • F03B11/00Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/06Bearing arrangements
    • F03B11/063Arrangements for balancing axial thrust
    • F03B11/066Arrangements for balancing axial thrust in vertical axis machines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description

  

  l'aller inférieur pour     turbine    à axe     -vertical.       L'objet de la présente invention est un  palier inférieur pour turbine à axe ver  tical, dont les surfaces     frottantes    sont  à. l'abri de l'eau. Ce palier est caractérisé en  ce que ses parties frottantes sont séparées  complètement des espaces qui, par la fente  entre la roue et le bâti, communiquent avec  l'espace situé en amont des aubes de la roue,  par au moins une chambre annulaire de sec  tion en forme de gouttière remplie d'un li  quide auxiliaire dans lequel plonge au moins  une cloison annulaire.  



  Le dessin ci-annexé représente, à titre       d'exemple,    quatre formes d'exécution de l'ob  jet de l'invention.  



  La     fig.    1 représente schématiquement une  coupe transversale de     turbine        ù    axe vertical,  par exemple une turbine Kaplan, et corres  pond à la première forme décrite ci-dessous;  La     fig.    2 montre en coupe, à phis grande  échelle, cette première forme d'exécution;  Les     fig.    3 et 4 montrent en coupe des va  riantes concernant le réservoir à mercure, et    la     fig.    5 une variante concernant les voies de  communication du palier avec l'espace exté  rieur à la turbine.  



  L'eau est amenée par la chambre 1 en  forme de spirale autour du distributeur 2 ;     de     là, elle passe dans l'espace 3 7 situé au-dessus  de la roue 3, dans cette roue 3, puis, par l'as  pirateur 4, dans le canal aval 5. L'arbre     t;,     solidaire du moyeu 7 de la roue 3, transmet  le couple     à,    un alternateur, par exemple.  



  Cet arbre est guidé par le palier 11 dont  le coussinet creux forme un carter d'huile 12  qui est rempli normalement jusqu'au ni  veau 13.  



  La bride d'accouplement 14, venue     de     forge avec l'arbre 6, forme     Lin    récipient annu  laire 15. Au corps de palier 11 de la turbine  est fixé un anneau cylindrique 17 dont la  partie inférieure plonge dans le récipient 15  rempli de mercure jusqu'à un certain niveau  et forme     ainsi    un manomètre 18 à deux     bran-          ches    annulaires dont la section est en forme       d'U.    La branche 19 de<B>PU</B> débouche dans la      chambre 20; celle-ci communique avec le car  ter à huile du palier 12 par l'espace compris  entre l'arbre et le coussinet et par les trous  21. La branche 22 débouche dans la cham  bre 23.  



  Lorsque la turbine est arrêtée, la pression  sur le mercure de la branche 19, due à la co  lonne d'huile     la,    est équilibrée par une petite  dénivellation de mercure entre les deux bran  ches (environ 15 fois plus petite que     h).     



  Pendant la marche de la turbine, de l'eau  s'infiltre par la fente assurant le jeu 24 et  par la chicane à labyrinthes 25 dans la  chambre 23; cette eau peut passer dans la  chambre 38, la remplir, et monter jusqu'au  tuyau 26, par lequel elle s'évacue, de sorte  que la chambre 23 est soumise :à une pression  déterminée. Cette pression est juste celle qui  est nécessaire pour évacuer par le tuyau 26  dans le canal aval, le volume d'eau entrant  par la chicane 25. Il se formera donc dans  le récipient annulaire 15 une dénivellation de  mercure     h.i    résultant de la différence de pres  sion régnant entre les chambres 20 et 23.  



  Le dispositif est construit de façon que  le niveau inférieur du mercure n'atteigne ja  mais     l'extrémité    inférieure de l'anneau 17. Il  est alors impossible à l'eau de s'infiltrer dans  l'huile de graissage; de même, il n'y aura  aucune perte d'huile.  



  Un robinet 2 7 placé sur le tuyau 2:6 sert  à réduire au minimum la quantité d'eau  évacuée, lorsqu'on peut admettre que la pres  sion devienne plus forte que celle qui corres  pond à, la hauteur de ce tuyau 26.  



  Lors d'une décharge brusque de la tur  bine, c'est-à-dire lorsqu'on arrête brusque  ment l'admission de l'eau par le distributeur,  il se produit les     @    phénomènes suivants  La pression dans l'espace 37 est brusque  ment mise sous la dépendance de celle qui  règne au-dessous de la roue, laquelle est in  férieure à la pression atmosphérique.  



  Grâce au fait que le tuyau 26 débou  che dans l'atmosphère, la pression dans la  chambre 23 ne s'abaisse pas au-dessous de la  pression     atmosphérique.     



  On peut donc construire le manomètre en    vue de deux limites déterminées dans la  chambre 23, limites entre     lesquelles    doit pou  voir varier la pression, la limite inférieure  étant la pression atmosphérique, et la supé  rieure celle du niveau en amont ou celle qui  correspond à la hauteur du tuyau 26 ou au  réglage de son robinet.  



  Les dénivellations du mercure ne peuvent  se faire que lentement, car elles impliquent  une aspiration ou un refoulement d'huile de  la chambre 20 par l'espace     minime    existant  entre l'arbre et le coussinet du palier.  



  Comme moyen de contrôler l'étanchéité  du palier, deux bornes 28 sont disposées dans  la chambre 20. Si, pour une cause quelconque,  l'eau s'introduit dans la chambre 20, elle for  mera une couche intermédiaire entre le mer  cure et l'huile. Lorsque l'eau atteint les deux  bornes 28 qui sont très rapprochées, le circuit  électrique 29 sera fermé, faisant     fonctionnel     un signal. Par le bouchon 30, on peut alors  extraire la quantité d'eau qui s'est introduite.  



  Pour de plus grandes pressions dans la  chambre 93, par exemple, en vue de fortes  crues du niveau d'aval, la dénivellation de  mercure peut être fractionnée en deux ou  trois parties     (fig.    3). L'espace 31 est alors  rempli d'huile au moyen du tube 32, lequel  est ensuite obturé.  



  Le récipient 33 peut être fixé et l'anneau  34 mobile, comme dans la     fig.    4.  



  Pour de     petites    chutes, le tuyau 26 peut  être remplacé par un tuyau 35 qui relie la  chambre 23 à l'eau située en amont, de sorte  que     cette        chambre    soit constamment     soumise     à la pression qui correspond au niveau 36 de  l'eau à l'amont     (fig.    5).  



  Pour les turbines à hélice à aubes fixes,  la     chambre    23 ne sera soumise à. une     pr#-s-          sion    que vers la fin de l'ouverture du distri  buteur. Pour des ouvertures plus petites, il y  aura, aspiration d'air par le tuyau 26, ce qui  a l'avantage de réduire les risques de     cavita-          tion    à faibles charges     (fig.    1).  



  Pour les turbines à hautes chutes, il     est     nécessaire de remplacer la chicane 25 par un  presse-étoupe avec tuyau d'évacuation pour  réduire la quantité d'eau perdue.



  the lower flow for turbine with vertical axis. The object of the present invention is a lower bearing for a vertical axis turbine, of which the friction surfaces are at. away from water. This bearing is characterized in that its friction parts are completely separated from the spaces which, through the slot between the wheel and the frame, communicate with the space located upstream of the blades of the wheel, by at least one annular chamber of section in the form of a gutter filled with an auxiliary liquid in which at least one annular partition is immersed.



  The appended drawing represents, by way of example, four embodiments of the object of the invention.



  Fig. 1 schematically shows a cross section of a vertical axis turbine, for example a Kaplan turbine, and corresponds to the first shape described below; Fig. 2 shows in section, on a large scale, this first embodiment; Figs. 3 and 4 show variations in section relating to the mercury tank, and FIG. 5 a variant concerning the communication channels of the bearing with the space outside the turbine.



  The water is supplied by the chamber 1 in the form of a spiral around the distributor 2; from there, it passes into the space 3 7 located above the wheel 3, into this wheel 3, then, through the pirating ace 4, into the downstream channel 5. The shaft t ;, integral with the hub 7 of the wheel 3, transmits the torque to an alternator, for example.



  This shaft is guided by the bearing 11, the hollow bearing of which forms an oil sump 12 which is normally filled up to level 13.



  The coupling flange 14, forged with the shaft 6, forms an annular container 15. To the bearing body 11 of the turbine is fixed a cylindrical ring 17, the lower part of which is immersed in the container 15 filled with mercury until 'at a certain level and thus forms a manometer 18 with two annular branches, the section of which is U-shaped. Branch 19 of <B> PU </B> opens into chamber 20; this communicates with the oil pan of the bearing 12 through the space between the shaft and the bearing and through the holes 21. The branch 22 opens into the chamber 23.



  When the turbine is stopped, the pressure on the mercury in branch 19, due to the oil column 1a, is balanced by a small difference in level of mercury between the two branches (approximately 15 times smaller than h).



  During the operation of the turbine, water infiltrates through the slit ensuring the clearance 24 and through the labyrinth baffle 25 into the chamber 23; this water can pass into chamber 38, fill it, and rise as far as pipe 26, through which it is discharged, so that chamber 23 is subjected to a determined pressure. This pressure is just that which is necessary to evacuate through the pipe 26 into the downstream channel, the volume of water entering through the baffle 25. There will therefore be formed in the annular receptacle 15 a difference in level of mercury hi resulting from the difference in pressure. Zion reigning between Chambers 20 and 23.



  The device is constructed so that the lower mercury level does not reach but the lower end of the ring 17. It is then impossible for water to infiltrate into the lubricating oil; likewise, there will be no loss of oil.



  A tap 27 placed on the pipe 2: 6 serves to reduce to a minimum the quantity of water discharged, when it can be assumed that the pressure becomes greater than that corresponding to the height of this pipe 26.



  During a sudden discharge of the turbine, that is to say when the water inlet by the distributor is suddenly stopped, the following phenomena occur. The pressure in space 37 is suddenly brought under the control of that which reigns below the wheel, which is lower than atmospheric pressure.



  Thanks to the fact that the pipe 26 opens into the atmosphere, the pressure in the chamber 23 does not drop below atmospheric pressure.



  The manometer can therefore be constructed with a view to two limits determined in chamber 23, limits between which the pressure must be able to vary, the lower limit being atmospheric pressure, and the upper one that of the level upstream or that which corresponds to the pipe height 26 or the adjustment of its valve.



  The mercury changes can only be done slowly, because they involve a suction or a discharge of oil from the chamber 20 through the minimal space existing between the shaft and the bearing shell.



  As a means of checking the sealing of the bearing, two terminals 28 are arranged in the chamber 20. If, for any reason, water enters the chamber 20, it will form an intermediate layer between the sea cure and the water. 'oil. When the water reaches the two terminals 28 which are very close together, the electrical circuit 29 will be closed, making a functional signal. Through stopper 30, it is then possible to extract the quantity of water which has entered.



  For greater pressures in chamber 93, for example, in view of strong floods in the downstream level, the drop in mercury can be divided into two or three parts (Fig. 3). The space 31 is then filled with oil by means of the tube 32, which is then closed.



  The container 33 can be fixed and the ring 34 movable, as in FIG. 4.



  For small drops, the pipe 26 can be replaced by a pipe 35 which connects the chamber 23 to the water situated upstream, so that this chamber is constantly subjected to the pressure which corresponds to the level 36 of the water at the upstream (fig. 5).



  For fixed-vane propeller turbines, the chamber 23 will not be subjected to. a pr # -s- sition that towards the end of the opening of the distributor. For smaller openings, there will be suction of air through pipe 26, which has the advantage of reducing the risks of cavitation at low loads (fig. 1).



  For high head turbines, it is necessary to replace baffle 25 with a stuffing box with drain pipe to reduce the amount of water lost.

 

Claims (1)

REVENDICATION Palier inférieur pour turbine à axe verti cal, caractérisé en ce que ses parties frottan- tes sont séparées complètement des espaces qui, par la fente entre la roue et le bâti, com muniquent avec l'espace situé en amont des aubes de la roue, par au moins une chambre annulaire de section en forme de gouttière remplie d'un liquide auxiliaire dans lequel plonge au moins une cloison annulaire. SOUS-REVENDICATIONS 1 Palier selon la revendication, caractérisé en ce que le liquide auxiliaire est constitué par du mercure. CLAIM Lower bearing for a vertical axis turbine, characterized in that its friction parts are completely separated from the spaces which, through the slot between the impeller and the frame, communicate with the space located upstream of the impeller vanes , by at least one annular chamber of gutter-shaped section filled with an auxiliary liquid into which at least one annular partition is immersed. SUB-CLAIMS 1 Bearing according to claim, characterized in that the auxiliary liquid consists of mercury. 2 Palier selon la revendication et la sous- revendication 1, caractérisé en ce que l'un des niveaux du liquide auxiliaire est sou mis à la pression de l'huile employée pour le graissage dil palier, tandis que l'autre niveau est soumis à la pression de l'eau sortant de la fente susmentionnée. 2 Bearing according to claim and sub- claim 1, characterized in that one of the levels of the auxiliary liquid is subjected to the pressure of the oil used for the lubrication dil bearing, while the other level is subjected to the pressure of the water coming out of the aforementioned slot. 3 Palier selon la revendication et la sous- revendication 2, caractérisé en ce que la pression de l'eau sortant de la fente sus mentionnée est diminuée par un joint à la byrinthe, l'espace entre ledit joint et le ni veau du liquide auxiliaire communiquant avec l'atmosphère par un conduit dans le quel est intercalé un robinet d'étrangle ment. 4 Palier selon la revendication et la sous- revendication 2, caractérisé en ce que l'ez#- pace entre la fente et le niveau du liquide auxiliaire est mis en communication avec le canal amont. 3 Bearing according to claim and sub-claim 2, characterized in that the pressure of the water leaving the aforementioned slot is reduced by a seal at the byrinth, the space between said seal and the level of the auxiliary liquid communicating with the atmosphere by a conduit in which is interposed a choke valve. 4 Bearing according to claim and sub- claim 2, characterized in that the ez # - space between the slot and the level of the auxiliary liquid is placed in communication with the upstream channel.
CH153572D 1930-09-25 1930-09-25 Lower bearing for vertical axis turbine. CH153572A (en)

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