Hydroelektrischer Maschinensatz mit senkrechter Welle. Die Erfindung betrifft einen hydro- elektrischen Maschinensatz mit senkrechter Welle, die in zwei Radiallagern und einem Axiallager gelagert ist.
Es sind Maschinensätze dieser Art be kannt, bei denen die Welle des hydraulischen Teils in zwei Radiallagern geführt ist und die Gewichte der sich drehenden Teile und die auf sie einwirkenden hydraulischen Kräfte von einem Axiallager aufgenommen werden, das über einen Lagerbock auf dem Deckel der hydraulischen Maschine abgestützt ist. Dabei sind das Axiallager und das obere Radiallager so angeordnet, dass sie nur nach Ausbau des Rotors des elektrischen Teils, also z. B. im Falle eines Wasserturbinen-Generatorsatzes nach Ausbau des Generatorrotors, zugänglich werden.
Ist die hydraulische Maschine als Kaplan turbine ausgebildet, so wird die Nabe des Ro tors des elektrischen Teils häufig als Zylinder für den zum Betätigen der Laufradregulie rung dienenden Servomotor verwendet. In einem solchen Falle ist dann für die Zugäng lichkeit des Axiallagers und des obern Ra diallagers auch noch der Servomotorkolben auszubauen.
Ferner sind Maschinensätze der erwähn ten Art bekannt, bei denen das Axiallager in einer gewissen Entfernung vom Rotor des elektrischen Teils unterhalb desselben ange ordnet ist, so dass es sieh, ohne dass am elek trischen Teil etwas zu entfernen ist, seitlich ausbauen lässt. Dies ist aber eine mühsame Arbeit, da hierfür keine Möglichkeit besteht, den vorhandenen Kran des Maschinenhauses benutzen zu können. Zudem muss die Lager schale des obern Radiallagers auf alle Fälle unter Verwendung besonderer Hilfsmittel über Kopf ein- und ausgebaut werden.
Zweck der Erfindung ist. nun, einen hydro- elektrischen Maschinensatz der eingangs er wähnten Art zu schaffen, bei dem sieh hin sichtlich der Zugänglichkeit und Ausbau möglichkeit des Axiallagers und des obern Radiallagers wesentlich günstigere Verhält nisse als bei den bisher bekanntgewordenen Ausführungen ergeben.
Zu diesem Behufe stellt bei einer erfindungsgemässen Ausfüh rung ein lösbar mit der Nabe des, elektrischen Teils und mit der Welle des Maschinensatzes verbundener Zwischenkörper die Wirkungs verbindung zwischen jener Nabe und dieser Welle her. Ferner sind das obere Radiallager und das Axiallager mindestens zur I3aupt- sache in dem, von der erwähnten Nabe um schlossenen und oben vom Zwischenkörper begrenzten Raum untergebracht, so dass nach Abheben dieses Zwischenkörpers mindestens das obere Radiallager ummittelbar zugänglich wird.
Der Zwischenkörper kann einteilig aus gebildet und mit der senkrechten Welle des Maschinensatzes unmittelbar drehfest verbun den sein, und das Axiallager kann in einem solchen Falle das obere Radiallager koaxial umgeben, so dass nach Abheben des Zwischen- körpers beide Lager unmittelbar zugänglich werden.
Der Zwischenkörper kann aber auch aus zwei lösbar verbundenen Teilen bestehen, von denen der eine auch noch lösbar mit der Nabe des elektrischen Teils verbunden und der andere drehfest auf die Welle des Maschinen satzes gekeilt oder mit dieser Welle ver schraubt sein kann. Dabei kann nach Ab heben des einen der Zwischenkörperteile das obere Radiallager und nach Abheben des zweiten Zwischenkörperteils auch noch das Axiallager zugänglich werden.
Auf den beiliegenden Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch einen Teil eines Kaplanturbinen-Generator satzes mit senkrechter Welle und Fig. 2 ebenfalls einen solchen Schnitt durch einen Kaplanturbinen-Generatorsatz, wobei eine andere Ausbildung des die Wir kungsverbindung zwischen dem Rotor des Generators und der Turbinenwelle herstellen den Zwischenkörpers veranschaulicht ist.
Fig. 3 zeigt einen axialen Längsschnitt durch einen Teil eines Francisturbinen- Generatorsatzes mit senkrechter Welle.
In Fig. 1 bezeichnet 1 die Nabe des Lauf rades einer Kaplanturbine. Die senkrechte Welle dieser Turbine setzt sich aus einem untern Teil 2, einem mittleren Teil 3, der gleichzeitig als Zylinder für einen Servomotor zum Verstellen der drehbaren Laufradschau feln 5 dient, und einem obern Teil 4 zusam men. Die Wellenteile 2, 3 und 4 sind lösbar zu einem Wellenstrang verbunden. Ferner be zeichnet 6 die Nabe des Rotors 7 eines von der Turbine angetriebenen Generators, dessen Ständer mit 8 bezeichnet ist.
Die Wirkungs verbindung zwischen der Nabe 6 des Genera torrotors 7 und dem Wellenteil 4 der Kaplan turbine erfolgt durch einen Zwischenkörper 9, der mit der Rotornabe 6 durch Schrauben 10 lösbar verbunden und auf das obere, dün ner ausgebildete Ende dieses Wellenteils 4 gekeilt ist, so dass er unmittelbar drehfest mit diesem verbunden ist. In dem von der Nabe 6 umschlossenen Raum sind ein oberes Radiallager 11 und ein Axiallager 12 zur Hauptsache untergebracht. Dieser Raum wird oben vom Zwischenkörper 9 begrenzt, der sich auf das Axiallager 12 abstützt.
Die obere Hälfte des Axiallagers 12 ist in rieht gezeig ter Weise lösbar mit dem Zwischenkörper 9 verbunden, so dass beim Aufsetzen des Zwi schenkörpers auf den Wellenteil 4 ausser auf die Verkeilung nur noch auf die Zentrierung zwischen den Teilen 9 und 6 zu achten ist. Das Axiallager 12 umgibt koaxial das Radial lager 11.
Damit der Wellenstrang 2, 3 und 4 in seiner Höhenlage gesichert wird, ist oberhalb des Zwischenkörpers 9 ein zweiteiliger Trag ring 13 vorgesehen, der sieh auf den Zwi schenkörper 9 abstützt und von einem ein teiligen Haltering 14 am Herausfallen ver hindert wird. Bei der Montage der Turbinen welle 2, 3 und 4 ist der komplette Wellen strang samt Laufrad 1, 5 mit Hilfe eines zweiteiligen Abstützringes 21 auf der Lager schale des untern Radiallagers 22 axial zu sichern.
Das Axiallager 12 und das Radiallager 11 ruhen auf einem Gehäuse 15 auf, das von einem Lagerbock 16 getragen wird. Letzterer ist auf dem Deckel 17 der Turbine angeord net. Das Gehäuse 15 ist durch radiale und tangentiale Verstrebungen 18 mit dem Schachtmantel 19 verbunden, wodurch der Lagerbock 16 eine verhältnismässig grosse Stabilität erhält.. An der nach oben gerichte ten Längsseite der Verstrebungen 18 sind Schraubenwinden 20 angebracht, auf die sieh während der Monta-e des Generators dessen Rotor 6, 7 mit der untern Stirnfläche ab stützen kann.
Unterhalb des als Serv omotorzvlinder aus gebildeten Teils 3 der Turbinenwelle ist ein Zahnrad 23 angeordnet, das zum Antreiben einer Olpumpe 24, -welche das für den Reguliermechanismus der Turbine benötigte Drucköl liefert, dient. Diese Pumpe 24 lässt sich durch eine Aussparung 25 im Lagerbock 16 hindurch bequem ein- und ausbauen. Eine weitere Aussparung 26 im Turbinen deckel 17 ermöglicht den Zutritt zum untern Radiallager 22 und auch in den Raum zwi schen Lagerbock 16 und dem Laufrad-Servo motor, dessen Kolben mit dem Bezugszeichen 27 belegt ist.
Die Zufuhr des zur Betäti gung dieses Servomotorkolbens 27 benötigten Drucköls erfolgt über die Lagerschale des obern Radiallagers 11, dem Drucköl durch eine Leitung 28 zuströmt, während durch eine Leitung 29 Drucköl aus dem Servomotor zylinder 3 über dieses Lager abströmen kann. Allfällig aus dem obern Radiallager 11 leckendes Öl wird in einer Ölauffangvorrich- tung 30 gesammelt, aus der es durch eine Leitung 31 abfliessen kann.
Am Deckel der Generatorverschalung 32 ist eine Leitung 33 befestigt, die in einen Hohlraum 34 des Wellenteils 4 mündet. Der Raum 34 wird nach oben durch eine Stopf büchse 35 abgedichtet; allfällig durch diese Stopfbüchse sickerndes Öl wird durch eine Ölauffangsehale 36 aufgefangen und durch ein Rohr 37 nach aussen abgeführt. An die Leitung 33 ist eine Leitung 38 angeschlossen, die an ein nicht gezeigtes Ölgefäss oder einen Akkumulator angeschlossen ist. Letzterer kann an irgendeiner Stelle oberhalb des Turbinen generatorsatzes aufgestellt sein.
Der erwähnte Raum 34 steht über ein Rohr 41, ferner über eine Querbohrung 42, die in der mit dem Servomotorkolben 27 verbundenen Verstell stange 43 angebracht ist, und über einen ring förmigen Zwischenraum 44 zwischen Wellen teil 2 und Verstellstange 43 mit einem Hohl raum 39 der Laufradnabe 1 in Verbindung. so dass sieh in diesem Raum 39 ein Öldruck ergibt, der in Abhängigkeit von der Höhen lage des Ölgefässes bzw. des Druckes im Akku mulator, an den die erwähnte Leitung 38 an geschlossen ist, steht. Der Austritt des Öls i ius dem Raum 39 in den wassergefüllten Teil der Turbine wird durch eine lediglich in ver einfachter Weise dargestellte Stopfbüchse 40 verhindert.
Um sieh Zugang zum Axiallager 12 und allenfalls auch zum obern Radiallager 11 zu schaffen, ist es bei dem beschriebenen hy draulisch-elektrischen Maschinensatz mit senk rechter Welle lediglich erforderlich, dass die Schraubenverbindung 10 zwischen Zwischen körper 9 und Rotornabe 6 gelöst und der zweiteilige Tragring 13 nach Entfernen des Halteringes 14 abgenommen wird. Ist das ge schehen, so lässt sich dann der Zwischenkör per 9 vom Wellenteil 4 abnehmen, worauf beide Lager 11 und 12 unmittelbar zugäng lich werden. Vor dem Abheben des Zwischen körpers 9 ist allerdings noch dafür zu sorgen, dass die Nabe 6 des Generatorrotors 7 zum Abstützen auf den Schraubenwinden 20 kommt.
Da bei dem beschriebenen Maschinensatz das obere Radiallager 11 zur Hauptsache in dem von der Nabe 6 begrenzten Raum unter gebracht ist, treten keine vom Generator- rotor 6, 7 hervorgerufene und auf den Wellen- strang, 2, 3, 4 wirkende Biegungsmomente auf, so dass ein guter Rundlauf des Generator rotors 6, 7 gewährleistet ist.
Die erfindungsgemässe Anordnung des Axiallagers 12 und des obern Radiallagers 11 sichert somit. bei guten Betriebsverhältnissen des Maschinensatzes eine leichte Zugänglich keit zu den erwähnten zwei Lagern, was dem Bekannten gegenüber als beachtenswerter Fortschritt zu bewerten ist.
Die Erfindung lässt sich sinngemäss auch anwenden, wenn die hydraulische Maschine als Pumpe und der elektrische Teil als ein diese Pumpe antreibender Motor ausgebildet ist.
Der vom Wellenteil 4 und dem Zwischen körper 9 begrenzte Raum kann gewünschten- falls durch im Wellenteil 4 vorzusehende Querbohrungen .mit dem. Hohlraum 34 ver bunden werden. In einem solchen Falle dient dann der Raum 91 in bezug auf das dem Na benraum 39 zuzuführende Öl als Zwischen speicher.
In Fig. 2 ist ein Maschinensatz rnit senk rechter Welle gezeigt, dessen hydraulischer Teil wiederum als haplanturbine und dessen elektrischer Teil als Generator ausgebildet ist. Der wesentlichste Unterschied gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 besteht darin, dass der die Wirkungsverbindung zwischen der Nabe des Generatorrotors und der Turbinen welle herstellende Zwischenkörper nicht ein teilig, sondern zweiteilig ausgebildet ist. Die zwei Teile dieses Zwischenkörpers sind in Fig. 2 mit den Bezugszeichen 50 und 51 be legt.
Der Teil 50 ist einmal mittels Schrau ben 52 lösbar mit der Nahe 53 des Generator rotors 54 und anderseits durch Schrauben 55 lösbar mit dem zweiten Zwisehenkörperteil 51 verbunden. Der Teil 51 ist mittels Sehrau ben 56 auch noch lösbar mit dem obern Ende eines Turbinenwellenteils 57 verbunden. Ein zweites Stück der Turbinenwelle wird von einem als Servomotorzylinder ausgebildeten Teil 58 gebildet. Der untere Teil der Turbi nenwelle ist mit dem Bezugszeichen 59 belegt. Die Wellenteile 57, 58 und 59 sind durch nicht gezeigte Mittel auch hier zu einem senk rechten Wellenstrang verbunden. Der Teil 51 des zweiteiligen Zwisehenkörpers stützt sieh auf ein Axiallager 60 ab, dessen obere Hälfte in nicht gezeigter Weise mit diesem Teil 51 lösbar verbunden ist.
Der Teil 51 ist ferner in einem obern Radiallager 61 geführt. Bei dieser Ausführung ist das Radiallager 61 oberhalb des Axiallagers 60 angeordnet. Das Axiallager 60 ruht auf einem Gehäuse 62 auf, das sich auf einem Lagerbock 63 abstützt. Letzterer wird vom Turbinendeckel 64 ge tragen. Das obere Radiallager 61 wird von einem Gehäuse 65 abgestützt.
66 bezeichnet ein unteres Radiallager für den Wellenstrang 57, 58, 59. Ferner bezeieh- net 67 eine zwischen dem als Servomotor zylinder 58 ausgebildeten Wellenteil und den untern Radiallager 66 gelegene Öleinführungs- einrichtung für das der Nabe 68 des Turbi nenlaufrades zuzuführende öl. Da diese Ein richtung 67 keine Lagerfunktionen zu erfül len hat, ist sie lediglich gegen Drehung und axiale Verschiebungen zu sichern, während sie im übrigen kleinen Bewegungen des Wellenstranges 57, 58, 59 folgen kann.
Der Teil 51 des Zwischenkörpers und der obere Teil 57 des senkrechten Wellenstranges begrenzen einen Raum 69, der durch Bohrun gen 70 und 71 mit einem Hohlraum 72 im Wellenteil 5 7 in Verbindung steht. Dieser Hohlraum 72 ist, in ähnlicher Weise wie der Hohlraum 34 der ersten Ausführungsform, mit einem Hohlraum 73 im Innern der Lauf radnabe 68 verbunden. Denn Raum 69 kann von einer nielt gezeigten Quelle her Öl zu fliessen. Überlaufendes Öl, das durch Undicht- heiten von der Einrichtung 67 her in den Raum 69 gelangen und aus diesem in ein Rohr 74 überfliessen sollte, kann durch eine Auffangvorrichtung 75 aufgefangen werden.
Wünscht man bei dem in Fig. 2 gezeigten Turbinengeneratorsatz Zutritt zum obern Ra diallager 61 zu erhalten, so ist vorerst dafür zu sorgen, dass der Rotor 53, 54 des Genera- tors auf Schraubenwinden 751 aufzuliegen kommt. Hierauf sind die Sehraubenverbin dungen 52 und 55, durch die der Teil 50 des Zwischenkörpers lösbar mit der Rotornabe 53 bzw. mit dem zweiten Zwischenkörperteil 51 verbunden ist, zu lösen. Sobald dies geschehen ist, kann der Teil 50 des Zwischenkörpers ab gehoben werden, worauf das obere Radial lager 61 sofort zugänglich wird. Wird dann auch noch Zugang zu dem Axiallager 60 ge wünscht, so ist ferner die Sehraubenverbin dung 56 zwischen den Teil 51 des Zwischen körpers und dem obern Teil 57 des Wellen stranges zu lösen.
Hierauf lässt sich das zweite Stück 51 des Zwischenkörpers ohne weiteres herausnehmen und anschliessend Zutritt zu der untern Hälfte des Axiallagers 60 schaffen.
In Fig. 3 ist. schliesslich die Anwendung der Eriindung bei einem Franeisturbinen- Generatorsatz mit senkreehter Welle gezeigt. Auch bei dieser Ausführtmg ist der Zwischen körper, der die Verbindung zwischen der Nabe<B>80</B> des G eneratorr otors 81 mit der Tur binenwelle 82 herstellt, zweiteilig ausgebildet.
Die betreffenden zwei Teile sind mit den Be- zugSzeichen 83 und 84 bele < @t.. Der Teil 83 ist einmal mittels Schrauben 85 lösbar mit der Generatornabe 80 und sodann mittels Schrau ben 86 lösbar mit. dein zweiten Teil 84 des Zwischenkörpers verbunden. Der Teil 84 ist auf die Welle 82 des Maschinensatzes gekeilt, und er stützt sieh auf ein Axiallager 87 ab; ferner ist er in einem obern Radiallager 88 geführt. 89 bezeichnet ein unteres Radial lager.
Zur Sicherung der axialen Höhe der Turbinenwelle 82 mit dem daran angehängten Laufrad 90 ist auch hier ein zweiteiliger Tragring 91 vorgesehen, der sich auf den Teil 8l des Zwischenkörpers abstützt und von einem einteiligen Haltering 92 umgeben ist.
Wünscht man Zutritt zu dem obern Ra diallager 88 und zu dem Axiallager 87 zu be kommen, so ist nach erfolgter Abstützung des ( Generatorrotors 80, 81 auf Schraubenwinden 93 vorerst der Haltering 92 und sodann der Tragring 91 zu entfernen, Hierauf sind die Schraubenverbindungen 85 und 86 des Teils 83 mit der Rotornabe 80 bzw. dem Teil 84 zu lösen. Sobald dies erfolgt ist, kann der Teil 83 abgehoben werden, worauf das Radiallager 88 zugänglich wird. Nach Entfernen des auf die Turbinenwelle 82 aufgekeilten Teils 84 wird dann auch noch das Axiallager 87 zu gänglich.
Auch bei den Ausführungen nach Fig. 2 und 3 sichert die Anordnung des obern Ra diallagers 61 bzw. 88 und des Axiallagers 60 bzw. 87 zur Hauptsache in dem von der Nabe 53 bzw. 80 des Rotors des elektrischen Teils begrenzten Raum, dass von diesem Rotor keine Biegungsmomente auf die senkrechte Welle des Maschinensatzes ausgeübt werden, so dass ein guter Rundlauf des Rotors des elektrischen Teils gesichert ist.
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform lässt sieh erforderlichenfalls auch dann an wenden, wenn der hydraulische Teil als Ka planturbine oder als axial durchströmte Pumpe ausgebildet ist. Ebensogut lassen sich aber die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Aus führungsformen anwenden, wenn der hydrau lische Teil nicht als Kaplanturbine, sondern als Francisturbine oder als axial durchströmte Pumpe ausgebildet ist. Wird der hydraulische Teil von einer Pumpe gebildet, so ist dann der elektrische Teil des Maschinensatzes selbst verständlich als ein diese Pumpe antreibender Motor auszubilden.