Maschinenaggregat, das eine hydraulische Maschine mit senkrechter, das Laufrad tragender Welle aufweist. Die Erfindung betrifft ein Maschinen aggregat, das eine hydraulische Maschine mit senkrechter, das Laufrad mit verstellbaren Laufradsehaufeln tragender Welle und min destens ein Radiallager für die senkrechte Welle aufweist.
Ist die hydraulische Maschine eines solchen Aggregates z. B. als eine einen Generator an treibende Kaplanturbine ausgebildet und er folgt dabei die Verstellung der Laufradsehau- feln durch einen ausserhalb der Laufradnabe befindlichen Servomotor, dem das Steueröl durch eine oberhalb des Generators angeord nete Einrichtung zugeführt wird, so erfordert.
diese Art. der Ölzuführung eine hohlgebohrte Generatorwelle. Zudem ist, insbesondere bei neueren Anlagen von gedrängter Bauart, für die oberhalb des Generators anzuordnende Ölzuführungseinriehtung kein Platz vorhan den, ganz abgesehen davon, dass durch das aus der Ölzuführungseinrichtung leckende Öl leicht eine unzulässige Verschmutzung des Generators erfolgen kann. Aus diesem Grunde wird daher neuerdings eine zwischen dem Generator und der Turbine angeordnete Öl- zuführung bevorzugt. Dabei werden für die Ölzuführung vielfach die Radiallager der Tur binenwelle benutzt.
Derartige Radiallager müssen aber durch geeignete Stopfbüchsen gegen heraustretendes Lecköl gedichtet wer den, wobei die Stopfbüchsen zeitweise unter hohem Öldruck stehen, so dass sie starken Ab nutzungen ausgesetzt sind. Zweck der Erfindung ist, diese Nachteile bei Maschinenaggregaten der eingangs er wähnten Art, bei denen das Radiallager zwi schen der mit Öl gefüllten Laufradnabe und einem ausserhalb dieser Nabe gelegenen Servo motor zum Verstellen der Laufradschaufeln angeordnet ist und bei denen durch dieses Lager hindurch die Zu- und Abführung des zur Betätigung des Servomotors dienenden Öls erfolgt, zu beheben.
Zu diesem Behufe stehen gemäss der Erfindung der Ölraum der Laufradnabe und beide Endseiten des Radial lagers mit. einem die senkrechte Maschinen welle umgebenden Raum in Verbindung, der zum Sammeln des aus dem Radiallager lecken den Öls und zum Ersetzen des aus der ölge füllten Laufradnabe leckenden Öls dient.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfin dungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigt die Figur einen Teil eines AYialsehnit- tes durch eine Kaplanturbine und eines von dieser angetriebenen, elektrischen Generators.
In der Figur bezeichnet 1 die hohl ausge bildete Nabe des Turbinenlaufrades. Von den in dieser Nabe 1 verstellbar gelagerten. Schau feln ist nur eine gezeigt, die mit dem Bezugs-. zeichen 2 belegt ist.. Die senkrechte Turbinen welle setzt sich aus drei hohlgebohrten Teil stüeken 3, 4-, 5 zusammen, die in nicht ge zeigter Weise starr miteinander verbunden sind und von denen ferner das untere Teil stüek 3 auch starr mit der Nabe 1 verbunden ist. Das obere Wellenteilstück 5 bildet gleich zeitig den Zylinder eines hydraulisch betätig ten Servomotorkolbens 6 für die Verstellung der Laufradschaufeln 2.
Der Kolben 6 des ausserhalb der Laufradnabe 1 gelegenen Servomotors ist mit. einer Verstellstange 7, die sieh dureli den Hohlraum der '%'ellen- stüeke 3, 4 und 5 hindureh erstreckt, starr verbunden.
Die ,Stange 7 trägt am untern Ende einen Verstellkopf 8, von dem aus die Längsbewegungen der Stange 7 'dureh an sieh bekannte und daher nicht veransehaulichte Mittel in eine Drehbewegung der Laufrad schaufeln 2 umgesetzt werden. .Mit dem gleieli- zeitig den Servomotoi-zylinder bildenden Wel- lenstüek 5 ist, der Rotor 9 eines von der Tur bine angetriebenen Cxenerators fest verbun den;
der Stator dieses Generators ist mit dein Bezugszeiehen 10 belegt.
Die Turbinenwelle 3, 4, 5 ist zwischen Servomotor 5, 6 und Laufradnabe 1 in zwei Radiallagern 11 und 12 geführt, und die Axialkräfte, welelie auf die Welle 3, 4, 5 einwirken, werden von einem Spurlager 13 aufgenommen, auf das sich das Wellenstück 5 mit einem ringförmigen Ansatz 14 abstützt.
Die Zu- und Abführung des zur Betäti gung des Servomotorkolbens 6 dienenden Öls erfolgt dureh die Radiallager 11 und 12 hin durch. Zu diesem Zwecke ist an einen ring förmigen Raum 15 des Radiallagers 11 eine zum Zu- und Abführen von Öl dienende Lei tung 16 angeschlossen. Der Ringraum 15. steht.
dureh Bohrungen 17 im Wellenstück 4, ferner dureh einen von der Verstellstange 7 und dem Wellenstüek 4 begrenzten Ringraum 18 und dureh Kanäle 191 in einer Führungs- büehse 19 mit dem Zylinderraum 20 unter halb des Servomotorkolbens 6 in Verbindung. Das durch die Leitung 16 zugeführte Öl dient auch zur Sehmierung des Lagers 11.
Ferner ist an einen ringförmigen Rauem 21 des R.a- diallagers 12 eine zum Zu- und Abführen von Öl dienende Leitung 22 angeschlossen. Dieser Ringraum 21 steht durch Kanäle 23 im Wel- lenstüek 3 und durch eine Bohrung 24 in der Verstellstange 7 mit dem Raum 25 oberhalb des Servomotorkolbens 6 in Verbindung. Das durch die Leitung 22 zugeführte Öl dient aueh zur Schmierung des Radiallagers 12.
Die Turbinenwelle 3, 4, 5 wird von einem gehäuseartigen Teil 26 umgeben, der zusam men mit der Turbinenwelle einen Raum 28 begrenzt. Der Raum 28 steht einmal. durch Bohrungen 29 im Lagergehäuse 12 mit. einem im Turbinendeekel 31 vornesehenen Hohlraum 30 in Verbindung.
Der Raum 30 steht seiner seits durch einen Ringraum 32, der von einen i, 27 innerhalb einer Stopfbüchse -33 und dem Wellenteil 3 begrenzt wird, ferner dureh Kanäle 34 im untersten Teil des Wel lenstückes 3 und Kanäle 3:5 in der Nabe 1 mit dem Nabenhohlrauin 36 in Verbindung. Der erwähnte Hohlrauen 28 steht. aber aueh dureh Kanäle 37 im Gehäuse des Radiallauers 11 mit einem Raum 38 oberhalb des Radial- lagers <B>11.</B> in Verbindueig1.
Im Betriebe sind der Raum 36 der Nabe 1, ferner die Räume 30, 28 auf beiden End- seiten des Radiallagers 12 und der Raum 38 auf einer Endseite des Radiallagers 11 mit Öl gefüllt, wobei alle diese Räume 36, 30, 28 und 38 miteinander in Verbindung stehen.
Der ein Längsstück der Turbinenwelle umgebende Raum 28 dient. dabei zum Sammeln des aus den Radiallagern 1l und 7.2 austretenden Leeköls; aueh kann aus diesem Raum 28 durch die Bohrungen 29, den Hohlraum 30, den Ringraum 32 und die Kanäle 34, 35 (il in den Nabenhohlraum 36 naehfliessen, falls aus diesem längs der Drehzapfen der Schau feln 2 Öl naeh aussen 1ecken sollte.
Der Raume 28 dient somit zum Ersetzen des aus der öl gefüllten Laufradnabe leekenden Öls. Über- sehüssiges Öl lässt sieh ans dem Raum 28 durch eine Leitung 50 abführen. Gegenüber dem zwisehen Leitrad 41 und Laufrad 1, 2 befindlichen Wasserraum 40 sind die Räume 30, 28 durch eine einzige Stopfbüehse 27, 33 abgediehtet, von weleher der Teil 27 drehfest mit dem Wellenteil 3 und der zweite Teil 33 drehfest mit dem Turbinendeckel 31 verbun den ist.
Dabei sind den Radiallagern 11 und 12 unmittelbar überhaupt keine Stopfbüchsen zugeordnet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist zwischen dem Sammelraum 28 oder, genauer ausgedrückt, zwisehen dem mit diesem Raum 28 verbundenen Raum 38 und dem Ölraum 12 des Spurlagers 13 aueh noch eine Stopf büchse -13 vorgesehen. Eine solche Stopfbüchse lässt sieh aber unter Umständen entbehren.
Der das untere Radiallager 12 umgebende Teil des Turbinendeekels 31 kann mit dem übrigen Teil dieses Deckels ein lösbar verbun denes Stück bilden und mehrteilig ausgeführt sein, so dass nach Entfernung eines Teils dieses mehrteiligen Stückes die unterhalb jenes Radiallagers angeordnete Stopfbüehse 27, 33 zugänglich wird. .
Je nach Bedarf kann die Welle 3, 4, 5 auch weniger unterteilt sein ])z ## sogar aus einem Stüek bestehen.
Statt des (leneratorrotors 9 kann auf dem als Zylinder ausgebildeten Wellenteil 5 auch ein Zahnrad eines Getriebes drehfest befestigt sein.
Sinngemäss lässt sieh die-Erfindung auch bei Kreiselpumpen mit verstellbaren Laufrad schaufeln anwenden.
Unter Umständen lässt sich mit nur einem Radiallager für die senkrechte Welle der hydraulischen Maschine auskommen. In einem solchen Falle haben sowohl die Zuführung als auch die Abführung des zur Betätigung des Servomotorkolbens dienenden Öls durch das vorhandene einzige Radiallager zu erfolgen.
Machine assembly that has a hydraulic machine with a vertical shaft that carries the impeller. The invention relates to a machine unit which has a hydraulic machine with a vertical shaft carrying the impeller with adjustable impeller blades and at least one radial bearing for the vertical shaft.
Is the hydraulic machine of such a unit z. B. designed as a Kaplan turbine driving a generator and it follows the adjustment of the impeller shovels by a servomotor located outside the impeller hub, to which the control oil is supplied by a device angeord designated above the generator.
this type of oil supply is a hollow bored generator shaft. In addition, especially in newer systems of compact design, there is no space for the oil feed device to be arranged above the generator, quite apart from the fact that the oil leaking from the oil feed device can easily cause inadmissible contamination of the generator. For this reason, an oil supply arranged between the generator and the turbine has recently been preferred. The radial bearings of the tur binenwelle are often used for the oil supply.
Such radial bearings must, however, be sealed against leaking oil by means of suitable stuffing boxes, the stuffing boxes being at times under high oil pressure so that they are exposed to heavy wear and tear. The purpose of the invention is to address these disadvantages in machine units of the type mentioned at the outset, in which the radial bearing is arranged between the oil-filled impeller hub and a servo motor located outside this hub for adjusting the impeller blades and in which the feeder is arranged through this bearing. and discharge of the oil used to actuate the servomotor takes place.
For this purpose, according to the invention, the oil chamber of the impeller hub and both end sides of the radial bearing are with. a space surrounding the vertical machine shaft in connection, which serves to collect the oil leaking from the radial bearing and to replace the oil leaking from the oil-filled impeller hub.
An example embodiment of the subject matter of the invention is illustrated in the accompanying drawing, specifically the figure shows part of an AYialsehnit- tes by a Kaplan turbine and an electric generator driven by this.
In the figure, 1 denotes the hollow out formed hub of the turbine impeller. Of the adjustable bearings in this hub 1. Swing is only shown one that is related to the reference. Sign 2 is occupied. The vertical turbine shaft consists of three hollow-drilled parts 3, 4-, 5, which are rigidly connected to one another in a manner not shown and of which the lower part 3 is also rigidly connected to the hub 1 connected is. The upper shaft section 5 at the same time forms the cylinder of a hydraulically actuated servo motor piston 6 for adjusting the impeller blades 2.
The piston 6 of the servomotor located outside the impeller hub 1 is with. an adjusting rod 7, which extends through the hollow space of the '%' ellen- stüeke 3, 4 and 5, rigidly connected.
The rod 7 carries at the lower end an adjustment head 8, from which the longitudinal movements of the rod 7 'by means of known and therefore not veransehaulichte means are converted into a rotary movement of the impeller blades 2. The rotor 9 of a generator driven by the turbine is firmly connected to the shaft piece 5 which at the same time forms the servomotor cylinder;
the stator of this generator is assigned your reference number 10.
The turbine shaft 3, 4, 5 is guided between the servo motor 5, 6 and the impeller hub 1 in two radial bearings 11 and 12, and the axial forces which act on the shaft 3, 4, 5 are absorbed by a thrust bearing 13 on which the Shaft piece 5 is supported with an annular shoulder 14.
The supply and discharge of the oil used to actuate the servomotor piston 6 takes place through the radial bearings 11 and 12. For this purpose, a line 16 serving for supply and discharge of oil is connected to a ring-shaped space 15 of the radial bearing 11. The annulus 15 is.
through bores 17 in the shaft piece 4, further through an annular space 18 delimited by the adjusting rod 7 and the shaft piece 4 and through channels 191 in a guide bush 19 with the cylinder space 20 under half of the servomotor piston 6 in connection. The oil supplied through the line 16 also serves to seal the bearing 11.
Furthermore, a line 22 serving for supplying and removing oil is connected to an annular space 21 of the radial radial bearing 12. This annular space 21 is connected to the space 25 above the servomotor piston 6 through channels 23 in the shaft section 3 and through a bore 24 in the adjusting rod 7. The oil supplied through the line 22 is also used to lubricate the radial bearing 12.
The turbine shaft 3, 4, 5 is surrounded by a housing-like part 26 which defines a space 28 together with the turbine shaft. Room 28 is available once. through holes 29 in the bearing housing 12 with. a cavity 30 provided in the turbine dome 31.
The space 30 is on the other hand by an annular space 32, which is limited by an i, 27 within a stuffing box -33 and the shaft part 3, also through channels 34 in the lowest part of the Wel lenstückes 3 and channels 3: 5 in the hub 1 with the hub cavity 36 in connection. The mentioned hollow roughness 28 stands. but also through channels 37 in the housing of the radial bearing 11 with a space 38 above the radial bearing 11 in connection.
In operation, space 36 of hub 1, spaces 30, 28 on both end sides of radial bearing 12 and space 38 on one end side of radial bearing 11 are filled with oil, all of these spaces 36, 30, 28 and 38 with one another keep in touch.
The space 28 surrounding a longitudinal section of the turbine shaft is used. while collecting the leech oil escaping from the radial bearings 1l and 7.2; also can flow from this space 28 through the bores 29, the cavity 30, the annular space 32 and the channels 34, 35 (il into the hub cavity 36, if oil should leak out from this along the pivot pin of the blades 2.
The space 28 thus serves to replace the oil leaking out of the oil-filled impeller hub. Excess oil can be discharged from the space 28 through a line 50. Compared to the water space 40 located between the stator 41 and impeller 1, 2, the spaces 30, 28 are sealed off by a single stuffing box 27, 33, from which the part 27 rotatably connected to the shaft part 3 and the second part 33 rotatably connected to the turbine cover 31 is.
The radial bearings 11 and 12 are not directly assigned any stuffing boxes. In the embodiment shown, a stuffing box -13 is also provided between the collecting space 28 or, more precisely, between the space 38 connected to this space 28 and the oil space 12 of the thrust bearing 13. Such a stuffing box can be dispensed with under certain circumstances.
The part of the turbine dome 31 surrounding the lower radial bearing 12 can form a releasably connected piece with the rest of this cover and be made in several parts, so that after removing part of this multi-part piece, the stuffing box 27, 33 located below that radial bearing becomes accessible. .
Depending on requirements, the shaft 3, 4, 5 can also be less subdivided]) z ## even consist of one piece.
Instead of the generator rotor 9, a gearwheel of a transmission can also be fastened in a rotationally fixed manner on the shaft part 5 designed as a cylinder.
The invention can also be used analogously in centrifugal pumps with adjustable impellers.
It may be possible to manage with just one radial bearing for the vertical shaft of the hydraulic machine. In such a case, both the supply and the discharge of the oil used to actuate the servomotor piston must take place through the single radial bearing present.