Laufrad mit Aussenkranz und mindestens drei verstellbaren Schaufeln für mindestens angenähert axial durchströmte Wasserturbinen und Pumpen. hie Erfindung betrifft ein Laufrad mit Aussenkranz und mindestens drei verstellbaren >#ehaufeln für mindestens angenähert axial durchströmte \'4 assertiixbinen und Pumpen.
Bei hydraulischen Kreiselmaschinen mit Laufrädern solcher Bauart, die auch Rohrtur binen bzw. Rohrpumpen genannt werden, muss der Laufradkranz, der meist zugleich den Rotor des Generators bildet, von den Laufradschau- feln getragen werden.
Die Verbindung des Kranzes mit den äussern Sehaufelenden bei Turbinen mit regulierbaren (verstellbaren) haufradschaufeln, welche Verbindung natur- gemäss beweglich sein muss, hat bisher Schwie rigkeiten bereitet, einerseits, weil es sich um die Abstützung erheblicher Gewichte handelt, anderseits, weil sich der Kranz unter dem Ein fluss der Fliehkräfte und wegen der Erwär mung im Betrieb bedeutend mehr ausdehnt als die Laufradschaufeln.
Bei bekannten Ausführungen erfolgte die Aufnahme des Kranzgewiehtes über an den äussern, radialen Zapfen der Laufschaufeln angebrachte Spurlager. Um dem Kranz eine gewisse Möglichkeit zum radialen Ausdehnen zu belassen, wurden dabei die Spurlager federnd abgestützt. Wegen der grossen zu übertragenden Kräfte und des beschränkten Platzes ist. aber der Einbau starker und zu gleich genügend nachgiebiger Federn schwie rig; es ist deshalb bei solchen Konstruktionen .schon zu Federbrüchen gekommen.
Um diese Nachteile zu beheben, ist nun bei einem Laufrad gemäss der Erfindung dessen Aussenkranz mittels Querlagern auf am Au ssenende der Schaufeln zu ihrer Drehachse koaxial angeordneten Zapfen abgestützt, so dass sich dieser Kranz unter dem Einflusse von Fliehkräften und Temperaturunterschie den frei ausdehnen kann.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind eine beispielsweise Ausführungsform des Erfin dungsgegenstandes und eine Variante veran schaulicht, und zwar zeigt: Fig. 1. einen Schnitt senkrecht zur Dreh achse durch ein vier verstellbare Schaufeln aufweisendes Laufrad einer axial durchström ten Wasserturbine und ' Fig. 2 einen Teil der Fig. 1 in grösserem Massstab, wobei die Laufschaufel in einer an dern Lage und in dieser Figur zugleich noch eine Abänderung einer Einzelheit gezeigt ist.
In den Figuren bezeichnet. 1 die Lauf schaufeln, die einerseits über einen Zapfen \_' mit der Laufradnabe 3 verbunden sind, an derseits am Aussenende einen zu ihrer Dreh achse koaxial angeordneten Zapfen 4 aufwei sen. Ferner bezeichnet 5 auf den Zapfen 2 festsitzende Hebel eines im übrigen nicht ge zeichneten Gestänges zum Verstellen der Lauf schaufeln 1. Das Laufrad weist. ferner einen Aussenkranz ö und Querlager 7 mit Lauf büchsen 8 für die Sehaufelzapfen 4 auf.
Letz tere ragen bei der in Fig. 1 gezeigten Ausfüh rungsform am Aussenende in einen Raum 9 des zugeordneten Querlagers 7, in den eine über die ganze Länge der betreffenden Schau fel 1 sich erstreckende' Bohrung 10 mündet, welche am andern Ende mit einem ölgefüllten Raum 11 der Nabe 3 in Verbindung steht. In- fol-edessen besteht Gewähr dafür, dass die Laufbüchsen 8 und Schaufelzapfen 4 stets ge- nü-end geschmiert sind. Die Körper der Querlager 7 sind durch Schrauben 12 fest mit dem Aussenkranz 6 verbunden, und eine wei tere.
Kräfte übertragende Verbindung zwi schen diesen Teilen 6 und 7 wird durch Pass stifte 13 bewirkt. Schliesslich bezeichnen 14 und 15 zwei, jedem Querlager 7 zugeordnete Dichtungsringe, von denen der erstere das Eindringen von Wasser in den Lagerkörper 7 und der letztere das Lecken von Öl ans dem Querlager zu verhindern hat.
Bei einem Laufrad der in Fig. 1 gezeig ten Bauart spielen sieh während des Betrie bes unter anderem folgende Vorgänge ab: Wenn sich das sich drehende Laufrad augen- blicklieli in der in Fig.l gezeichneten Lage befindet, so wird das (ganze Gewicht des Aussenkranzes an den Stellen A und B über die Querlager 7, 8 auf die Zapfen 4 der beiden sich gerade in der waagrechten Lage befinden den Schaufeln 1 übertragen. Die beiden an dern Schaufeln 1, deren Achse augenblicklich senkrecht steht, übernehmen die restliche Füh rung des Kranzes 6, so dass seine Lage ein deutig bestimmt ist.
In Zwischenstellungen des Laufrades nimmt jeder der vier Schaufel zapfen 4 eine Komponente des Laufradgewich- tes als Querkraft auf. Die Lage des Kranz mittelpunktes wird dabei stets durch den Schnittpunkt der Schaufelachsen bestimmt und unverändert beibehalten. Da keinerlei radiale Verbindung zwischen den äussern Schaufelenden und dem Kranz 6 besteht, so kann sich dieser unter dem Einfluss von Tem peraturänderungen und von Fliehkräften frei ausdehnen, ohne die Laufschaufeln 1 zusätz lich zu belasten, was insbesondere bei Durch gang der Turbine von Bedeutung ist.
Ist die Laufradachse gegen die Horizontale geneigt, so nehmen stets alle Laufschaufeln einen gleichen Anteil der Axialkomponente des Laufradgewiehtes auf. Ebenso wird die treibende Umfangskraft zu Bleiehen Teilen von den Laufradsehaufeln 1 über die Querlager 7, 8 auf den Laufradkranz 6 übertragen.
Unter I,mständen empfiehlt es sieh, die durch die Durehbiegung der @ehaufeln 1 und das Eigengewicht des _lussenkranzes 6 ver- ursaehte exzentrische Lage des Aussenkranzes dadurch zu begrenzen, class man in die Kör per der Querlager 7 in der in Fig. ? gezeigten Weise eine Spurplatte 16 mit Spiel einbaut.
Diese Sparplatten 16 werden insbesondere dann zum Tragen kommen, wenn im Laufe des Betriebes die eine oder andere der Schaufeln 1 durch Überbeanspruchung, Materialfehler und dergleichen abbrechen sollte. Somit wird durch die Sparplatten 16 die exzentrische Lage des Aussenkranzes 6 gegenüber dem Laufrad begrenzt.
Impeller with outer rim and at least three adjustable blades for at least approximately axially flowed through water turbines and pumps. The invention relates to an impeller with an outer rim and at least three adjustable> #blades for at least approximately axially flowed through \ '4 assertiixbinen and pumps.
In hydraulic centrifugal machines with impellers of this type, which are also called tubular turbines or tubular pumps, the impeller rim, which usually also forms the rotor of the generator, must be carried by the impeller blades.
The connection of the ring with the outer blade ends in turbines with adjustable (adjustable) impeller blades, which connection naturally has to be movable, has so far caused difficulties, on the one hand because it involves supporting considerable weights, on the other hand because the ring is under the influence of centrifugal forces and because of the heating during operation, it expands significantly more than the impeller blades.
In known designs, the crown weight was taken up via thrust bearings attached to the outer, radial journals of the rotor blades. In order to give the rim a certain amount of radial expansion, the thrust bearings are spring-loaded. Because of the large forces to be transmitted and the limited space. but the installation of strong and at the same time sufficiently flexible springs is difficult; Therefore, spring breaks have already occurred in such constructions.
In order to remedy these disadvantages, the outer ring of an impeller according to the invention is now supported by means of transverse bearings on pins arranged coaxially to their axis of rotation at the outer end of the blades, so that this ring can expand freely under the influence of centrifugal forces and temperature differences.
In the accompanying drawings, an example embodiment of the inven tion subject and a variant are illustrated, namely: Fig. 1. A section perpendicular to the axis of rotation through a four adjustable blades having impeller of an axially durchström th water turbine and 'Fig. 2 a part 1 on a larger scale, the rotor blade in a different position and in this figure at the same time a modification of a detail is shown.
Designated in the figures. 1 the barrel blades, which are connected on the one hand via a pin \ _ 'to the impeller hub 3, on the other hand at the outer end a pin 4 arranged coaxially to its axis of rotation aufwei sen. Furthermore, 5 denotes firmly seated lever on the pin 2 of a linkage not otherwise drawn for adjusting the running blades 1. The impeller has. Furthermore, an outer ring and cross bearing 7 with barrel sleeves 8 for the Sehaufelzapfen 4 on.
The latter protrude in the Ausfüh shown in Fig. 1 approximate shape at the outer end in a space 9 of the associated transverse bearing 7, in which a over the entire length of the look in question fel 1 extending 'bore 10 opens, which at the other end with an oil-filled space 11 of the hub 3 is in connection. As a result, there is a guarantee that the liners 8 and shovel journal 4 are always adequately lubricated. The body of the transverse bearing 7 are firmly connected to the outer ring 6 by screws 12, and a white tere.
Forces-transmitting connection between these parts 6 and 7 is caused by dowel pins 13. Finally, 14 and 15 designate two sealing rings assigned to each transverse bearing 7, of which the former has to prevent the penetration of water into the bearing body 7 and the latter has to prevent oil from leaking from the transverse bearing.
In the case of an impeller of the type shown in FIG. 1, the following processes, among others, take place during operation: If the rotating impeller is at the moment in the position shown in FIG. 1, then the entire weight of the outer rim at points A and B via the transverse bearings 7, 8 onto the pins 4 of the two blades 1. The two blades 1 on the other, whose axis is currently vertical, take over the rest of the guidance of the ring 6, so that its location is clearly determined.
In intermediate positions of the impeller, each of the four blade pins 4 absorbs a component of the impeller weight as a transverse force. The position of the ring center is always determined by the intersection of the blade axes and is kept unchanged. Since there is no radial connection between the outer blade ends and the ring 6, it can expand freely under the influence of temperature changes and centrifugal forces without additionally loading the blades 1, which is particularly important when the turbine passes through.
If the impeller axis is inclined to the horizontal, then all the blades always take up an equal proportion of the axial component of the impeller weight. Likewise, the driving circumferential force is transmitted to lead parts from the impeller blades 1 via the transverse bearings 7, 8 to the impeller rim 6.
Under I, it is recommended to limit the eccentric position of the outer ring caused by the bending of the shovels 1 and the dead weight of the inner ring 6 by classifying the body of the transverse bearing 7 in the in Fig. manner shown incorporates a track plate 16 with play.
These saving plates 16 will come into play in particular if one or the other of the blades 1 should break off due to excessive stress, material defects and the like during operation. Thus, the eccentric position of the outer rim 6 with respect to the impeller is limited by the saving plates 16.