CH296439A - Impeller with outer rim and at least three adjustable blades for at least approximately axially flowed through water turbines and pumps. - Google Patents

Impeller with outer rim and at least three adjustable blades for at least approximately axially flowed through water turbines and pumps.

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Publication number
CH296439A
CH296439A CH296439DA CH296439A CH 296439 A CH296439 A CH 296439A CH 296439D A CH296439D A CH 296439DA CH 296439 A CH296439 A CH 296439A
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CH
Switzerland
Prior art keywords
impeller
outer rim
blades
pumps
approximately axially
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Application number
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German (de)
Inventor
Aktiengesellschaft Escher Wyss
Original Assignee
Escher Wyss Ag
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Publication date
Application filed by Escher Wyss Ag filed Critical Escher Wyss Ag
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/14Rotors having adjustable blades
    • 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
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Description

  

  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.

 

Claims (1)

<B>PATENTANSPRUCH:</B> Laufrad mit Aussenkranz und mindestens drei verstellbaren. Schaufeln für mindestens angenähert axial durchströmte Wassertur binen und Pumpen, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenkranz mittels Querlagern auf am Aussenende der Schaufeln zu ihrer Dreh achse koaxial angeordneten Zapfen abge stützt ist, so dass er sieh unter dem Einfluss von Fliehkräften und Temperaturunterschie- den frei ausdehnen kann. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. <B> PATENT CLAIM: </B> Impeller with outer rim and at least three adjustable ones. Shovels for at least approximately axially flowed through water turbines and pumps, characterized in that the outer ring is supported by means of transverse bearings on pins arranged coaxially to their axis of rotation at the outer end of the blades, so that it can expand freely under the influence of centrifugal forces and temperature differences can. <B> SUBClaims: </B> 1. Laufrad nach Patentansprueli, dadurch gekennzeichnet, da.ss ein Raum, in den je der am Aussenende einer Schaufel angeordnete Zapfen ragt, durch eine über die ganze Länge der Schaufel sieh erstreckende Bohrung mit einem ölgefüllten Raum der Laufradnabe ver bunden ist. 2. Laufrad nach Patentanspraeli, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Körper der Quer lager (7) je eine Spurplatte (16) mit Spiel eingebaut ist, welche Sparplatten die exzen trische Lage des Aussenkranzes gegenüber dem Laufrad begrenzen. Impeller according to patent claims, characterized in that there is a space into which the pin arranged at the outer end of a blade protrudes, is connected to an oil-filled space of the impeller hub through a bore extending over the entire length of the blade. 2. Impeller according to Patentanspraeli, characterized in that in the body of the transverse bearing (7) each a track plate (16) is installed with play, which savings plates limit the eccentric position of the outer rim relative to the impeller.
CH296439D 1951-11-28 1951-11-28 Impeller with outer rim and at least three adjustable blades for at least approximately axially flowed through water turbines and pumps. CH296439A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3756744A (en) * 1970-01-23 1973-09-04 English Electric Co Ltd Axial water flow machines

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3756744A (en) * 1970-01-23 1973-09-04 English Electric Co Ltd Axial water flow machines

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