CH347253A - Rohrturbinen- oder Rohrpumpenanlage - Google Patents

Rohrturbinen- oder Rohrpumpenanlage

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CH347253A
CH347253A CH347253DA CH347253A CH 347253 A CH347253 A CH 347253A CH 347253D A CH347253D A CH 347253DA CH 347253 A CH347253 A CH 347253A
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CH
Switzerland
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turbine
pump system
tube pump
outer ring
bulb turbine
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English (en)
Inventor
Albert Obrist Heinrich
Original Assignee
Escher Wyss Ag
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1823Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines

Description


  Rohrturbinen- oder     Rohrpumpenanlage       Die Erfindung betrifft eine Rohrturbinen- oder       Rohrpumpenanlage,    bei welcher die Leistungsüber  tragung zwischen der hydraulischen Maschine und  einer elektrischen Maschine über einen Aussenkranz  der hydraulischen Maschine erfolgt.  



  Unter Rohrturbinen oder Rohrpumpen sind Tur  binen oder Pumpen mit axialem Zu- und Abfluss  des Betriebswassers zu verstehen, bei denen das Lauf  rad in einem rohrförmigen Körper eingebaut ist. Die  Laufräder werden vorzugsweise als Propeller mit  festen oder beweglichen Schaufeln ausgeführt.  



  Bei einer bekannten Ausführungsform einer       Rohrturbinenanlage    ist der von der Turbine ange  triebene Stromerzeuger in der entsprechend bemesse  nen Leitradnabe untergebracht, und zwar unter  direkter Kupplung mit der Turbinenwelle oder unter  Zwischenschaltung eines Getriebes zwecks Erhöhung  der Drehzahl der elektrischen Maschine. Bei einer  anderen bekannten Bauart ist dagegen der Polkranz  der elektrischen Maschine auf einem Aussenkranz des  Laufrades der hydraulischen Maschine aufgesetzt.  In beiden Fällen ist das Laufrad der hydraulischen  Maschine in der Leitradnabe allein oder auch noch  zusätzlich in einem Lagerstern gelagert, der im  Saugrohr der Maschine eingebaut ist.  



  Im ersten Fall ist der Läufer der elektrischen  Maschine samt dem allfällig vorhandenen Getriebe  in der Leitradnabe gelagert und unzugänglich, zu  mindest dann, wenn es sich um kleinere Einheiten  handelt. Bei der zweiten Bauart wird dagegen der  Läufer der elektrischen Maschine von den Schaufeln  des Laufrades der hydraulischen Maschine getragen.  Der Läufer der elektrischen Maschine befindet sich  dann ausserhalb des rohrförmigen Körpers und ist  daher zugänglich.

   Diese Bauart weist aber den Nach  teil auf, dass sich das ganze Gewicht des Läufers der  elektrischen Maschine auf die Schaufeln der hydrau-         lischen    Maschine abstützt.     Dies        führt    dann zu  Schwierigkeiten, wenn das Laufrad mit verstellbaren  Schaufeln ausgerüstet ist, was ein gewisses Spiel zwi  schen den Schaufeln und dem Aussenkranz erfordert,  um die Drehung der Schaufeln unter allen Betriebs  bedingungen zu ermöglichen. Eine genaue Zentrie  rung des Aussenkranzes ist dann nicht mehr mit  einfachen Mitteln möglich, und es besteht die Gefahr,  dass im Betrieb schädliche Vibrationen auftreten.  



  Bei einer Rohrturbinen- oder Rohrpumpen  anlage, bei welcher die Leistungsübertragung zwi  schen der hydraulischen Maschine und einer elektri  schen Maschine über einen Aussenkranz der hy  draulischen Maschine erfolgt, wird nun gemäss der  Erfindung dieser Nachteil dadurch vermieden, dass  der Aussenkranz mit mindestens einer Lauftrommel  versehen ist, welche ausserhalb des rohrartigen Tur  binen- bzw. Pumpengehäuses gelagert ist. Bei dieser  Bauart wird also unter Wahrung der Zugänglichkeit  der elektrischen Maschine eine zuverlässige Lagerung  des Aussenkranzes gewährleistet.  



  In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungs  beispiele des Erfindungsgegenstandes in einem axialen  Längsschnitt vereinfacht dargestellt. Es zeigen:       Fig.    1 ,eine     Rohrturbinenanlage,    bei welcher der  Läufer des Stromerzeugers unmittelbar auf den  Aussenkranz der hydraulischen Maschine aufgesetzt  ist,       Fig.    2 eine Ausführungsform, bei welcher der  Läufer des Stromerzeugers in axialer Richtung ver  setzt auf der Lauftrommel angeordnet ist, und       Fig.    3 eine weitere Ausführungsform, bei welcher  die Leistung vom     Aussenkranz    des Turbinenlaufrades  über ein Getriebe auf einen mit seiner Drehachse  ausserhalb des Turbinengehäuses gelegenen Strom  erzeuger übertragen wird.

        Bei der in     Fig.l    dargestellten Rohrturbinen  anlage besteht das Turbinengehäuse aus einer Reihe  von in axialer Richtung     aneinandergefügten        rohrför-          migen    Körpern 1, 2, 3, 4, 5, 6. Mit 7 ist das Tur  binenlaufrad bezeichnet, welches verstellbare Lauf  schaufeln 8 aufweist und über eine Welle 9 in zwei       Radiallagern    10 und 11 und einem     Axiallager    12  gelagert ist. Die Lager 10, 11, 12 sind in einem       Nabenkörper    13 untergebracht, welcher-durch feste  Leitschaufeln 14 mit dem Gehäuseteil 1 verbunden  ist. Das Wasser strömt in Pfeilrichtung zu.

   Den festen  Leitschaufeln 14 sind in Strömungsrichtung drehbare  Leitschaufeln 15 nachgeschaltet, welche durch Zap  fen 16, 17 im     Nabenkörper    13 bzw. im Gehäuseteil  2 gelagert sind. Die Zapfen 17 stehen ferner über  Hebel 18 mit einem Regulierring 19 in Verbindung.  



  Um die Laufschaufeln 8 herum sind Ringe 20  angeordnet, weiche durch in axialer Richtung verlau  fende Schrauben 21 zusammengehalten sind. Diese  Ringe bilden zusammen einen Aussenkranz für das  Turbinenlaufrad.  



  Die vom Turbinenlaufrad abgegebene Leistung  wird durch an den Schaufeln 8 angebrachte     Mitneh-          merzapfen    22, welche in im Aussenkranz 20 einge  setzte Büchsen 23     eingreifen,    auf den Aussenkranz  und von dort auf einen unmittelbar auf den Aussen  kranz 20 aufgesetzten Läufer 24 einer elektrischen  Maschine mit Ständer 25 und Gehäuse 26 übertragen.  



  Im Gegensatz zu den     vorbekannten    Ausführungen  von Rohrturbinen stützt sich aber nun der Aussen  kranz 20, welcher den Läufer 24 des Stromerzeugers  trägt, nicht auf die     Laufschaufeln    8 ab, sondern die  den Aussenkranz 20 bildenden Ringe sind über in  axialer Richtung verlaufende Verlängerungen 27 mit  je einer ausserhalb des rohrartigen Turbinengehäuses  gelagerten Lauftrommel 28 versehen. Zur Lagerung  dieser Lauftrommel sind auf dem Gehäuseumfang  verteilt einzelne     Gleitlagersegmente    29 angeordnet.  Mit 30 sind Dichtungen zwischen dem Aussenkranz  20 und dem Gehäuseteil 3 bzw. 4 bezeichnet. Diese  können als Reibungsdichtungen oder Strömungsdich  tungen ausgeführt sein.

   Das noch durchfliessende  Sickerwasser wird in Auffangvorrichtungen 31 auf  gefangen und durch     Rohrleitungen    32 einem     Sicker-          wasserkanal    33 zugeführt.  



  Die Lagersegmente 29 sind in Seitenwände 34 des  Gehäuses 26 des Stromerzeugers eingebaut. Mit 35  sind Dichtungen bezeichnet, welche den Austritt von  Schmieröl aus den Lagern 29 verhindern.  



  Bei dieser Bauart wird also das Gewicht des  Läufers des Stromerzeugers und des Aussenkranzes  der Turbine vollständig von den Lagersegmenten 29  getragen. Die Laufschaufeln 8 der Turbine sind somit  von dieser Aufgabe entlastet. Die Schaufeln 8 kön  nen daher in radialer Richtung zwischen sich und  dem Aussenkranz 20 hinreichend Spiel freilassen,  um eine zuverlässige     Verstellbarkeit    bei allen Be  triebszuständen     zu    gewährleisten. Die Zapfen 22 die  nen nur zur Übertragung des Nutzdrehmomentes von  den Schaufeln auf den Aussenkranz.    Bei der Anlage gemäss     Fig.2    sind die unver  ändert von der     Fig.    1 übernommenen Teile mit glei  chen Bezugsziffern versehen.

   Das Laufrad 7 ist aber  nun mit einem die Schaufeln 8 umgebenden Aussen  kranz 36 versehen, an welchen einseitig eine Lauf  trommel 37 angeflanscht ist. Der     abströmseitig    unmit  telbar an das Laufrad anschliessende Teil des     rohr-          förmigen    Turbinengehäuses 1, 2, 3, 38, 42 ist mit  38 bezeichnet. Auf der Aussenseite dieses Teils sind  nun     Gleitlagersegmente    39 längs des Umfanges ver  teilt angeordnet, auf welchen die den Gehäuseteil 38  umschliessende Lauftrommel 37 auf ihrer Innenseite  gelagert ist. Ausserdem ist hier ein     Axiallager    40 vor  gesehen, welches in der Lage ist, mindestens einen  Teil des     Axialschubes    der hydraulischen Maschine  aufzunehmen.

   Mit 41 ist ein in einer     Axialebene    ge  teilter Ring bezeichnet, auf welchen sich das Axial  lager 40 abstützt und der zwecks Ausbau des Axial  lagers weggenommen werden kann. Ein     abströmseitig     nachfolgender Gehäuseteil 42 ist als Ausbaustück  ausgebildet.  



  Der mit 43 bezeichnete Läufer des Stromerzeu  gers ist bei dieser Ausführungsform nicht unmittelbar  auf den Aussenkranz des Turbinenlaufrades aufge  setzt, sondern er ist in axialer Richtung gegen den  Läufer der hydraulischen Maschine versetzt auf der  Lauftrommel 37 angeordnet. Der Stromerzeuger mit  Ständer 44 ist von einem Gehäuse 45 umschlossen.  Eine zwischen dem Aussenkranz 36 und dem Ge  häuseteil 3 angeordnete Dichtung 46 hat die Auf  gabe, das Betriebswasser von der Atmosphäre ab  zuhalten. Demselben Zwecke dient eine zwischen  Lauftrommel 37 und Gehäuseteil 38 angeordnete  Dichtung 47. Eine weitere Dichtung 48 zwischen  Lauftrommel 37 und     Gehäuseteil    38 verhindert den  Austritt von Schmieröl aus den Lagern 39.

   Allfällig  bei den Dichtungen 46 und 47 austretendes Sicker  wasser gelangt in einen von einer Verschalung 49  umschlossenen Raum 50 und wird durch eine Lei  tung 51 in den     Sickerwasserkanal    33 abgeführt.  Durch die Dichtung 48 noch abfliessendes Sickeröl  gelangt bei der dargestellten     Ausführung    ebenfalls  in den Raum 50. Es können aber auch Einrichtungen  vorgesehen werden, um das Sickeröl getrennt vom  Sickerwasser abzuleiten. Auf der Gegenseite zur Ver  schalung 49 ist eine Verschalung 52 vorgesehen,  welche einen Raum 53 umschliesst, in dem aus dem       Axiallager    40 austretendes Öl aufgefangen werden  kann.  



  Die in der     Fig.    2 gezeigte Ausführungsform hat  den Vorteil, dass der Stromerzeuger ohne Demontage  des Turbinenlaufrades ausgebaut werden kann. Zu  diesem Zwecke ist der als Ausbaustück dienende  Gehäuseteil 42 so dimensioniert, dass nach seinem  Ausbau der Gehäuseteil 38 samt der Lauftrommel  37 nach Lösen der Verbindung mit dem Laufrad  aussenkranz 36 zusammen mit dem Läufer 43 und  dem Ständer 44 des Stromerzeugers so weit gegen  die     Abströmseite    verschoben werden kann, dass ein  Ausbau dieser Teile in der Richtung quer zur      Maschinenachse erfolgen kann. Zuvor sind natürlich  dann auch die Verschalungen 49 und 52 zu entfer  nen.

   Wenn der Aussenkranz 36 des Laufrades aus       ebensovielen    Segmenten zusammengesetzt wird, wie  Laufschaufeln vorhanden sind, kann er auch nach  Entfernen der Verschalung 49 gesondert ausgebaut  werden, so dass es möglich ist, die     Mitnehmerzapfen     22 und die Büchsen 23 zu kontrollieren.  



  Bei der in     Fig.3    dargestellten Anlage ist der  Aussenkranz 20 des Turbinenlaufrades in gleicher  Weise wie bei der Anlage nach     Fig.    1 beiderseitig  mit den Lauftrommeln 28 versehen. Der Läufer des  Stromerzeugers ist aber hier nicht unmittelbar auf  dem Aussenkranz 20 aufgesetzt. Es ist vielmehr ein  mit seiner Achse ausserhalb des Turbinengehäuses  liegender Stromerzeuger 54 vorgesehen, welcher mit  grösserer Drehzahl umläuft als das Turbinenlaufrad 7.  Auf dem Aussenkranz 20 der hydraulischen Maschine,  das heisst im vorliegenden Fall des Laufrades 7 der  Turbine, ist ein Getrieberad 55 eines zwischen die  hydraulische Maschine und die elektrische Maschine  geschalteten Getriebes angeordnet.

   Das Getrieberad  55 steht hierbei mit einem mit dem Läufer des  Stromerzeugers 54 umlaufenden     Ritzel    56 in Ein  griff. Eine Kupplung 57 verbindet die     Ritzelwelle     mit der Welle des Stromerzeugers 54. Getrieberad 55  und     Ritzel    56 sind von einem Gehäuse 58 umschlos  sen, in dessen Seitenwänden 59 die Lager 29 .ein  gebaut sind. In gleicher Weise wie gemäss     Fig.    1 sind  somit die Lager 29 in den Seitenwänden eines Ge  häuses eingebaut, welches einen mit dem Aussen  kranz 20 drehfest verbundenen, ausserhalb des Strö  inungsraumes gelegenen Teil umschliesst.  



  Es ist natürlich auch bei der Bauart nach     Fig.    2  möglich, anstelle des Läufers 43 des Stromerzeugers  ein Getrieberad auf die Lauftrommel 37 aufzusetzen,  über welches die     übertragung    der Leistung auf den  nun rascher laufenden Stromerzeuger zu erfolgen  hätte. Ausserdem ist es aber auch möglich, bei den  Ausführungsformen nach den     Fig.    1 und 3 zusätzlich  zu den     Radiallagern    29 noch ein     Axiallager    vorzu  sehen, welches die Aufnahme eines     Axialschubes     gestatten würde.  



  Die beschriebenen Bauweisen lassen sich ferner  in gleicher Weise verwenden, wenn es sich bei der  hydraulischen Maschine statt um eine Turbine um  eine Pumpe handelt und statt des Stromerzeugers  um einen die Pumpe antreibenden Elektromotor.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Rohrturbinen- oder Rohrpumpenanlage, bei wel cher die Leistungsübertragung zwischen der hydrau lischen Maschine und einer elektrischen Maschine über einen Aussenkranz der hydraulischen Maschine erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Aussen kranz (20 bzw. 36) mit mindestens einer Lauf trommel (28 bzw. 37) versehen ist, welche ausserhalb des rohrartigen Turbinen- bzw. Pumpengehäuses (1 bis 6 bzw. 1, 2, 3, 38) gelagert ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Rohrturbinen- oder Rohrpumpenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagerung der Lauftrommel (28) auf dem Umfang verteilt einzelne Gleitlagersegmente (29) angeordnet sind. 2.
    Rohrturbinen- oder Rohrpumpenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauftrommel auf Rollen gelagert ist. 3. Rohrturbinen- oder Rohrpumpenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauftrommel (37) auf der Abströmseite des Tur binen- bzw. Pumpengehäuses gelagert ist. 4. Rohrturbinen- oder Rohrpumpenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (24) der elektrischen Maschine auf dem Aussenkranz (20) der hydraulischen Maschine sitzt. 5.
    Rohrturbinen- oder Rohrpumpenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (43) der .elektrischen Maschine in axialer Richtung gegen den Läufer (7) der hydraulischen Maschine versetzt auf der Lauftrommel (37) ange ordnet ist. 6. Rohrturbinen- oder Rohrpumpenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauftrommel (37) auf ihrer Innenseite auf am Um fang eines Gehäuseteils (38) der hydraulischen Ma schine angeordneten Lagern (39) gelagert ist. 7.
    Rohrturbinen- oder Rohrpumpenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass min destens ein Teil der Lager (29) für die Lauftrommel (28) in einer Seitenwand eines Gehäuses (26 bzw. 59) eingebaut ist, welches einen mit dem Aussenkranz (20) drehfest verbundenen, ausserhalb des Strömungs raumes gelegenen Teil (24 bzw. 55) umschliesst. B. Rohrturbinen- oder Rohrpumpenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Aussenkranz (20) der hydraulischen Maschine ein Getrieberad (55) eines zwischen diese und die elektrische Maschine (54) geschalteten Getriebes an geordnet ist. 9.
    Rohrturbinen- oder Rohrpumpenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Lauftrommel ein Getrieberad eines zwischen die hydraulische Maschine und die elektrische Maschine geschalteten Getriebes angeordnet ist.
CH347253D 1957-01-19 1957-01-19 Rohrturbinen- oder Rohrpumpenanlage CH347253A (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2557874A1 (de) * 1975-12-22 1977-06-30 Escher Wyss Gmbh Anlage mit rohrturbine oder rohrpumpe, deren laufrad verstellbare schaufeln aufweist
US4123666A (en) * 1975-12-02 1978-10-31 Escher Wyss Limited Rim-type hydroelectric machine
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EP0921308A3 (de) * 1997-12-02 2001-04-18 HydroRing B.V. In eine Wehr eingebaute Unterwasserturbine
DE102010018555A1 (de) * 2010-04-28 2011-11-03 Aktiebolaget Skf Turbinengenerator

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