CH413990A - Anordnung für den Kühlflüssigkeitsaustritt an Rotoren - Google Patents

Description

      Anordnung        für    den     Kühlflüssigkeitsaustritt    an Rotoren    Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung  für den     Kühlflüssigkeitsaustritt    an Rotoren, insbeson  dere auf eine solche an wassergekühlten Rotoren von  Turbogeneratoren.  



  Bei wassergekühlten Rotoren von Turbogenerato  ren ist es vorteilhaft dem Rotor das Kühlwasser axial  durch das eine Wellenende zuzuführen. Dies ist     ge-          mäss    dem Stand der Technik     bereits    hinreichend be  kannt. Das Kühlwasser durchströmt dann Kanäle oder  Rohrleitungen in oder am Rotor und wird durch  radiale oder im wesentlichen radiale Schlitze im Rotor  zu einer     Rücklaufkammer    geführt.  



  Es wurde festgestellt, dass infolge der auf das  Wasser in den radialen Partien einwirkenden Schwer  kraft bei drehendem Rotor in den Kanälen Nieder  druckzonen entstehen, welche zum Auftreten von     Ka-          vitationserscheinungen    führen, die die Erosion be  günstigen.  



  Die     erfindungsgemässe    Anordnung indessen ist  gekennzeichnet durch eine Sammelkammer in oder  am Rotor zur Aufnahme der abzuleitenden Kühl  flüssigkeit, von der Sammelkammer nach aussen füh  rende Öffnungen zum Ableiten von Kühlflüssigkeit  bei stillstehendem Rotor in eine Auffangkammer, wel  che den Rotor umgibt und nicht mit diesem um  läuft, sowie eine Strömungsdüse, die in einer der  Öffnungen, durch welche die Flüssigkeit strömt, ange  bracht ist, wobei die Eintrittsöffnung der Strömungs  düse Kanäle aufweist, die mit einer Gasquelle in  Verbindung stehen, so dass bei drehendem Rotor  Gas in die Mündung der Strömungsdüse eintritt, wel  ches zur Reduktion der durch die Düse austretenden       Flüssigkeitsmenge    führt, und, sofern die Geschwindig  keit des Rotors hoch genug ist,

   um einen Unterdruck    in der Sammelkammer zu erzeugen, den Flüssigkeits  austritt ganz verhindert, wobei dann die Strömungs  düse als Gaseinlass zu der Sammelkammer und so  zur Reduktion der Grösse des Unterdruckes in der  selben dient.  



  Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbei  spiels in der anliegenden Zeichnung dargestellt.  



  Es zeigen:       Fig.    1 einen Schnitt durch einen Teil des Endes  einer     Rotorwelle    eines Turbogenerators und durch  einen Teil einer Hilfswelle, die koaxial an ersterer  befestigt ist;       Fig.    2 einen     Radialschnitt,    längs der Linie     H-11     nach     Fig.    1;       Fig.    3 eine Seitenansicht einer teilweise aufgebro  chenen Strömungsdüse, wie in     Fig.    1 gezeigt;       Fig.    4 einen Teilschnitt in radialer Richtung längs  der Linie     IV-IV    nach     Fig.    2;

    Nach     Fig.    1 sitzt auf dem Ende einer Turbinen  welle 1 koaxial dazu eine aus nicht rostendem Stahl  bestehende Hilfswelle 3. Beide Wellen weisen koaxiale  Bohrungen 5 und 7 auf, durch die die Kühlflüssigkeit  z. B. Kühlwasser in einer Richtung nach Pfeil 9  fliessen kann. Das Kühlwasser fliesst durch Kanäle  und Rohrleitungen in und am Rotor des Turbogene  rators, um auf diese Weise den Rotor zu kühlen und  die Welle 1 und der benachbarte Teil der Hilfswelle  3 weisen     hiefür    ringförmige Kanäle 15 und 17 auf,  durch die Kühlwasser in Pfeilrichtung 19 fliessen  kann.  



  Die Hilfswelle 3 besitzt eine ringförmige Kammer  21, in der der ringförmige Kanal 17 endet. Von dieser  Kammer führen sechs radiale Öffnungen 23 bis an die  Peripherie der Welle 3 und endigen dort. Ein ring-           förmiges    Teil 27, das an der Welle 3 befestigt ist  und mit ihr umläuft, trägt mit den Öffnungen 23  korrespondierende Bohrungen 25. Das Teil 27 trägt  zylindrische abstehende Ringe, die koaxial zur Welle  3 liegen und die mit Ringen zusammenwirken, die von  der     Innenseite    einer ringförmigen Kammer 29 ab  stehen, ihrerseits ebenfalls die Welle 3 umgeben und  zusammen mit den erstgenannten Ringen eine     Laby-          rinthdichtung    bilden.

   Das untere Ende der Kammer  29 trägt eine     Abflussleitung    31.  



  Zwei einander gegenüberliegende radial nach aus  sen verlaufende Öffnungen 23 sind mit Strömungs  düsen 33 versehen. Jede dieser zwei Öffnungen 23  trägt ein Gewinde auf seiner ganzen Länge. Die  Strömungsdüse 33 wird von einem Hauptteil 33A  umschlossen, wie     Fig.    3 zeigt, welches aussen ein Ge  winde trägt und in die Öffnungen 23 eingeschraubt ist.  Die Strömungsdüse 33 trägt einen Kopf     33'B,    der eine  innenliegende     Flanschpartie    35 trägt, die mit Ge  winde versehen ist. Mittels des Gewindes ist der  Kopf auf dem Hauptteil 33A befestigt. Der Kopf  liegt in der Kammer 21. Das Hauptteil 33A trägt  eine Bohrung von kreisrundem Querschnitt, die in  Richtung der     Turbinenwellenachse    konvergiert.

   Das  Kopfstück 33B enthält eine kreisrunde Bohrung, die  nach innen gegen die Turbinenwelle divergiert. Die       Konizität    der Bohrung im Kopfstück 33B ist grösser  als diejenige der Bohrung im Hauptteil 33A. Beide  Bohrungen zusammen bilden eine nach aussen gerich  tete Strömungsdüse. Die äussere Umfangspartie des  Hauptteiles 33A weist vier gleichmässig verteilte axial  laufende Nuten 37 auf. Am innenliegenden Ende des  Teiles 33A sind vier radial gerichtete Nuten 39 als  Verlängerungen der Nuten 37 angeordnet.    Wenn die Teile der Strömungsdüse in der in     Fig.    2  gezeichneten Weise zusammengebaut sind, bilden die  Nuten 37 und 39 zusammen Kanäle, durch die Luft  von der Aussenseite der Welle 3 in die Eintrittsöff  nung der Strömungsdüse gelangen kann.  



  Wenn die Wellen 1 und 3 stillstehen und Kühl  wasser durch den Rotor gepumpt wird, so fliesst  dieses durch die Bohrungen 7 und 5 und kehrt durch  die ringförmigen Kanäle 15 und 17 zur Kammer 21  zurück. Hierauf fliesst das Wasser von der Kammer 21  nach auswärts durch die sechs Kanäle 23 in die  Kammer 29, von wo aus es durch die Abflussleitung  31     abfliesst.    Wenn die     Rotorwellen    1 und 3 umlaufen,  läuft das Kühlwasser genau so um, wie vorher be  schrieben.

   Durch das Einwirken von     Zentrifugalkräf-          ten    auf das Kühlwasser in einem der Kanäle 23 ent  steht eine nach aussen anwachsende Druckdifferenz  entlang dieses Kanals.     In    dem Falle, wo die vier  Kanäle nicht mit Strömungsdüsen 33 versehen sind,  wächst die Druckdifferenz mit der Umlaufgeschwin  digkeit der     Rotorwelle    an und kann in der Kammer  21 eine Druckreduzierung hervorrufen. Somit besteht  die Möglichkeit, dass     Kavitationseffekte    in der Kam  mer 21 und in den Kanälen, die zu ihr führen, ent  stehen.

      Werden die Öffnungen 23 mit Strömungsdüsen  ausgerüstet, so tritt der reduzierte Druck an der  Mündung der Strömungsdüse auf, wodurch Luft durch  die Nuten 37 und 39 in die Mündung der Strömungs  düse einströmt. Die Luft wird durch das ausfliessende  Wasser mitgerissen. Die, durch die sich nach aussen  erweiternde Strömungsdüse abfliessende Flüssigkeits  menge wird deshalb geringer, als wenn die Strömungs  düse nur von Wasser     beaufschlagt    wäre, was     zur    Fol  ge hat, dass die Druckdifferenz, die durch die Flüssig  keit in der Düse erzeugt wird, kleiner wird. Steigt  nun die Geschwindigkeit des Rotors weiter an, so  steigt auch die Saugwirkung in der Kammer 21.

   Die  somit weiter reduzierte Druckdifferenz, wenn die Flüs  sigkeitsmenge abnimmt, bewirkt in der Strömungsdüse  33 ein weiteres Nachlassen des Wasserablaufes und  die Düse wirkt als Einlassöffnung für die Luft in die  Kammer 21, um dort das Ausmass des Vakuums zu  reduzieren.  



  Auf diese Weise kann die Gefahr der     Kavitation     und der darauf folgenden Erosion der Kanäle im  Rotor reduziert oder ganz vermieden werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Anordnung für den Kühlflüssigkeitsaustritt an Ro toren, gekennzeichnet durch eine Sammelkammer in oder am Rotor zur Aufnahme der abzuleitenden Kühl flüssigkeit, von der Sammelkammer nach aussen füh rende Öffnungen zum Ableiten von Kühlflüssigkeit bei stillstehendem Rotor in eine Auffangkammer, welche den Rotor umgibt und nicht mit diesem um läuft, sowie eine Strömungsdüse, die in einer der Öff nungen, durch welche die Flüssigkeit strömt, ange bracht ist, wobei die Eintrittsöffnung der Strömungs düse Kanäle aufweist, die mit einer Gasquelle in Verbindung stehen, so dass bei drehendem Rotor Gas in die Mündung der Strömungsdüse eintritt, welches zur Reduktion der durch die Düse austretenden Flüs sigkeitsmenge führt, und,

   sofern die Geschwindigkeit des Rotors hoch genug ist, um einen Unterdruck in der Sammelkammer zu erzeugen, den Flüssigkeitsaus- tritt ganz verhindert, wobei dann die Strömungsdüse als Gaseinlass zu der Sammelkammer und so zur Reduktion der Grösse des Unterdruckes in derselben dient. UNTERANSPRÜCHE 1. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen der Sam- melkammer im Rotor radial oder im wesentlichen ra dial nach auswärts gerichtet sind. 2.

   Anordnung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Sammelkammer im Rotor die Form einer ringförmigen Kammer aufweist, die eine innere Kammer umgibt, durch die die Kühlflüssigkeit auf ihrem Wege zu den Kühlschlitzen in oder am Rotor fliesst, bevor sie die Sammelkammer durch strömt. 3.

   Anordnung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Strömungsdüse im Innern eines langgestreckten Bauteils angeordnet und das in einer Öffnung am Rotor eingesetzt ist, welche zwischen der Sammelkammer und einem Spalt auf der Aussen seite des Rotors hindurchführt, wobei dieses langge- streckte Bauteil wenigstens einen axiallaufenden aus sen angeordneten Kanal aufweist, dessen äusseres Ende mit demjenigen des Bauteiles zusammenfällt, während dessen inneres Ende an der Eintrittsöffnung der Strömungsdüse liegt. 4.

   Anordnung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das langgestreckte Bauteil auf seiner Aussenseite ein Gewinde und die zu seiner Auf nahme dienende Öffnung ein entsprechendes Gegen gewinde aufweist, dass mit diesem Bauteil ein Kopf stück mit einer Randzone verschraubt ist, welche auf dem inneren Ende des Bauteils aufliegt und dort eine Bohrung aufweist, die denselben Durchmesser hat wie die Bohrung der auf diese Stelle hin konvergie- renden Bohrung der Strömungsdüse, und welche Rand zone durch ihr Anliegen am inneren Ende des lang gestreckten Bauteils eine Begrenzung des Durchgangs zwischen der externen Nute und der Mündung der Strömungsdüse'bildet. 5.

   Anordnung nach Patentanspruch oder einem der vorhergehenden Unteransprüche, dadurch gekennzeich net, dass koaxiale abstehende zylindrische Ringe am Rotor befestigt sind, die zwischen koaxiale zylindri sche Ringe an der Auffangkammer eingreifen und eine Labyrinth-Dichtung bilden. 6. Anordnung nach Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese an einem flüssigkeitsgekühlten Turbinenrotor angebracht ist.