CN1147595A - 横轴轴流式水轮机装置 - Google Patents

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Abstract

用于轴流式水轮机装置的组合式支承和导向轴承(10)具有一个轴向的导向轴承，它有两个在轴(4)的环槽(19)中延伸的轴承支承面(20、21)。轴承部分(22、23)各固定在一个公共的支承梁(24)上沿径向靠里的部分上，此支承梁(24)可拆式地固定在轴承座(11)上，以及，此支承梁(24)插入上述环槽(19)中，这类结构的轴承便于接近，各部分可易于调整，并还能方便地更换。

Description

横轴轴流式水轮机装置
本发明总体上涉及一种横轴轴流式水轮机装置，它由一个被外壳包围的发电机和一个水轮机所组成，这两部分或装在一根公共的轴上，或通过联轴节将它们的轴互相连接起来，此时，在发电机与涡轮之间的轴段中设组合式支承和导向轴承。本发明尤其涉及一种用于此机械的组合式支承和导向轴承，其中，组合式支承和导向轴承装在一个环绕着它的轴承座中，在此轴承座中固定了第一轴承部分，它们与第一圆柱形轴段共同工作成为径向轴承支承面，在此轴承座中还固定了两组第二轴承部分，它们与两个沿轴向隔开间距的径向轴段共同工作成为止推轴承支承面，以及，设有调整各轴承部分相对于上述轴段的相互位置的装置。
本发明在这种情况下从总体上以先有技术为出发点，这种先有技术例如由公司文件BrowBoveri Mitteilungen，1970年4月，57卷，182-190页，尤其在186页上的图5为已知。用于这类机械的组合式支承和导向轴承更详细的结构可见WO90/14523。
在管状发电机，也称轴流式水轮发电机中，设在涡轮与发电机之间的组合式支承和导向轴承，除了承受转子部分的自重外，还必须承受总值达数百吨的液压推力。此组合式支承和导向轴承装在一个围绕着它的轴承座中。在轴承座上固定了止推轴承部分，它们与在一个轴环上的两个沿径向的支承面共同工作，作为止推轴承支承面。在轴承座上还固定有径向轴承部分，它们与上述轴环的圆柱形轴段共同工作，作为径向轴承支承面。此外，还在此轴段中设置用于调整轴承部分相对于上述止推和径向轴承支承面相互位置的所有部分和装置(见WO90/14523)。
在这种情况下，止推轴承部分在轴承座中的支承装置结构非常复杂，因为轴承座必须以一种最广义上的U形围绕着上述轴环。在作调整和检查工作时必须拆除复杂的外壳部分，以便能靠近轴承的调整构件。
本发明的目的是提出一种带有组合式支承和导向轴承的轴流式水轮机装置，这种轴承经受得住所有的负荷，具有简单的结构，以及，在此轴承中的轴承部分再加上它们的调整构件都便于接近。
按本发明为达到此目的是通过，在涡轮与发电机之间的轴段上，设计有一个带垂直于轴线延伸的轴承支承面的环槽，第二轴承部分各固定在一根公共的支承梁沿径向靠里的部分上，此支承梁可拆卸地固定在轴承座中并插入上述环槽中。
本发明的优点尤其在于：
-轴承部分的装配与拆卸易于进行；
-无论是径向的还是止推的轴承部分都便于接近，并能个别加以调整；
-维修、保养和检查工作可以快速进行；
-机器停车状态轴承是无油的；
-止推轴承的弹性可通过支承梁的结构设计和造型，以简单的方法与轴流式水轮机的总弹性相匹配。
下面借助于附图详细说明本发明的实施例以及采用本发明可获得的其他优点。
在附图中示意了本发明的实施例，其中：
图1通过轴流式水轮机装置大为简化了的纵剖面图；
图2通过按图1所示的发电机的支承和导向轴承更为详细的纵剖面图；
图3沿图2中AA线通过按图2所示发电机径向的导向轴承一部分的横剖面图；以及
图4通过按另一种可供选择方案的支承和导向轴承一部分的纵剖面图。
在图1大为简化了的横轴轴流式水轮机装置示意图中，表示的是发电机连同辅助装置。与水轮机(图中未表示)连接的发电机装在一个流线形的外壳1中，外壳1借助于下支柱2和上支柱3固定在水下。在此实施例中，涡轮与发电机装在同一根轴4上。发电机悬臂式地装在轴4上，并包括一个定子5和一个转子6。转子6有带转子极(图中未表示)的转子体7，转子体7固定在转子支承结构8上。转子支承结构8可拆式地固定在轴4端部的轮毂区9中。在轴4的另一端上装涡轮转子。
总体用标号10表示的组合式支承和导向轴承装在发电机与涡轮之间的轴段中并由轴承座11所支承，轴承座11通过一个锥形的固定部分12和一个在此举例中为沿径向设置的固定部分13固定在外壳1内壁处的凸缘14上。此轴承完全被一个分成多个部分的轴承外套15、16所包围。轴承外套15、16在轴的端部以径向间隙密封的方式插在轴上的槽17中。
在这方面，轴流式水轮机装置是已知的，并例如介绍和表示在上文中引用过的出版物Brown Boveri Mitteilungen的摘引处。
由Brown Boveri Mitteilungen的图5或WO90/14523唯一的图毫无疑问可以得出结论，为进行调整或检查工作，不仅由于轴承外套而且也由于轴承座的构件，都使得轴承部分难以接近。这种情况尤其也发生在按WO90/14523的组合式支承和导向轴承中，在那里，止推轴承部分与轴环的两个侧面共同工作。
因此，为了制成一种带组合式支承和导向轴承的轴流式水轮机装置，其中的轴承应能经得住所有的负荷、具有简单的结构，以及能方便地接近轴承部分和它的调整构件，按照本发明规定，在涡轮与发电机之间的轴段中，设计有一个具有垂直于轴线延伸的轴承支承面20、21的环槽。配属于这两个轴承支承面20、21的轴承部分22、23固定在一个沿径向的支承梁24的里端。在此举例中共有12根的支承梁24沿圆周均匀分布(见图3)。支承梁24用螺栓25可拆式地固定在轴承座11上(螺栓25沿轴向完全贯穿轴承座11)，并与固定在它们上面的轴承部分22、23一起插入上述环槽19中。在此举例中这一结构设计为，在轴承座11上垂直于轴4的轴线延伸的固定面26处于与在槽19侧壁上的轴承支承面20同一个轴向尺寸位置。以此方式，在松开并拆除螺栓25后，支承梁连同轴承部分22、23可沿径向外向拔并拆下。
若垂直于轴4的轴线延伸的在轴承座11上的固定面26，如在图4中举例所示之实施形式那样，不处于与在槽19侧壁上的轴承支承面20同一个轴向尺寸位置(在图4中相同的部分用如图2中那些相同的标号表示)，则应采取措施，使轴承部分23的径向宽度b23，小于单个的环32与轴4之间的净宽b。若满足这一条件，那么在松开并拆下螺栓25后，首先沿径向向外和接着沿轴向拉出支承梁，并因而可以拆下。
轴承部分22、23按已知的方式借助于第一沿轴向作用的调整构件27可拆式地固定在支承梁上，并从外部易于接近。在轴4上的径向轴承部分29的支承面28紧接着环槽19。径向轴承部分29通过第二径向作用的调整构件30以及必要时通过隔距板31，可拆式地固定在轴承座11的内圆周上。
轴承座11本身(在最终状态)由具有两个沿轴向互相隔开间距的单个环32、33的双环组成，这两个单个的环32、33通过沿轴向延伸的径向腹板34相互焊接在一起。为了使用于支承梁24的夹紧力不会作用在焊缝上，将结构设计为，孔沿轴向穿过腹板34，每个单环32、33由多个环段组成，它们各与腹板34端部对焊。在这种结构中，腹板向内指的沿轴向延伸的窄侧，同时用于导引和固定径向轴承部分28。
在支承和导向轴承涡轮一侧端部的轴承外套，包括一块由两个或多个环段组成的板16，板16插入槽18并用螺钉固定在轴承座11在发电机一侧的端面35上。在涡轮一侧端部的轴承外套由具有“L”形横截面的分成两部分或更多部分的箱形盖36构成，它可拆式地固定在沿径向的固定部分13上。与发电机一侧的端部类似，分成两部分或更多部分的环形板37可拆式地固定在沿径向指向内部的支架上，并插入槽17中。轴承相对于涡轮和发电机腔实际上的密封，按已知的方式通过接触密封装置38和39实现，它们可拆式地固定在盖36或环33外面。
为了叙述的完整性起见，在图2中还表示了轴承10的润滑油供应，润滑油供应装置包括一根在盖36里面延伸的环管40，以及从环管40分出向内通往轴承部分29、22或23的支管41、42、43。
由图2无疑可以看出，在上述组合式支承和导向轴承10的结构中，只要拆除盖36，便可以没有困难地接近主要的轴承零件。无论是径向的还是止推的支承部分，不仅可方便地进行观察，而且可加以调整，也可以不费力地将它们拆下。也就是说，在拆除支承梁24后，径向轴承部分29也可以简单地沿环槽19的方向移动，并从轴4和轴承座11之间的环腔取出。
所介绍结构的另一个优点是，轴向导引和径向支承装置可以在无需复杂的支承和固定装置的情况下设计得非常紧凑，因为它们固定在一个公共的固定机构上，即轴承座11上。此外，采用唯一的一个用于两个部分22、23的固定机构(支承梁24)，通过支承梁适当的尺寸设计，例如有关其横截面，可以在止推轴承中引入规定的刚度或者是弹性，在必要时，还可以事后例如通过更换其他的支承梁加以改变。
在这里借助于一种轴流式水轮机装置介绍了这种轴承结构，在这种水轮机装置中，发电机和涡轮装在一根公共轴4上，以及，发电机转子是悬臂支承的。当然，这种轴承结构也可用于发电机为两端支承的水轮机装置中，或也可以用于发电机和涡轮采用一根中间轴的装置中，例如在引用过的Brown Boveri Mitteilungen第186页图5中便是这种情况。

Claims (7)

1.横轴轴流式水轮机装置，它由一个被外壳(1)包围的发电机(5、6、7)和一个水轮机所组成，这两部分或装在一根公共的轴(4)上，或通过联轴节将它们的轴互相连接起来，其中，在发电机与涡轮之间的轴段中设有一个组合式支承和导向轴承(10)，此组合式支承和导向轴承(10)装在一个环绕着它的轴承座(11)中，在此轴承座(11)中固定了第一轴承部分(29)，它们与第一圆柱形轴段(28)共同工作成为径向轴承支承面，以及，在此轴承座(11)中还固定了两组第二轴承部分(22、23)，它们与两个沿轴向隔开间距的径向轴段共同工作成为止推轴承支承面，以及还设有调整各轴承部分相对于上述轴段的相互位置的装置(27、30)，其特征为：在涡轮与发电机之间的轴段中，设计有一个带垂直于轴的轴线延伸的轴承支承面(20、21)的环槽(19)，第二轴承部分(22、23)各固定在一根公共的支承梁(24)沿径向靠里的部分上，而此支承梁(24)则插入上述环槽(19)中。
2.按照权利要求1所述的轴流式水轮机装置，其特征为：轴承座由两个沿轴向隔开间距的单个环(32、32)组成，它们借助于沿轴向延伸的径向腹板(34)彼此隔开间距并与腹板牢固连接。
3.按照权利要求2所述的轴流式水轮机装置，其特征为：支承梁(24)借助于螺栓(25)固定在轴承座(11)上，螺栓(25)沿轴向穿过整个轴承座(11)。
4.按照权利要求1所述的轴流式水轮机装置，其特征为：轴承座由沿轴向延伸的径向腹板(34)组成；腹板(34)的两端与沿圆周方向延伸的环形部分对焊，腹板与环形部分以此方式构成一种双环式轴承座(11)；以及，支承梁(24)借助于螺栓(25)可拆式地固定在轴承座(11)上，螺栓(25)沿轴向穿过腹板(34)。
5.按照权利要求1、2或4所述的轴流式水轮机装置，其特征为：第一轴承部分(29)以调整构件(30、31)为中间连接，可拆式地固定在腹板(34)的侧端面上。
6.按照权利要求1至5之一所述的轴流式水轮机装置，其特征为：在轴承座(11)上沿垂直于轴(4)的轴线方向延伸的固定面(26)位于与槽(19)侧壁上的轴承支承面(20)的同一轴向位置。
7.按照权利要求1至5之一所述的轴流式水轮机装置，其特征为：当在轴承座(11)上的固定面(26)以及槽(19)侧壁上的轴承支承面(20)位于不同的轴向位置时，在轴(4)与轴承座(11)之间的净宽度(b)，大于与轴承座(11)相邻的部分(23)的径向宽度(b23)。
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