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Die
Erfindung betrifft eine Turbine zum Antreiben eines Generators mit
einem Gehäuse, das in einen Bohrstrang einbaubar ist und
eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung für
ein durch den Bohrstrang gefördertes Strömungsmedium
hat, wenigstens einem in dem Gehäuse angeordneten Schaufelrad,
das durch das in das Gehäuse einströmende Strömungsmedium
anströmbar ist und das axial bewegbar gelagert und entgegen
der Anströmrichtung derart nachgiebig abgestützt
ist, dass mit zunehmender axialer Bewegung des Schaufelrades die Abstützkraft
der nachgiebigen Abstützung größer wird.
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In
der Tiefbohrtechnik ist es verbreitet, mit Hilfe von in den Bohrstrang
eingebauten Messsystemen während des Bohrens kontinuierlich
Messungen durchzuführen und die Messergebnisse mit Hilfe
von Telemetrieeinrichtungen nach Übertage zu übertragen.
Zur Erzeugung der für den Betrieb der Mess- und Telemetrieeinrichtungen
benötigten elektrischen Energie dient hierbei meist ein
Generator, der von einer im Bohrstrang angeordneten Turbine angetrieben wird.
Die Turbine entnimmt ihre Antriebsenergie dem Bohrspülungsstrom,
der durch den Bohrstrang zum Bohrmeißel gefördert
wird. Hierbei besteht jedoch das Problem, dass die Fördermenge
der durch den Bohrstrang geförderten Bohrspülung
von den Bohrbedingungen, wie Pumpenkapazität, Bohrlochtiefe, physikalischen
Eigenschaften der Bohrspülung, um nur einige zu nennen,
abhängig ist und erheblichen Schwankungen im Größenverhältnis
von 1 bis 4 unterliegen kann. Solche Schwankungen sind für
den Antrieb des mit der Turbine verbundenen Generators ungeeignet
und würden zu schwer beherrschbaren Drehzahl- und Leistungsschwankungen
führen. Es ist daher erforderlich, die Abhängigkeit
der Leistung und Drehzahl der Turbine von der Förderrate
der Spülungspumpe zu verringern und die Antriebsleistung
des Generators auf das gewünschte Maß zu begrenzen.
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Bei
einer aus
US 6 864
593 B2 bekannten Turbine der eingangs angegebenen Art ist
das Schaufelrad mit dem Rotor eines Generators und einem axial verstellbaren
Drosselelement einer Drosseleinrichtung derart gekuppelt, dass die
aus einer Belastungsänderung des Generators resultierende Änderung
des Druckabfalls am Schaufelrad zu einer Axialbewegung des Schaufelrades
und zu einer Verstellung der Drosseleinrichtung führt.
Durch die Verstellung der Drosseleinrichtung werden Druckimpulse
in dem Bohrstrang erzeugt, die zur Signalübertragung nach Übertage
bestimmt sind. Eine Begrenzung der Drehzahl und Leistung der Turbine
ist nicht vorgesehen.
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Aus
EP 0 069 530 A2 ist
eine Bypass-Vorrichtung für eine in einem Bohrstrang angeordnete Turbine
bekannt, die ein stromauf der Turbine in dem Bohrstrang angeordnetes
Ventil zur Steuerung des an der Turbine vorbeigeleiteten Flüssigkeitsstroms aufweist.
Das Ventil wird von einer Kolbenanordnung betätigt, die
in einer Richtung von dem Druck auf der Ausgangsseite der Turbine
und einer Druckfeder und in der entgegengesetzten Richtung von dem
Druck auf der Eingangsseite der Turbine beaufschlagt ist. Je nach
Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang ändert sich
die Stellung des Ventils, um dadurch die Menge der Bohrspülung,
die zum Eingang der Turbine gelangt und die an der Turbine vorbeiströmt,
zu regeln. Hierdurch soll die Ausgangsleistung der Turbine trotz
sich ändernder Betriebsbedingungen im Wesentlichen konstant
gehalten werden. Eine solche Bypass-Vorrichtung führt zu
höherem Bauaufwand und ihre Funktion kann durch Partikel
in der Bohrspülung beeinträchtigt werden.
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Es
ist weiterhin aus
JP
04022766 A eine Geschwindigkeitsregeleinrichtung für
einen in einem Bohrstrang angeordneten Turbinengenerator bekannt,
bei dem am Turbineneingang ein Ventil angeordnet ist, das durch
Federkraft in einer Offenstellung gehalten wird. Parallel zum Eingang
des Ventils ist ein die Turbine umgehender Bypasskanal vorgesehen.
Hierbei wird das Ventil mit wachsender Fördermenge der
zugeführten Bohrspülung zunehmend geschlossen,
so dass die Bypass-Menge wächst, während der zur
Turbine gelangende Volumenstrom im Wesentlichen konstant gehalten
wird. Diese Einrichtung hat den Nachteil, dass ein relativ großer
Bypassquerschnitt immer offen ist, so dass bei kleinen Fördermengen
der der Turbine zufließende Strom zu klein ist. Außerdem
besteht die Gefahr, dass sich der Ventildurchgang insbesondere bei
stärker geschlossenen Ventilstellungen durch in der Bohrspülung
mitgeführte Partikel zusetzt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Turbine der eingangs
genannten Art zum Antreiben eines Generators in einem Bohrstrang
zu schaffen, deren maximale Drehzahl und Antriebsleistung von der
zugeführten Fördermenge weitgehend unabhängig
ist. Die Turbine soll bereits bei kleiner Fördermenge eine
relativ hohe Leistungsabgabe ermöglichen und bei großer
Fördermenge die Drehzahl und Leistungsabgabe begrenzen,
um eine Überlastung des Generators und der elektrischen
Spannungsstabilisierung zu vermeiden.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Turbine
mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Turbine sind in den Ansprüchen 2 bis
11 angegeben.
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Nach
der Erfindung weist die Turbine ein Gehäuse auf, das in
einen Bohrstrang einbaubar ist und eine Einlassöffnung
und eine Auslassöffnung für ein durch den Bohrstrang
gefördertes Strömungsmedium hat, und hat wenigstens
ein Schaufelrad, das in dem Gehäuse angeordnet und durch
das in das Gehäuse einströmende Strömungsmedium
anströmbar ist, wobei das Schaufelrad axial bewegbar gelagert und
entgegen der Anströmrichtung derart nachgiebig abgestützt
ist, dass mit zunehmender axialer Bewegung des Schaufelrades die
Abstützkraft der nachgiebigen Abstützung größer
wird, und wobei das Gehäuse den Bewegungsbereich des Schaufelrads
mit einem in Anströmrichtung vorderen ersten Gehäuseabschnitt
kleineren Innendurchmessers und einem in Anströmrichtung
hinteren zweiten Gehäuseabschnitt größeren
Innendurchmessers umgibt.
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Bei
der Turbine nach der Erfindung wird das Turbinenrad durch den von
der Fördermenge abhängigen Staudruck des das Turbinenrad
anströmenden Strömungsmediums und zusätzlich
durch das Druckgefälle bei Belastung in Anströmrichtung
in dem Gehäuse verschoben, wobei das Schaufelrad mit zunehmender
Verschiebung immer mehr in den Gehäuseabschnitt mit größerem
Innendurchmesser gelangt. Die erfindungsgemäße
Turbine gleicht somit selbstregelnd Änderungen der Fördermenge
des zugeführten Strömungsmediums durch eine Verlagerung
des Turbinenrades in einen Entlastungsbereich des Turbinengehäuses
aus. Der volumetrische Wirkungsgrad der Turbine nimmt hierdurch
ab und der Anstieg der Turbinendrehzahl und der Turbinenleistung
wird gedämpft oder begrenzt. Auf diese Weise wird die Abhängigkeit
der Turbinendrehzahl und der Turbinenleistung von der Förderrate
verringert und eine Überlastung des Generators und der
angeschlossenen elektrischen Einrichtungen vermieden. Entsprechend
kann der Aufwand für die elektrische Spannungsstabilisierung
kleiner gehalten werden, was bei den im Bohrloch herrschenden Bedingungen,
wie hohe Temperatur und räumliche Enge, sehr vorteilhaft
ist. Die erfindungsgemäße Gestaltung hat weiterhin
den Vorteil, dass Bypasseinrichtungen der oben beschriebenen Art
entbehrlich sind und damit verbundene Nachteile vermieden werden.
Der Außendurchmesser des Turbinengehäuses kann
so ausgelegt werden, dass er sich an den Innendurchmesser eines
Bohrstrangs dicht anschließt, so dass das Turbinenrad einen
relativ großen Außendurchmesser mit kleinen Schaufellängen
haben kann. Hierdurch lässt sich schon bei kleiner Förderrate
eine ausreichende Turbinenleistung zum Antrieb des Generators erzielen.
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Nach
einem weiteren Vorschlag der Erfindung können zur Erzielung
einer bestimmten Regelcharakteristik der erste und der zweite Gehäuseabschnitt
des Gehäuses durch eine radiale Stufe voneinander getrennt
sein oder es kann zwischen den beiden Gehäuseabschnitten
ein Übergangsbereich mit sich kontinuierlich änderndem
Innendurchmesser angeordnet sein. Weiterhin hat sich als vorteilhaft
erwiesen, wenn der Durchmesserunterschied zwischen dem ersten und
dem zweiten Gehäuseabschnitt wenigstens 15%, insbesondere
wenigstens 20% beträgt.
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Eine
vorteilhafte Bauweise der Turbine und eine günstige Lagerung
des Schaufelrads kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung
dadurch erreicht werden, dass das Schaufelrad an einer axial bewegbar
und drehbar gelagerten Welle befestigt ist, wobei die Welle vorzugsweise
eine Hohlwelle ist, die auf einer die Turbine durchdringenden, feststehenden
Achse gelagert ist. Zum Antrieb des Generators kann die Welle des
Schaufelrads entweder über eine Axialbewegungen ausgleichende
Kupplung oder starr mit der Generatorwelle gekuppelt sein, wobei
im letzteren Fall der Rotor des Generators im gleichen Maße
wie die Welle des Schaufelrads axial bewegbar gelagert sein muss.
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Die
nachgiebige Abstützung des Schaufelrades oder der Welle
kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung durch eine gehäusefest
abgestützte Druckfeder gebildet sein. Weiterhin kann die nachgiebige
Abstützung einander abstoßende Permanentmagnete
aufweisen, welche die Abstützkraft der Druckfeder reibungsfrei
auf die Welle übertragen. Alternativ kann auch ein Gleitlager
oder ein Wälzlager zur Übertragung der Abstützkraft
zwischen der Druckfeder und dem Schaufelrad bzw. der Schaufelradwelle
angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Druckfeder auf der die Turbine
durchdringenden Achse gelagert und an der Achse in axialer Richtung
abgestützt.
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Eine
Erhöhung der Turbinenleistung bei gleich bleibendem Außendurchmesser
des Gehäuses kann erfindungsgemäß auf
einfache Weise dadurch erreicht werden, dass in dem Gehäuse
zwei Schaufelräder in axialem Abstand voneinander auf einer
axial bewegbar und drehbar gelagerten Welle befestigt sind, wobei
das Gehäuse jedes Schaufelrad mit einem Gehäuseabschnitt
umgibt, der sich über den axialen Bewegungsbereich des
jeweiligen Schaufelrads erstreckt und der einen ersten Gehäuseabschnitt
kleineren Innendurchmessers und in Anströmrichtung dahinter
einen zweiten Gehäuseabschnitt größeren
Innendurchmessers aufweist. Weiterhin kann hierbei das Gehäuse
zwischen den Gehäuseabschnitten, welche die beiden Schaufelräder umgeben,
einen ringförmigen Strömungsleistenabschnitt haben,
in welchem mehrere, sich axial und radial nach innen erstreckende
Strömungsleisten in einem im Wesentlichen regelmäßigen
Abstand voneinander angeordnet sind. Durch die Anordnung eines zweiten
Schaufelrades wird dem Strömungsmedium nach dem Austritt
aus dem zuerst angeströmten Schaufelrad nochmals Energie
entzogen und damit eine erhebliche Steigerung der zum Antrieb des
Generators verfügbaren Antriebsleistung erzielt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt
ist. Es zeigen
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1 einen
Längsschnitt durch eine zweistufige Turbine nach der Erfindung
und
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2 einen
mit der Turbine gemäß 1 verbundenen
Generator.
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Die
in 1 dargestellte Turbine 1 und der in 2 dargestellte
Generator 2 bilden zusammen eine in einen Bohrstrang zum
Tiefbohren einbaubare Baueinheit zur Erzeugung elektrischer Energie,
die zur Versorgung von Messeinrichtungen und zum Antrieb von pulsierenden
Telemetrieeinrichtungen bestimmt ist. Die Turbine 1 ist
in der Zeichnung so dargestellt, dass das angeströmte Ende
nach oben zeigt. An das untere Ende der Turbine 1 schließt dann
das obere Ende des Generators 2 an.
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Die
Turbine 1 hat ein Gehäuse 3, das aus drei
miteinander verschraubten Gehäuseteilen zusammengesetzt
ist. Das Gehäuse 3 hat einen mittleren, zylindrischen
Bereich 4, dessen Außendurchmesser nur um das
zum Einbau erforderliche Spiel kleiner ist als der Innendurchmesser
der Bohrstrangrohre, in welche die Turbine 1 bestimmungsgemäß einbaubar
ist. An die beiden Enden des mittleren Bereichs 4 schließen
sich zu den Gehäuseenden hin konisch verjüngte
Gehäu seabschnitte 5, 6 an, die zahlreiche,
in Längsrichtung verlaufende Schlitze zur Bildung von Einlassöffnungen 7 oder
Auslassöffnungen 8 für das Strömungsmedium
haben, das von einer Übertage angeordneten Pumpe durch
den Bohrstrang in Richtung des Bohrmeißels gefördert
wird. Oberhalb und damit stromauf der Einlassöffnungen 7 ist
das Gehäuse 3 durch eine Wand 9 verschlossen. Das
untere Ende des Gehäuses 3 ist, wie aus 2 zu
sehen, mit einem Gehäuse 10 des Generators 2 verschraubt.
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Durch
das Gehäuse 3 erstreckt sich in Längsrichtung
eine Achse 12, die aus einem durchgehenden, zentralen Rohr 13 und
mehreren, auf dem Rohr 13 drehfest und axial unverschiebbar
angeordneten Hülsen zusammengesetzt ist. Das Rohr 13 ist mit
einem Ende in der Wand 9 befestigt und abgedichtet. Das
entgegengesetzte Ende des Rohres 13 ist fest mit einer
Wand 14 verbunden, die das untere Ende des Gehäuses 10 des
Generators 2 verschließt. Die Bohrung des Rohres 13 bildet
einen Kanal für das Hindurchführen von Kabeln,
durch die stromauf der Turbine 1 angeordnete Geräte,
beispielsweise Messgeräte, mit stromab des Generators 2 angeordneten
Einrichtungen verbunden werden können.
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Auf
der Achse 12 ist eine Hohlwelle 16 drehbar und
axial verschiebbar gelagert. Die Hohlwelle 16 ist aus drei
miteinander verschraubten Elementen 161, 162, 163 zusammengesetzt.
Die Elemente 161, 162 befinden sich in der Turbine 1.
Das Element 163 ist im Generator 2 angeordnet
und bildet die Generatorwelle 17. Zur Lagerung der Hohlwelle 16 auf
der Achse 12 ist in der Turbine 1 ein erstes Gleitlager 18 und
in dem Generator 2 ein zweites Gleitlager 19 angeordnet.
Beide Gleitlager 18, 19 weisen eine innere, achsfeste
Lagerhülse 20 und eine äußere,
bewegliche Lagerhülse 21 auf. Die Lagerhülsen 20, 21 bestehen
aus einem verschleißfesten Material mit geeigneten Gleiteigenschaften.
Die Länge der inneren Lagerhülsen 20 ist
größer als die der äußeren Lagerhülsen 21 und
so groß bemessen, dass die Hohlwelle 16 in axialer
Richtung um eine bestimmte Weg länge verschoben werden kann,
ohne dass die Gleitflächen der Hülsen 20, 21 außer
Eingriff gelangen.
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An
dem oberen Ende der Hohlwelle 16 ist konzentrisch zur Achse 12 ein
ringförmiger Permanentmagnet 23 angeordnet. Zwei
weitere ringförmige Permanentmagnete 24, 25 befinden
sich auf beiden Seiten des Permanentmagneten 23 und in
einem Abstand von diesem. Der Permanentmagnet 24 ist in eine
Ausnehmung der Wand 9 eingesetzt. Der Permanentmagnet 25 ist
innerhalb der Hohlwelle 16 axial verschiebbar auf dem Rohr 13 gelagert
und an dem Rohr 13 gegen Verdrehen gesichert. Auf der dem
Permanentmagneten 23 abgekehrten Seite ist der Permanentmagnet 25 mittels
einer Druckfeder 27 an einer Anschlaghülse 26 der
Achse 12 abgestützt. Die Pole der Permanentmagnete 23, 24, 25 sind
so ausgerichtet, dass sich die Permanentmagnete voneinander abstoßen.
Durch die Permanentmagnete 23, 24, 25 und
die Druckfeder 27 wird die Hohlwelle 16 in axialer
Richtung geführt, wobei die Permanentmagnete 23, 24, 25 eine
reibungsfreie Übertragung der Führungskräfte
bewirken. Ohne Anströmung der Turbine 1 wird die
Hohlwelle 16 in der in 1 gezeigten
axialen Lage gehalten.
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An
dem entgegengesetzten unteren Ende der Hohlwelle 16 ist
in einer Bohrung 28 des Generatorgehäuses 10 ein
ringförmiges Lagerelement 29 axial bewegbar angeordnet.
Das Lagerelement 29 bildet zusammen mit der Stirnfläche
der benachbarten Lagerhülse 21 ein Axiallager 30,
das auch eine Dicht- und Filterfunktion erfüllen kann.
Auf der dem Axiallager 30 abgekehrten Seite des Lagerelements 29 ist
in der Bohrung 28 eine Druckfeder 31 angeordnet,
die sich an der die Bohrung 28 verschließenden Wand 14 abstützt
und das Lagerelement 29 an die Lagerhülse 21 andrückt.
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Auf
dem Element 162 der Hohlwelle 16 sind in einem
Abstand voneinander zwei Schaufelräder 34, 35 befestigt.
Die Schaufelräder 34, 35 befinden sich
in dem mittleren, zylindrischen Bereich 4 des Gehäuses 3 zwischen
den Einlassöffnun gen 7 und den Auslassöffnungen 8.
Die Schaufelräder 34, 35 bestimmen durch
die Ränder ihrer Schaufeln, einen kreisringförmigen
Bewegungsbereich, der sich infolge der axialen Verschiebbarkeit
der Hohlwelle 16 von der dargestellten Ausgangslage der
Schaufelräder 34, 35 jeweils ein Stück
weit in Richtung des Generators erstreckt. Das Gehäuse 3 umgibt
den sich axial erstreckenden Bewegungsbereich jedes Schaufelrades 34, 35 mit
zwei verschiedenen Gehäuseabschnitten 36, 37 bzw. 38, 39.
Die in Strömungsrichtung vorderen Gehäuseabschnitte 36, 38 sind
zylindrisch und haben einen Innendurchmesser der nur geringfügig
größer ist als der Außendurchmesser des Bewegungsbereichs
des jeweiligen Schaufelrades 34 bzw. 35. Die Gehäuseabschnitte 37, 39 liegen
in Strömungsrichtung hinter den Gehäuseabschnitten 36, 38 und
haben eine zylindrische Innenwand, deren Innendurchmesser je nach
erforderlichem Regelbereich etwa 15 bis 25% größer
ist als der Innendurchmesser der Gehäuseabschnitte 36, 38.
Sich radial nach außen erstreckende Stufen 40, 41 bilden
die Übergänge zwischen den verschiedenen Gehäuseabschnitten 36, 37 bzw. 38, 39.
Die Stufen 40, 41 haben eine steile, kegelstumpfförmige
Ringfläche. Je nach gewünschter Regelcharakteristik
können die Stufen 40, 41 jedoch auch
einen flacheren Verlauf haben. Alternativ kann ein Übergangsbereich
mit variierender Steigung vorgesehen werden.
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In
dem Gehäuse 3 ist weiterhin vor dem Schaufelrad 35 ein
Strömungsleistenring 43 angeordnet, dessen Innendurchmesser
im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Gehäuseabschnitts 38 ist
und der mehrere, über den Umfang verteilt angeordnete Strömungsleisten 44 aufweist, die
sich radial nach innen bis nahe an die Hohlwelle 16 und
axial erstrecken. Die Strömungsleisten 44 haben
die Aufgabe, den im Betrieb auf der Auslassseite des Schaufelrads 34 entstehenden
Strömungswirbel zu bremsen und das Strömungsmedium
in geeignete Richtung auf das Schaufelrad 35 zu lenken.
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Der
Generator 2 hat einen Rotor 45 mit einer Vielzahl
von Magnetsegmenten 47, die ein zweipoliges Magnetfeld
erzeugen. Die Magnetsegmente 47 sind in Längsnuten 46 der
Generatorwelle 17 angeordnet und von einer Hülse 48 aus
dünnwandigem, unmagnetischem Material bedeckt, die den
genuteten Bereich der Generatorwelle 17 umschließt
und nach außen abdichtet. Der Rotor 45 ist von
Generatorwicklungen 49 und Eisenkernen 50 umgeben,
die im Generatorgehäuse 10 hinter einer Statorhülse 51 aus
dünnwandigem, unmagnetischem Material angeordnet sind,
das zur Vermeidung von Wirbelströmen von geringer elektrischer
Leitfähigkeit ist. Zwischen der Hülse 48 und
der Statorhülse 51 befindet sich ein schmaler
Spalt, der mit den Auslassöffnungen 8 in Verbindung
steht und durch den das Strömungsmedium zum Gleitlager 19 und
auch in die Bohrung 28 gelangen kann. Die Generatorwicklungen 49 sind
in einer geschlossenen und mit einer isolierenden Flüssigkeit
gefüllten Kammer 52 des Gehäuses 10 angeordnet.
Mit Hilfe von Druckausgleichskolben 53, die in Bohrungen 54 verschiebbar
angeordnet sind, wird der Druck in der Kammer 52 an den
jeweiligen Druck im Bereich der Auslassöffnungen 8 angeglichen.
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Wird
die Turbine 1 durch die Einlassöffnungen 7 angeströmt,
so entsteht an den Schaufelrädern 34, 35 infolge
ihres Strömungswiderstands jeweils ein Druckgefälle,
das eine die Hohlwelle 16 in Richtung des Generators 2 belastende
Druckkraft erzeugt. Ist die Menge des zugeführten Strömungsmediums
noch verhältnismäßig klein, so bietet
die Kraft der Druckfedern 27, 31 und die Abstoßungskraft
zwischen den Permanentmagneten 23, 25 genügend Widerstand,
um die Hohlwelle 16 und die daran befestigten Schaufelräder 34, 35 in
der in 1 gezeigten Stellung zu halten. Wächst
die einströmende Fördermenge an, so vergrößert
sich auch das Druckgefälle an den Schaufelrädern 34, 35 und
damit auch die axiale Belastung der Hohlwelle 16. Durch
die höhere Belastung können die Druckfedern 27, 31 etwas zusammengedrückt
werden, so dass die Hohlwelle 16 in Richtung des Generators 2 verschoben
wird. Bleibt die Verschiebung der Hohlwelle 16 so klein, dass
die Schaufelräder 34, 35 nicht aus den
Gehäuseabschnitten 36, 38 heraustreten,
so ändert sich der volumetrische Wirkungsgrad der Schaufelräder 34, 35 nur
unwesentlich, maximale Drehzahl und Leistung der Turbine 1 nehmen
entsprechend der gestiegenen Fördermenge zu. Steigt die Fördermenge
weiter an, so werden durch die entsprechend steigende Belastung
der Hohlwelle 16 die Schaufelräder 34, 35 zunächst
teilweise über die Regelkanten der Stufen 40, 41 in
den Bereich der Gehäuseabschnitte 37, 39 verschoben.
Hierdurch verschlechtert sich der volumetrische Wirkungsgrad der
Schaufelräder 34, 35, so dass der weitere
Anstieg der maximalen Drehzahl und der Leistung schwächer
wird. Durch noch weiteren Anstieg der Fördermenge werden
schließlich die Schaufelräder 34, 35 ganz
in den Bereich der Gehäuseabschnitte 37, 39 bewegt.
Hierdurch nimmt der volumetrische Wirkungsgrad der Schaufelräder 34, 35 weiter
ab und ein erheblicher Teil der Fördermenge kann um die
Schaufelräder 34, 35 herum strömen. Auf
diese Weise wird eine wirksame Begrenzung der maximalen Drehzahl
und Leistung der Turbine 1 erreicht und eine Überlastung
des Generators 2 und der daran angeschlossenen Systeme
vermieden.
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Neben
der Fördermenge, die der Turbine 1 zugeführt
wird, hat auch die Drehmomentbelastung der Schaufelräder 34, 35 einen
Einfluss auf das Druckgefälle an den Schaufelrädern 34, 35.
Gemessen an dem Einfluss der Fördermenge ist dieser Einfluss
jedoch deutlich kleiner und führt nicht zu einer Beeinträchtigung
der Leistung zum Antrieb des Generators.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - US 6864593
B2 [0003]
- - EP 0069530 A2 [0004]
- - JP 04022766 A [0005]