DE102012100646B4 - Turbine and generator housing - Google Patents
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Abstract
Turbinen- und Generatorgehäuse mit einem Hohlraum (18) zum Aufnehmen einer Turbine und eines Generators, wobei der Hohlraum (18) von einer Wandung (12) mit einer Seitenwand (14) und einer Stirnwand (16) gebildet wird, wobei der Hohlraum (18) von der Seitenwand (14) umgeben ist, die sich im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse (A) des Turbinen- und Generatorgehäuses erstreckt, umfassend – einen oder mehrere Zuführkanäle (28) zum Zuführen eines Kühlfluids in das Turbinen- und Generatorgehäuse, und – einen oder mehrere Abführkanäle (30) zum Abführen des Kühlfluids aus dem Turbinen- und Generatorgehäuse, wobei – in der Seitenwand (14) ein Ringraum (26) verläuft, der vom Hohlraum (18) von einem von der Stirnwand (16) ausgehenden und sich dem Hohlraum (18) radial nach außen direkt anschließenden Wandabschnitt (22) der Seitenwand (14) getrennt ist, den Hohlraum (18) radial umschließt und in Fluidkommunikation mit dem oder den Zuführkanälen (28) und dem oder den Abführkanälen (30) steht, und – dass die Seitenwand (14) eine rohrförmige Hülse (24) umfasst, welche die Seitenwand (14) radial nach außen begrenzt, gekennzeichnet durch – mehrere erste Kanäle (42), welche in Fluidkommunikation mit dem Zuführkanal und dem Ringraum (26) stehen, und – mehrere zweite Kanäle (44), welche in Fluidkommunikation mit dem Abführkanal und dem Ringraum (26) stehen, wobei die ersten Kanäle (42) und/oder die zweiten Kanäle (44) senkrecht zur Längsachse (A) verlaufen, – die Zuführkanäle (28) und die Abführkanäle (30) parallel zur Längsachse (A) verlaufen und – dass die ersten und zweiten Kanäle (42, 44) und der Ringraum (26) von einem in die Seitenwand (14) einbringbaren Einsetzteil (40) gebildet werden, wobei das Einsetzteil 40 im montierten Zustand radial außerhalb des Wandabschnitts (22) angeordnet ist und mit diesem an seinen axialen Enden in Kontakt steht und so den Ringraum (26) axial begrenzt.Turbine and generator housing having a cavity (18) for receiving a turbine and a generator, wherein the cavity (18) by a wall (12) having a side wall (14) and an end wall (16) is formed, wherein the cavity (18 ) is surrounded by the side wall (14) extending substantially parallel to a longitudinal axis (A) of the turbine and generator housing, comprising - one or more feed channels (28) for supplying a cooling fluid into the turbine and generator housing, and one or more discharge channels (30) for discharging the cooling fluid from the turbine and generator housing, wherein - in the side wall (14) an annular space (26) extending from the cavity (18) and one of the end wall (16) the cavity (18) radially outwardly directly adjoining wall portion (22) of the side wall (14) is separated, the cavity (18) radially encloses and in fluid communication with the one or more feed channels (28) and the or the A passageways (30); and that the side wall (14) comprises a tubular sleeve (24) which bounds the side wall (14) radially outwardly, characterized by - a plurality of first channels (42) in fluid communication with the supply channel and the annular space (26), and - a plurality of second channels (44), which are in fluid communication with the discharge channel and the annular space (26), wherein the first channels (42) and / or the second channels (44) perpendicular to the longitudinal axis ( A), - the feed channels (28) and the discharge channels (30) run parallel to the longitudinal axis (A) and - that the first and second channels (42, 44) and the annular space (26) from one into the side wall (14) insertable part (40) are formed, wherein the insert part 40 in the assembled state is arranged radially outside of the wall portion (22) and is in contact therewith at its axial ends and thus axially delimits the annular space (26).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Turbinen- und Generatorgehäuse mit einem Hohlraum zum Aufnehmen einer Turbine und eines Generators, wobei der Hohlraum von einer Wandung mit einer Seitenwand und einer Stirnwand gebildet wird, wobei der Hohlraum von der Seitenwand umgeben ist, die sich im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Turbinen- und Generatorgehäuses erstreckt, umfassend einen oder mehrere Zuführkanäle zum Zuführen eines Kühlfluids in das Turbinen- und Generatorgehäuse, und einen oder mehrere Abführkanäle zum Abführen des Kühlfluids aus dem Turbinen- und Generatorgehäuse. Gekühlte Turbinen- und Generatorgehäuse sind beispielsweise aus der
Die
Die
Die
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das eingangs genannte Turbinen- und Generatorgehäuse so weiterzubilden, dass es einfach zu fertigen ist und eine hohe Kühlleistung bereitstellt. Object of the present invention is therefore to develop the aforementioned turbine and generator housing so that it is easy to manufacture and provides a high cooling capacity.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass in der Seitenwand des Turbinen- und Generatorgehäuses ein Ringraum verläuft, der vom Hohlraum von einem von der Stirnwand ausgehenden und sich dem Hohlraum radial nach außen direkt anschließenden Wandabschnitt der Seitenwand getrennt ist, den Hohlraum radial umschließt und in Fluidkommunikation mit dem oder den Zuführkanälen und dem oder den Abführkanälen steht, und dass die Seitenwand eine rohrförmige Hülse umfasst, welche die Seitenwand radial nach außen begrenzt. Weiterhin weist das Gehäuse mehrere erste Kanäle, welche in Fluidkommunikation mit dem Zuführkanal und dem Ringraum stehen, und mehrere zweite Kanäle, welche in Fluidkommunikation mit dem Abführkanal und dem Ringraum stehen, auf, wobei die ersten Kanäle und die zweiten Kanäle senkrecht zur Längsachse verlaufen, die Zuführkanäle und die Abführkanäle parallel zur Längsachse verlaufen. Die ersten und zweiten Kanäle und der Ringraum werden von einem in die Seitenwand einbringbaren Einsetzteil gebildet, wobei das Einsetzteil im montierten Zustand radial außerhalb des Wandabschnitts angeordnet ist und mit diesem an seinen axialen Enden in Kontakt steht und so den Ringraum axial begrenzt. The object is achieved in that in the side wall of the turbine and generator housing, an annular space extends, which is separated from the cavity of one of the end wall and the cavity radially outwardly directly adjoining wall portion of the side wall, the cavity enclosing radially and in fluid communication with the one or more feed channels and the one or more discharge channels, and that the side wall comprises a tubular sleeve which limits the side wall radially outward. Furthermore, the housing has a plurality of first channels, which are in fluid communication with the supply channel and the annular space, and a plurality of second channels, which are in fluid communication with the discharge channel and the annular space, wherein the first channels and the second channels are perpendicular to the longitudinal axis, the feed channels and the discharge channels are parallel to the longitudinal axis. The first and second channels and the annulus are formed by an insertable into the side wall insertion part, wherein the insert is arranged in the assembled state radially outside of the wall portion and is in contact with this at its axial ends and so axially bounds the annular space.
Die zwei- oder mehrteilige Ausführung des Turbinen- und Generatorgehäuses mittels der Hülse erlaubt rotationssymmetrische Gestaltungen, so dass sowohl die Hülse als auch das übrige Turbinen- und Generatorgehäuse durch Drehen hergestellt werden können. Hierdurch können die Herstellungskosten im Vergleich zu komplexeren Geometrien gesenkt werden, insbesondere muss das Turbinen- und Generatorgehäuse nicht gegossen werden. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass das Turbinen- und Generatorgehäuse auf einfache Art und Weise gefertigt werden kann, was die Herstellungskosten insbesondere bei kleineren Stückzahlen senkt. Darüber hinaus gestattet es die erfindungsgemäße Gestaltung des Turbinen- und Generatorgehäuses, den Wandabschnitt mit einer geringen Wandstärke auszustatten. Hierdurch kann das Kühlfluid sehr nah an den Hohlraum geführt werden. Da die Turbine und der Generator im Hohlraum angeordnet sind und dort die abzuführende Wärme entsteht, gelangt auf diese Weise das Kühlfluid sehr nah an die Wärmequelle. Hierdurch kann die Wärme auf sehr effektive Weise abgeführt werden. Darüber hinaus stellt der Ringraum eine große Fläche für den Wärmeübergang zur Verfügung, so dass viel Wärme mit einem relativ geringen Volumenstrom abgeführt werden kann, was sich ebenfalls positiv auf die Kühlleistung auswirkt. The two- or multi-part design of the turbine and generator housing by means of the sleeve allows rotationally symmetrical designs, so that both the sleeve and the rest of the turbine and generator housing can be made by turning. As a result, the manufacturing cost can be reduced compared to more complex geometries, in particular, the turbine and generator housing must not be cast. This results in the advantage that the turbine and generator housing can be manufactured in a simple manner, which lowers the manufacturing costs, especially for smaller quantities. In addition, the design of the turbine and generator housing according to the invention makes it possible to provide the wall section with a small wall thickness. As a result, the cooling fluid can be guided very close to the cavity. Since the turbine and the generator are arranged in the cavity and there generates the dissipated heat, in this way the cooling fluid gets very close to the heat source. As a result, the heat can be dissipated in a very effective manner. In addition, the annular space provides a large area for the heat transfer, so that much heat can be dissipated with a relatively low volume flow, which also has a positive effect on the cooling capacity.
Dadurch, dass das erfindungsgemäße Turbinen- und Generatorgehäuse die mehreren ersten Kanäle, welche in Fluidkommunikation mit dem Zuführkanal und dem Ringraum stehen, und die mehreren zweiten Kanäle, welche in Fluidkommunikation mit dem Abführkanal und dem Ringraum stehen, aufweist, wird eine strömungstechnisch günstige Verteilung des Kühlfluids im Ringraum ermöglicht, so dass der Druckverlust innerhalb des Turbinen- und Generatorgehäuses gering gehalten wird. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass die zur Förderung des Kühlmediums benötigte Energie in Grenzen gehalten wird, wodurch ein an das Turbinen- und Generatorgehäuse angeschlossener Kühlkreislauf effizient betrieben werden kann. Characterized in that the turbine and generator housing according to the invention, the plurality of first channels, which are in fluid communication with the feed channel and the annular space, and the plurality of second channels, which are in fluid communication with the discharge channel and the annular space, is a fluidically favorable distribution of Cooling fluid allows in the annulus, so that the pressure loss within the turbine and generator housing is kept low. This results in the advantage that the energy required to convey the cooling medium is kept within limits, as a result of which a cooling circuit connected to the turbine and generator housing can be operated efficiently.
Dabei verlaufen die Zuführkanäle undr die Abführkanäle parallel zur Längsachse. In diesem Zusammenhang ist der Begriff „parallel“ im Rahmen der fertigungstechnischen Möglichkeiten zu verstehen. Auch hierdurch ergeben sich fertigungstechnische Vorteile, da der in der Hülse verlaufende Zuführkanal und der Abführkanal nicht an ihrer Mantelfläche bearbeitet werden müssen. Vielmehr können der Zuführkanal und der Abführkanal durch eine Bohrung, die parallel zur Längsachse der Hülse verläuft, gefertigt werden. Durch die vereinfachte Fertigung werden die Fertigungskosten gesenkt. Weiterhin ergibt sich aus dieser Ausgestaltung der Vorteil, dass eine ständig eine maximale Fläche für den Wärmeaustausch zur Verfügung steht. The feed channels and the discharge channels run parallel to the longitudinal axis. In this context, the term "parallel" is to be understood within the scope of production engineering possibilities. This also results in manufacturing advantages, since the running in the sleeve feed channel and the discharge channel does not have to be processed on its lateral surface. Rather, the feed channel and the discharge channel can be made by a bore which runs parallel to the longitudinal axis of the sleeve. Simplified manufacturing reduces manufacturing costs. Furthermore, this embodiment provides the advantage that there is always a maximum area available for the heat exchange.
Die ersten Kanäle und die zweiten Kanäle verlaufen senkrecht zur Längsachse. In diesem Zusammenhang ist der Begriff „senkrecht“ im Rahmen der fertigungstechnischen Möglichkeiten zu verstehen. Dieser Verlauf hat strömungstechnische Vorteile, da hierdurch der Weg, den das Kühlfluid innerhalb des Turbinen- und Generatorgehäuses zurücklegen muss, minimiert wird. So wird einerseits das Volumen des Kühlfluids minimiert, andererseits jedoch auch der Druckverlust gering gehalten. Darüber hinaus ergeben sich fertigungstechnische Vorteile, da die Kanäle üblicherweise von Durchgangsbohrungen gebildet werden. Verlaufen diese senkrecht zur Längsachse, so sind sie einfach zu fertigen, so dass auch hierdurch die Fertigungskosten verringert werden. Weiterhin wird eine eigenständige Strömung erzeugt. The first channels and the second channels are perpendicular to the longitudinal axis. In this context, the term "vertical" in the context of manufacturing capabilities to understand. This course has fluidic advantages, as it minimizes the way the cooling fluid must travel within the turbine and generator housings. Thus, on the one hand, the volume of the cooling fluid is minimized, but on the other hand, the pressure loss is kept low. In addition, there are manufacturing advantages, since the channels are usually formed by through holes. If these run perpendicular to the longitudinal axis, then they are easy to manufacture, so that also the manufacturing costs are reduced. Furthermore, a separate flow is generated.
Das erfindungsgemäße Turbinen- und Generatorgehäuses zeichnet sich dadurch aus, dass die ersten und/oder zweiten Kanäle von einem in die Seitenwand einbringbaren Einsetzteil gebildet werden. Die Kanäle können als Durchgangsbohrungen im Einsetzteil realisiert werden. Das Einsetzteil kann separat gefertigt werden, was die Fertigung vereinfacht und sich ebenfalls positiv auf die Herstellungskosten niederschlägt. The turbine and generator housing according to the invention is characterized in that the first and / or second channels are formed by an insertable insertable into the side wall. The channels can be realized as through holes in the insert part. The insert part can be manufactured separately, which simplifies the production and also has a positive effect on the production costs.
Dabei begrenzt das Einsetzteil den Ringraum axial, wobei der Ringraum vom Einsetzteil gebildet wird, beispielsweise als Vertiefung, so dass keine weiteren konstruktiven Maßnahmen am übrigen Turbinen- und Generatorgehäuse zur Herstellung des Ringraums ergriffen werden müssen. Auch hierdurch ergeben sich fertigungstechnische Vorteile, womit die Herstellungskosten gesenkt werden können. In this case, the insert axially limits the annular space, wherein the annular space is formed by the insert part, for example as a recess, so that no further constructional measures on the remaining turbine and generator housing for the production of the annular space must be taken. This also results in manufacturing advantages, whereby the manufacturing cost can be reduced.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Einsetzteil im eingebrachten Zustand gegen die Stirnwand anschlägt und die Stirnwand eine axiale Endstellung des Einsetzteils festlegt. Hierdurch lässt sich auf konstruktiv einfache Weise die Fertigungsgenauigkeit erhöhen, da die Position des Einsetzteils festgelegt werden kann. Zusätzliche Maßnahmen zur Ermittlung der gewünschten Position des Einsetzteils sind nicht erforderlich. Furthermore, it is preferred that the insert part abuts in the inserted state against the end wall and the end wall defines an axial end position of the insert part. As a result, the manufacturing accuracy can be increased in a structurally simple manner, since the position of the insert part can be determined. Additional measures to determine the desired position of the insert are not required.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Hülse im montierten Zustand gegen das Einsetzteil anschlägt und die axiale Position des Einsetzteils festlegt. Hierdurch kann auf weitere axial wirkende Befestigungsmaßnahmen des Einsetzteils verzichtet werden, da es auf der einen Seite gegen die Stirnwand und auf der anderen Seite gegen die Hülse anschlägt. Die axiale Position des Einsetzteils ist somit vollständig definiert, was ebenfalls den Fertigungsaufwand verringert. It is further preferred if the sleeve strikes in the mounted state against the insert and determines the axial position of the insert. This makes it possible to dispense with further axially acting fastening measures of the insert, since it strikes against the end wall on one side and against the sleeve on the other side. The axial position of the insert is thus complete defined, which also reduces the production cost.
Es ist bevorzugt, wenn der Zuführkanal und/oder der Abführkanal von der Hülse gebildet werden. Hierdurch wird ebenfalls die Herstellung des Zuführkanals und/oder des Abführkanals erleichtert, da sie als Bohrung in der Hülse realisiert werden können. Die Handhabung der Hülse bei der Fertigung ist im Vergleich zum restlichen Turbinen- und Generatorgehäuse einfacher, wodurch sich die Fertigungskosten senken lassen. It is preferred if the feed channel and / or the discharge channel are formed by the sleeve. This also facilitates the production of the feed channel and / or the discharge channel, since they can be realized as a bore in the sleeve. The handling of the sleeve during manufacture is easier compared to the rest of the turbine and generator housing, which can reduce the manufacturing costs.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen im Detail erläutert. Es zeigen The invention will be explained in more detail below with reference to the attached drawings with reference to preferred exemplary embodiments. Show it
In
Darüber hinaus umfasst die Seitenwand
In Wirkrichtung der Gravitationskraft g gesehen ist der Zuführkanal
Zur Befestigung des Turbinen- und Generatorgehäuses
In
Auch in diesem Fall ist die Hülse
Auch beim erfindungsgemäßen Turbinen- und Generatorgehäuse
Das erfindungsgemäße Turbinen- und Generatorgehäuse
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 10, 101, 102 10, 10 1 , 10 2
- Turbinen- und Generatorgehäuse Turbine and generator housing
- 12 12
- Wandung wall
- 14 14
- Seitenwand Side wall
- 16 16
- Stirnwand bulkhead
- 18 18
- Hohlraum cavity
- 20 20
- Öffnung opening
- 22 22
- Wandabschnitt wall section
- 24 24
- Hülse shell
- 26 26
- Ringraum annulus
- 28 28
- Zuführkanal feed
- 30 30
- Abführkanal discharge channel
- 321–323 32 1 -32 3
- Schweißnaht Weld
- 34 34
- Flanschabschnitt flange
- 36 36
- Durchgangsbohrung Through Hole
- 38 38
- Zentriernut centering
- 40 40
- Einsetzteil insert
- 42 42
- erster Kanal first channel
- 44 44
- zweiter Kanal second channel
- A A
- Längsachse longitudinal axis
- b b
- Wandstärke Wall thickness
- g G
- Gravitationskraft gravitational force
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