DE102014221814B4 - Shaft assembly for operation in a liquid medium and hydroelectric power plant with the shaft assembly - Google Patents
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Abstract
Wellenanordnung (1) zum Betrieb in einem flüssigen Medium (5) mit einem Gehäuse (6), mit einer Welle (2), wobei die Welle (2) abschnittsweise in einem Wellenraum (11) des Gehäuses (6) angeordnet ist, wobei in dem Wellenraum (11) ein flüssiger Schmierstoff (12) angeordnet ist, mit einer Dichtungseinrichtung (7) zur Abdichtung der Welle (2) gegenüber dem Gehäuse (6) und zur Trennung eines Umgebungsbereich (U) mit dem flüssigen Medium (5) von dem Wellenraum (11) mit dem flüssigen Schmierstoff (12), und mit einer Abscheidereinrichtung (14) zur Abscheidung von in den Wellenraum (11) eingedrungenem Medium (5) aus dem Schmierstoff (12), wobei die Abscheidereinrichtung (14) strömungstechnisch mit dem Wellenraum (11) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenraum (11) mindestens einen Auslass (18) zur strömungstechnischen Verbindung mit der Abscheidereinrichtung (14) aufweist, wobei der Auslass (18): – entweder in einem Bodenbereich (B) des Wellenraums (11) angeordnet ist, wobei der Schmierstoff (12) eine niedrigere spezifische Dichte als das Medium (5) aufweist, – oder in einem Deckenbereich (D) des Wellenraums (11) angeordnet ist, wobei der Schmierstoff (12) eine höhere spezifische Dichte als das Medium (5) aufweist.Shaft arrangement (1) for operation in a liquid medium (5) with a housing (6), with a shaft (2), wherein the shaft (2) is arranged in sections in a shaft space (11) of the housing (6), wherein a liquid lubricant (12) is arranged in the shaft space (11), with a sealing device (7) for sealing the shaft (2) relative to the housing (6) and for separating a surrounding area (U) with the liquid medium (5) of the housing Shaft space (11) with the liquid lubricant (12), and with a separator device (14) for the deposition of in the shaft space (11) penetrated medium (5) from the lubricant (12), wherein the separator means (14) fluidly with the shaft space (11), characterized in that the shaft space (11) has at least one outlet (18) for fluid communication with the separator device (14), wherein the outlet (18): - either in a bottom region (B) of the wave space ( 11) is arranged t, wherein the lubricant (12) has a lower specific gravity than the medium (5), - or in a ceiling region (D) of the wave space (11) is arranged, wherein the lubricant (12) has a higher specific gravity than the medium ( 5).
Description
Die Erfindung betrifft eine Wellenanordnung zum Betrieb in einem flüssigen Medium mit einem Gehäuse, mit einer Welle, wobei die Welle abschnittsweise in einem Wellenraum des Gehäuse angeordnet ist, wobei in dem Wellenraum ein flüssiger Schmierstoff angeordnet ist, und mit einer Dichtungseinrichtung zur Abdichtung der Welle gegenüber dem Gehäuse und zur Trennung eines Umgebungsbereich mit dem flüssigen Medium von dem Wellenraum mit dem flüssigen Schmierstoff. Die Erfindung betrifft ferner ein Wasserkraftwerk mit der Wellenanordnung.The invention relates to a shaft assembly for operation in a liquid medium with a housing, with a shaft, wherein the shaft is arranged in sections in a shaft space of the housing, wherein in the shaft space a liquid lubricant is arranged, and with a sealing device for sealing the shaft opposite the housing and for the separation of a surrounding area with the liquid medium from the shaft space with the liquid lubricant. The invention further relates to a hydroelectric power plant with the shaft arrangement.
Bei Wasserkraftwerken werden durch strömende Gewässer Turbinen angetrieben, um elektrischen Strom zu erzeugen. Für die Umsetzung der kinetischen Energie des Wassers weisen derartige Wasserkraftwerke in der Regel eine Turbine auf, welche in dem Wasser angeordnet ist und durch das Wasser angetrieben wird. Die Drehbewegung der Turbine wird über eine Welle in Richtung eines Generators übertragen, wobei die Welle ausgehend von dem von außen anliegenden Medium Wasser in einen Getriebeinnenraum geführt ist. In dem Getriebeinnenraum sind weitere Funktionselemente, wie z. B. Lager, angeordnet, die im Betrieb geschmiert sein müssen und insbesondere nicht in dem Medium Wasser laufen dürfen, um nicht vorzeitig zu verschleißen. Somit führt die Welle von einem Umgebungsbereich in einen Innenbereich des Wasserkraftwerks, wobei der Übergang durch eine oder mehrere Dichtungen gesichert ist.In hydroelectric plants, turbines are driven by flowing waters to produce electricity. For the implementation of the kinetic energy of water such hydroelectric power plants usually have a turbine, which is arranged in the water and is driven by the water. The rotational movement of the turbine is transmitted via a shaft in the direction of a generator, wherein the shaft is guided, starting from the externally applied medium water in a transmission interior. In the transmission interior are other functional elements, such. As bearings arranged, which must be lubricated during operation and in particular must not run in the medium water, so as not to wear prematurely. Thus, the shaft leads from an environmental area to an interior area of the hydroelectric plant, the passage being secured by one or more seals.
Bei derartigen und weiteren Unterwasseranwendungen ist oftmals vorgesehen, dass der Getriebeinnenraum vollständig mit einem Schmiermittel gefüllt ist, um ein Eindringen von Wasser in den Getriebeinnenraum zu vermeiden.In such and other underwater applications, it is often envisaged that the transmission interior is completely filled with a lubricant to prevent ingress of water into the transmission interior.
Eine beispielhafte Ausführung einer derartigen Unterwasserwelle wird beispielsweise in der Druckschrift
Die
Die
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wellenanordnung zum Betrieb in einem flüssigen Medium vorzuschlagen, welche betriebssicher und optional ergänzend umweltbewusst betrieben werden kann. Diese Aufgabe wird durch eine Wellenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Wasserkraftwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.It is an object of the present invention to provide a shaft assembly for operation in a liquid medium, which can be operated safely and optionally supplementary environmentally conscious. This object is achieved by a shaft assembly having the features of
Im Rahmen der Erfindung wird somit eine Wellenanordnung vorgeschlagen, welche für einen Betrieb in einem flüssigen Medium geeignet und/oder ausgebildet ist. Die Wellenanordnung kann z. B. bei der Lagerung von Unterwasserturbinen von Gezeitenkraftwerken, Fluss-Wasserturbinen, Industriepumpen, in der Lebensmittelindustrie, und für Maschinen und Fördergeräte der Off-Shore und Marinetechnik, insbesondere für Schiffsantriebe eingesetzt werden. Insbesondere ist die Wellenanordnung für einen Unterwasserbetrieb geeignet und/oder ausgebildet, wobei das flüssige Medium durch das Wasser gebildet ist. Die Wellenanordnung ist vorzugsweise mindestens temporär, vorzugsweise dauerhaft in dem Mediumbereich, insbesondere Unterwasserbereich, angeordnet. Bei anderen Ausgestaltungen der Erfindung kann die Wellenanordnung auch in einem anderen Medium außer Wasser betrieben werden.In the context of the invention, a shaft arrangement is thus proposed which is suitable and / or designed for operation in a liquid medium. The shaft arrangement can, for. As in the storage of underwater turbines of tidal power plants, river water turbines, industrial pumps, in the food industry, and for machines and conveyors of offshore and marine engineering, in particular for marine propulsion. In particular, the shaft assembly is suitable and / or designed for underwater operation, wherein the liquid medium is formed by the water. The shaft arrangement is preferably arranged at least temporarily, preferably permanently in the medium region, in particular underwater region. In other embodiments of the invention, the shaft assembly can also be operated in a different medium except water.
Die Wellenanordnung umfasst ein Gehäuse, wobei das Gehäuse einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein kann. Ferner weist die Wellenanordnung eine Welle auf, welche in dem Gehäuse drehbar angeordnet ist. Es kann vorgesehen sein, dass an einem freien Ende der Welle eine Turbine oder ein anderes strömungstechnisches Element sitzt, welches ausgebildet ist, eine Mediumströmung, insbesondere Wasserströmung, in eine Drehbewegung der Welle umzusetzen. Zwischen der Welle und dem Gehäuse ist eine Dichtungseinrichtung zur Abdichtung der Welle gegenüber dem Gehäuse angeordnet. Besonders bevorzugt ist die Dichtungseinrichtung als mindestens eine Radialdichtung realisiert. Beispielsweise ist die Dichtungseinrichtung, insbesondere die Radialdichtung, stationär in dem Gehäuse angeordnet und liegt dichtend auf der Welle auf. Besonders bevorzugt ist die Dichtungseinrichtung als mindestens eine Lippendichtung und/oder berührende Dichtung ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, dass die Dichtungseinrichtung mehrere Einzeldichtungen umfasst, wobei jedoch ein Kompromiss zwischen der Dichtwirkung und der über die Dichtungseinrichtung erzeugten Reibung sowie der Produktionskosten umzusetzen ist. Die Dichtungseinrichtung trennt einen Umgebungsbereich von einem Wellenraum. Der Umgebungsbereich weist das äußere flüssige Medium auf, insbesondere ist in dem Umgebungsbereich Wasser, im Speziellen Salzwasser oder Süßwasser als Medium angeordnet.The shaft assembly comprises a housing, wherein the housing may be formed in one or more parts. Further, the shaft assembly has a shaft which is rotatably disposed in the housing. It can be provided that at a free end of the shaft, a turbine or other fluidic element is seated, which is designed to convert a medium flow, in particular water flow, in a rotational movement of the shaft. Between the shaft and the housing, a sealing device for sealing the shaft relative to the housing is arranged. Particularly preferably, the sealing device is realized as at least one radial seal. For example, the sealing device, in particular the radial seal, arranged stationary in the housing and is sealingly on the shaft. Particularly preferably, the sealing device is designed as at least one lip seal and / or contacting seal. It can be provided that the sealing device comprises a plurality of individual seals, but with a compromise between the sealing effect and the sealing device generated friction and production costs is to be implemented. The sealing device separates a surrounding area from a wave space. The surrounding area has the outer liquid medium, in particular water, in particular salt water or fresh water as the medium is arranged in the surrounding area.
Der Wellenraum ist dagegen bevorzugt als ein Getriebeinnenraum ausgebildet, wobei die Welle zumindest abschnittsweise und/oder drehend in dem Wellenraum verläuft. Der Wellenraum ist von dem Gehäuse umgeben. In dem Wellenraum ist ein flüssiger Schmierstoff, insbesondere ein hydrophobischer Schmierstoff, Schmieröl, Öl, Süßwasser, Salzwasser, gefiltertes Schmutzwasser, Prozessflüssigkeit außer Wasser, Kühlflüssigkeit, insbesondere außer Wasser, Hydraulikflüssigkeit, Flüssiggas, wässrige Lösungen angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Wellenraum vollständig mit dem flüssigen Schmierstoff gefüllt. Insbesondere herrscht ein Druckgleichgewicht zwischen dem Wellenraum und dem Umgebungsbereich. Bei möglichen Weiterbildungen der Erfindung ist der Druck in dem Wellenraum größer als der Druck in dem Umgebungsbereich, sodass der flüssige Schmierstoff versucht, aus dem Wellenraum in das äußere flüssige Medium zu gelangen. Besonders bevorzugt ist jedoch die Wellenanordnung so abgestimmt, dass zumindest im stationären und/oder unbewegten Zustand der Welle ein Druckgleichgewicht vorliegt, um den Schmierstoffverlust durch die Dichtungseinrichtung möglichst gering zu halten.By contrast, the shaft space is preferably designed as a transmission interior, with the shaft extending at least in sections and / or in rotation in the shaft space. The wave space is surrounded by the housing. In the wave space, a liquid lubricant, in particular a hydrophobic lubricant, lubricating oil, oil, fresh water, salt water, filtered dirty water, process liquid except water, cooling liquid, in particular water, hydraulic fluid, liquefied petroleum gas, aqueous solutions are arranged. Particularly preferably, the shaft space is completely filled with the liquid lubricant. In particular, there is a pressure balance between the wave space and the surrounding area. In possible developments of the invention, the pressure in the shaft space is greater than the pressure in the surrounding area, so that the liquid lubricant tries to get out of the shaft space into the outer liquid medium. Particularly preferably, however, the shaft arrangement is adjusted so that at least in the stationary and / or stationary state of the shaft, a pressure equilibrium is present in order to minimize the loss of lubricant through the sealing device.
Bei längeren Betriebszeiten erfolgt jedoch aufgrund von dynamischen Effekten bei der Dichtungseinrichtung und/oder aufgrund von etwaigen Dichtungsungenauigkeiten ein Austausch zwischen dem äußeren flüssigen Medium und dem flüssigen Schmierstoff. Optional ist vorgesehen, dass die Wellenanordnung eine Nachfülleinrichtung aufweist, sodass flüssiger Schmierstoff, welcher über die Dichtungseinrichtung aus dem Wellenraum in den Umgebungsbereich gelangt, ersetzt werden kann. Beispielsweise weist eine derartige Nachfülleinrichtung ein Volumen von mehr als 100 l, vorzugsweise mehr als 500 l auf, um ausreichend flüssigen Schmierstoff für einen Zeitraum von z. B. 1 Jahr bereitzustellen.For longer operating times, however, an exchange between the outer liquid medium and the liquid lubricant takes place due to dynamic effects in the sealing device and / or due to any sealing inaccuracies. Optionally, it is provided that the shaft arrangement has a refilling device, so that liquid lubricant, which passes from the shaft space into the surrounding area via the sealing device, can be replaced. For example, such a refilling device has a volume of more than 100 l, preferably more than 500 l in order to obtain sufficient liquid lubricant for a period of, for. B. 1 year to provide.
Bei dem Betrieb der Wellenanordnung ergeben sich jedoch Randbedingungen: Je größer der Schmierstoffverlust durch die Dichtungseinrichtung ist, desto kleiner ist die Menge des eindringenden äußeren flüssigen Mediums in den Wellenraum, da das äußere flüssige Medium beim Eindringen quasi eine Gegenströmung des Schmierstoffs überwinden muss. Auf der anderen Seite wird durch den Schmierstoffverlust durch die Dichtungseinrichtung – selbst wenn biologisch abbaubarer Schmierstoff verwendet wird – die Umwelt belastet und zudem durch den Verbrauch des flüssigen Schmierstoffs zusätzliche Kosten und Wartungsarbeiten erzeugt. Somit ergibt sich ein Spannungsfeld, das zum einen möglichst wenig Schmierstoff verloren gehen soll und zum anderen möglichst wenig flüssiges Medium von dem Umgebungsbereich in den Wellenraum eintreten darf.In the operation of the shaft assembly, however, boundary conditions arise: the greater the lubricant loss through the sealing device, the smaller the amount of penetrating outer liquid medium in the shaft space, since the outer liquid medium has to overcome virtually a counterflow of the lubricant during penetration. On the other hand, even if biodegradable lubricant is used, the loss of lubricant through the seal means pollutes the environment and also adds cost and maintenance to the consumption of the liquid lubricant. This results in a field of tension, which should be lost on the one hand as little lubricant and on the other hand may enter as little liquid medium from the surrounding area in the wave space.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Wellenanordnung eine Abscheidereinrichtung zur Abscheidung von in den Wellenraum eingedrungenem und/oder in dem Wellenraum befindlichen Medium aus dem Schmierstoff aufweist, wobei die Abscheidereinrichtung strömungstechnisch mit dem Wellenraum verbunden ist. Insbesondere ist die Abscheidereinrichtung ausgebildet, das Medium im Betrieb der Wellenanordnung und/oder betriebsbegleitend aus dem Schmierstoff abzuscheiden.In the context of the invention, it is proposed that the shaft arrangement has a separator device for separating media which has penetrated into the shaft space and / or located in the shaft space from the lubricant, wherein the separator device is fluidically connected to the shaft space. In particular, the separator device is designed to deposit the medium during operation of the shaft arrangement and / or during operation from the lubricant.
Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass zum einen versucht werden kann, das Eindringen von flüssigem Medium in den Wellenraum weitgehend oder vollständig zu vermeiden. Der erfindungsgemäße Ansatz sieht jedoch vor, dass ein gewisses Eindringen des Mediums in den Wellenraum toleriert wird, dieses eingedrungene Medium jedoch aus dem Schmierstoff in dem Wellenraum mittels der Abscheidereinrichtung entzogen wird. Durch die Abscheidereinrichtung wird somit das zuvor beschriebene Spannungsfeld entschärft, da zum einen die Wellenanordnung so ausgelegt sein kann, dass nur sehr wenig flüssiger Schmierstoff von dem Wellenraum in den Umgebungsbereich übertreten darf, die damit verbundene, gegebenenfalls höhere Menge an Medium, welches von dem Umgebungsbereich in den Wellenraum eintritt, durch die Abscheidereinrichtung aus dem Wellenraum wieder abgeführt wird. Mit dieser Maßnahme gelingt somit der Spagat, in dem Wellenraum eine Schmierstoffatmosphäre mit geringen Verunreinigungen durch das Medium bereitzustellen und zugleich eine Wellenanordnung zu schaffen, die umweltbewusst arbeitet.It is a consideration of the invention that, on the one hand, attempts can be made to largely or completely avoid the penetration of liquid medium into the wave space. However, the approach according to the invention provides that a certain penetration of the medium into the shaft space is tolerated, but this penetrated medium is withdrawn from the lubricant in the wave space by means of the separator device. By the separator thus the stress field described above is mitigated, since on the one hand, the shaft assembly may be designed so that only very little liquid lubricant from the wave space may pass into the surrounding area, the associated, possibly higher amount of medium, which from the surrounding area enters the wave space, is discharged through the separator from the wave space again. With this measure, the balancing act thus succeeds in providing a lubricant atmosphere in the wave space with little contamination through the medium and at the same time creating a wave arrangement which works in an environmentally conscious manner.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Wellenanordnung mindestens eine Lagereinrichtung auf, wobei die Lagereinrichtung in dem Wellenraum angeordnet ist und die Welle relativ zu dem Gehäuse lagert. Beispielsweise ist die Lagereinrichtung als eine Wälzlagereinrichtung ausgebildet. Die Lagereinrichtung arbeitet in dem flüssigen Schmierstoff, sodass die Lagereinrichtung stets ausreichend gut geschmiert ist. Durch die Abscheidereinrichtung wird erreicht, dass die anliegende Menge von eingedrungenem Medium an der Lagereinrichtung gering gehalten wird.In a preferred embodiment of the invention, the shaft arrangement has at least one bearing device, wherein the bearing device is arranged in the shaft space and supports the shaft relative to the housing. For example, the bearing device is designed as a roller bearing device. The storage facility operates in the liquid lubricant, so that the storage facility is always well lubricated. By the separator device ensures that the applied amount of penetrated medium is kept low on the storage device.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Abscheidereinrichtung dauerhaft und/oder stationär in der Wellenanordnung angeordnet ist. Beispielsweise kann die Abscheidereinrichtung in einer Wandung des Gehäuses integriert sein oder bildet einen integralen Teil der Wellenanordnung. Es ist jedoch auch möglich, dass die Abscheidereinrichtung mit dem Gehäuse beispielsweise über eine lösbare oder unlösbare Verbindung verbunden ist. Insbesondere ist die Abscheidereinrichtung mit dem Gehäuse starr verbunden. Dieser Aspekt unterstreicht nochmals die Idee, dass die Entnahme des flüssigen Mediums aus dem Wellenraum und/oder die Säuberung des flüssigen Schmierstoffs von dem Medium in dem Wellenraum parallel zum Betrieb der Wellenanordnung und/oder während Pausen im Betrieb der Wellenanordnung durchgeführt werden soll.It is preferably provided that the separator device is permanently and / or stationarily arranged in the shaft arrangement. For example, the separator device can be integrated in a wall of the housing or forms a integral part of the shaft arrangement. However, it is also possible that the separator device is connected to the housing, for example via a detachable or non-detachable connection. In particular, the separator device is rigidly connected to the housing. This aspect again emphasizes the idea that the removal of the liquid medium from the wave space and / or the cleaning of the liquid lubricant from the medium in the wave space should be performed in parallel to the operation of the wave arrangement and / or during pauses in the operation of the wave arrangement.
Bei der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wellenanordnung den flüssigen Schmierstoff umfasst, wobei der flüssige Schmierstoff eine niedrigere spezifische Dichte als das Medium, insbesondere als Wasser aufweist. Durch die niedrigere, spezifische Dichte trennen sich das Medium und der flüssige Schmierstoff, wobei das Medium in einen Bodenbereich des Wellenraums absinkt und der flüssige Schmierstoff dagegen in einen Deckenbereich steigt. Die Situation ist beispielshaft und vereinfacht als ”Öl schwimmt auf Wasser” darzustellen. Insbesondere ist der Schmierstoff hydrophob ausgebildet, um die Trennung zu vereinfachen.In the invention it is provided that the shaft arrangement comprises the liquid lubricant, wherein the liquid lubricant has a lower specific gravity than the medium, in particular as water. Due to the lower, specific density, the medium and the liquid lubricant separate, with the medium sinking into a bottom area of the wave space and the liquid lubricant, however, rising into a ceiling area. The situation is exemplary and simplified as "oil floats on water" represent. In particular, the lubricant is hydrophobic in order to simplify the separation.
Um gezielt das Medium aus dem Wellenraum in die Abscheidereinrichtung abführen zu können, ist bei der Erfindung ein Auslass zur strömungstechnischen Verbindung des Wellenraums mit der Abscheidereinrichtung vorgesehen, wobei der Auslass in dem Bodenbereich angeordnet ist. Besonders bevorzugt bildet der Auslass den tiefsten Punkt in dem Wellenraum, sodass das im Vergleich zu dem Schmierstoff schwerere Medium selbsttätig zu oder in den Auslass läuft und/oder sinkt.In order to be able to purposely discharge the medium from the wave space into the separator device, an outlet for the fluidic connection of the shaft space with the separator device is provided in the invention, wherein the outlet is arranged in the bottom region. Particularly preferably, the outlet forms the lowest point in the wave space, so that the medium, which is heavier in comparison to the lubricant, automatically runs to and / or into the outlet and / or sinks.
Sofern vorliegend auf tiefere oder höhere Positionen Bezug genommen wird, ist die Höhenangabe auf eine Lotrichtung und/oder auf eine Tauchtiefe bezogen.If in the present case reference is made to lower or higher positions, the height indication is related to a vertical direction and / or to an immersion depth.
Die Abscheidereinrichtung weist in einer bevorzugten Ausgestaltung ein Entmischungsreservoir und eine Verbindungseinrichtung auf, wobei das Entmischungsreservoir über die Verbindungseinrichtung mit dem Wellenraum, insbesondere mit dem Auslass in dem Wellenraum, strömungstechnisch verbunden ist. Das Entmischungsreservoir ist vorzugsweise tiefer als der Wellenraum angeordnet, sodass das schwerere Medium bzw. das Medium mit der höheren spezifischen Dichte, insbesondere ausgehend von dem Auslass, durch die Verbindungseinrichtung in das Entmischungsreservoir sinken kann. Das Entmischungsreservoir ist beispielsweise als ein stehender Zylinder ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Entmischungsreservoir zumindest im Beginn des Betriebs vollständig mit flüssigem Schmierstoff gefüllt, wobei im Betrieb durch die Anordnung des Entmischungsreservoirs und der Verbindungseinrichtung erreicht wird, dass das Medium über die Verbindungseinrichtung in das Entmischungsreservoir und in diesem auf den Boden des Entmischungsreservoirs absinken kann. Dagegen steigt der im Vergleich dazu leichtere Schmierstoff auf, sodass über die Verbindungseinrichtung ein Austausch von Schmierstoff und Medium stattfinden kann.In a preferred embodiment, the separator device has a demixing reservoir and a connecting device, wherein the demixing reservoir is fluidically connected via the connecting device to the shaft space, in particular to the outlet in the shaft space. The demixing reservoir is preferably arranged deeper than the shaft space, so that the heavier medium or the medium with the higher specific gravity, in particular starting from the outlet, can sink through the connecting device into the demixing reservoir. The demixing reservoir is designed, for example, as a stationary cylinder. Particularly preferably, the demixing reservoir is completely filled, at least in the beginning of operation, with liquid lubricant, wherein in operation it is achieved by the arrangement of the demixing reservoir and the connecting device that the medium can sink via the connecting device into the demixing reservoir and into the latter at the bottom of the demixing reservoir. On the other hand, the comparatively lighter lubricant increases, so that via the connecting means an exchange of lubricant and medium can take place.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Entmischungsreservoir eine Ablasseinrichtung, z. B. eine Ablassschraube oder eine Ablassleitung auf. Die Ablasseinrichtung ist an einem Bodenabschnitt des Entmischungsreservoir positioniert und gestattet es, das Entmischungsreservoir ausgehend von dem Boden zu entleeren, sodass zunächst Fluid aus dem Bodenbereich des Entmischungsreservoirs abgelassen wird. Damit ist es möglich, das Medium, welches sich am Boden des Entmischungsreservoirs abgesetzt hat, abzulassen und dadurch dauerhaft aus der Wellenanordnung zu entfernen.In a preferred embodiment of the invention, the demixing reservoir has a discharge device, for. B. a drain plug or a drain line. The draining device is positioned at a bottom portion of the segregation reservoir and allows the segregation reservoir to be emptied from the bottom so that fluid is first drained from the bottom of the segregation reservoir. This makes it possible to drain the medium which has settled on the bottom of the demixing reservoir and thereby permanently remove it from the shaft arrangement.
Bei möglichen Weiterbildungen der Erfindung kann über die Ablasseinrichtung auch der Wellenraum mit dem Schmierstoff bei der Inbetriebnahme befüllt werden. Hierzu ist jedoch vorzugsweise vorgesehen, dass die Wellenanordnung, insbesondere der Wellenraum, in einem Deckenbereich eine Entlüftungseinrichtung aufweist.In possible developments of the invention can be filled with the lubricant during commissioning on the discharge device and the shaft space. For this purpose, however, it is preferably provided that the shaft arrangement, in particular the shaft space, has a ventilation device in a ceiling area.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindungseinrichtung als eine Verengung und/oder als eine strömungstechnische Drossel ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass im Betrieb der Wellenanordnung das in dem Entmischungsreservoir angeordnete Medium nicht wieder mit dem Schmierstoff durchmischt wird, insbesondere eine Emulsion bildet und wieder in den Wellenraum zurückgeführt wird.In a preferred embodiment of the invention, the connecting device is designed as a constriction and / or as a fluidic throttle. As a result of this configuration, during operation of the shaft arrangement, the medium arranged in the demixing reservoir is not mixed again with the lubricant, in particular forms an emulsion and is returned to the wave space.
Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Verbindungseinrichtung als eine Labyrinthverbindung und/oder eine Helixverbindung ausgebildet ist, um den Strömungswiderstand künstlich zu erhöhen und dadurch einen Rückfluss des Mediums in den Wellenraum zu vermeiden. Es ist jedoch besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Verbindungseinrichtung insbesondere ausgehend von dem Auslass zu dem Entmischungsreservoir monoton oder sogar streng monoton fallend ist, um ein Stauen des Mediums bei dem Übergang von dem Wellenraum in das Entmischungsreservoir zu verhindern. In gleicher Weise ist es bevorzugt, dass ausgehend von dem Entmischungsreservoir und in Richtung des Wellenraums die Verbindungseinrichtung monoton oder sogar streng monoton steigend ist, um ein Aufsteigen des Schmierstoffs zu ermöglichen.Alternatively or additionally, it may be provided that the connecting device is designed as a labyrinth connection and / or a helical connection, in order to artificially increase the flow resistance and thereby avoid a backflow of the medium into the wave space. However, it is particularly preferred that the connecting device is monotonically or even strictly monotonically decreasing, in particular starting from the outlet to the demixing reservoir, in order to prevent accumulation of the medium during the transition from the wave space into the demixing reservoir. In the same way, it is preferred that starting from the demixing reservoir and in the direction of the wave space, the connecting device is monotonically or even strictly monotonously rising in order to allow the lubricant to rise.
Wenn die spezifische Dichte des Mediums jedoch kleiner als die spezifische Dichte des Schmierstoffs ist, sodass sich eingedrungenes Medium in einem Deckenbereich des Wellenraums sammelt, dann ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Auslass in dem Deckenbereich des Wellenraums angeordnet ist. In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass das Entmischungsreservoir höher als der Auslass und/oder der Deckenbereich und/oder als der Wellenraum angeordnet ist. However, if the specific gravity of the medium is less than the specific gravity of the lubricant, so that penetrated medium collects in a ceiling region of the wave space, then it is provided according to the invention that the outlet is arranged in the ceiling region of the wave space. In a development of this embodiment, it is preferred that the demixing reservoir is arranged higher than the outlet and / or the ceiling area and / or as the wave space.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Wasserkraftwerk mit einer Wellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder gemäß der vorhergehenden Beschreibung. Insbesondere sitzt auf der Welle eine Turbine und die Welle führt die Drehbewegung in Richtung eines Generators des Wasserkraftwerks.Another object of the invention relates to a hydroelectric power plant with a shaft arrangement according to one of the preceding claims and / or according to the preceding description. In particular, sits on the shaft, a turbine and the shaft performs the rotational movement in the direction of a generator of the hydroelectric power plant.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie aus den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention and from the accompanying figures. Showing:
Die
Die Wellenanordnung
Die Wellenanordnung
In dem Gehäuse
Im Betrieb der Wellenanordnung
Die Wellenanordnung
Zur Beschreibung der Funktionsweise der Abscheidereinrichtung
Im Betrieb dringt Medium
Die
Die
Sobald das Entmischungsreservoir
Um zu verhindern, dass im Betrieb der Wellenanordnung
In der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wellenanordnungshaft assembly
- 22
- Wellewave
- 33
- Turbineturbine
- 44
- Generatorgenerator
- 55
- Mediummedium
- 66
- Gehäusecasing
- 77
- Dichtungseinrichtungseal means
- 88th
- Aufnahmeadmission
- 99
- Dichtungslippesealing lip
- 1010
- LagereinrichtungStorage facility
- 1111
- Wellenraumwave room
- 1212
- Schmierstofflubricant
- 1313
- WasserkraftwerkHydroelectric power station
- 1414
- Abscheidereinrichtungtrap structure
- 1515
- Verbindungseinrichtungconnecting device
- 1616
- EntmischungsreservoirEntmischungsreservoir
- 1717
- Ablasseinrichtungdischarge device
- 1818
- Auslassoutlet
- 1919
- Einlassinlet
- BB
- Bodenbereichfloor area
- DD
- Deckenbereichceiling area
- SS
- Strömungsrichtungflow direction
- UU
- Umgebungsbereichsurrounding area
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