DE102014221814B4 - Shaft assembly for operation in a liquid medium and hydroelectric power plant with the shaft assembly - Google Patents

Shaft assembly for operation in a liquid medium and hydroelectric power plant with the shaft assembly Download PDF

Info

Publication number
DE102014221814B4
DE102014221814B4 DE102014221814.4A DE102014221814A DE102014221814B4 DE 102014221814 B4 DE102014221814 B4 DE 102014221814B4 DE 102014221814 A DE102014221814 A DE 102014221814A DE 102014221814 B4 DE102014221814 B4 DE 102014221814B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
shaft
medium
space
lubricant
wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102014221814.4A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102014221814A1 (en
Inventor
Jan-Rene Aust
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE102014221814.4A priority Critical patent/DE102014221814B4/en
Publication of DE102014221814A1 publication Critical patent/DE102014221814A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102014221814B4 publication Critical patent/DE102014221814B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/006Sealing arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/06Bearing arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/162Special parts or details relating to lubrication or cooling of the sealing itself
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/57Seals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/98Lubrication
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

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 DE 692 388 A , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, gezeigt. Diese Druckschrift beschreibt eine Vorrichtung zur Abdichtung von Wellen, die in verschiedenen Flüssigkeiten laufen, wobei vorgesehen ist, dass die Welle über eine Labyrinthdichtung abgedichtet ist und der Getriebeinnenraum mit einem Sperrmedium beaufschlagt ist.An exemplary embodiment of such an underwater wave, for example, in the document DE 692 388 A , which is probably the closest prior art, shown. This document describes a device for sealing waves that run in different fluids, wherein it is provided that the shaft is sealed by a labyrinth seal and the transmission interior is subjected to a barrier medium.

Die DE 37 21 145 A1 zeigt ein Schmiersystem für die hintere Stevenrohrabdichtung an propellerangetriebenen Seeschiffen und die DE 32 13 392 A1 zeigt weiter ein Abdichtungssystem für eine solche Stevenrohrabdichtung. DE 37 21 145 A1 und DE 32 13 392 A1 zeigen jeweils die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The DE 37 21 145 A1 shows a lubrication system for the rear stern tube seal on propeller driven marine vessels and the DE 32 13 392 A1 further shows a sealing system for such a stern tube seal. DE 37 21 145 A1 and DE 32 13 392 A1 each show the features of the preamble of claim 1.

Die US 1 323 474 A zeigt ein röhrenförmiges Gehäuse für eine Schraubenwelle für Schiffe. Insbesondere betrifft US 1 323 474 A Mittel zur Schmierung der Schraubenwellenlager die in dem Gehäuse angeordnet sind.The US Pat. No. 1,323,474 A shows a tubular housing for a propeller shaft for ships. In particular, it concerns US Pat. No. 1,323,474 A Means for lubricating the propeller shaft bearings disposed in the housing.

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 claim 1 and by a hydroelectric power plant having the features of claim 7. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying drawings.

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:

1 eine schematische Prinzipskizze einer Wellenanordnung als eine erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a schematic schematic diagram of a shaft assembly as a first embodiment of the invention;

2a, b, c in gleicher Darstellung wie die 1 die Wellenanordnung in unterschiedlichen Betriebszuständen; 2a , b, c in the same representation as the 1 the shaft arrangement in different operating states;

3 eine alternative Ausgestaltung der Wellenanordnung als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 an alternative embodiment of the shaft assembly as a further embodiment of the invention.

Die 1 zeigt in einer schematischen Skizze eine Wellenanordnung 1 eines Wasserkraftwerks 13 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Wellenanordnung 1 weist eine Welle 2 auf, welche an einem freien Ende eine Turbine 3 trägt und deren anderes Ende mit einem Generator 4 wirkverbunden ist. Die Turbine 3 sowie die Welle 2 sind in einem Unterwasserbereich angeordnet, sodass die Welle 2 in einem als Wasser ausgebildeten flüssigem Medium 5 als Umgebungsbereich U läuft. Die Turbine 3 wird durch das flüssige Medium 5 angetrieben. Beispielsweise ist die Welle 2 mindestens 1 m, vorzugsweise mindestens 3 m unter einem Wasserspiegel angeordnet.The 1 shows a schematic diagram of a shaft arrangement 1 a hydroelectric power station 13 as an embodiment of the invention. The wave arrangement 1 has a wave 2 on which at a free end a turbine 3 carries and the other end with a generator 4 is actively connected. The turbine 3 as well as the wave 2 are located in an underwater area, so the wave 2 in a liquid medium formed as water 5 as surrounding area U is running. The turbine 3 gets through the liquid medium 5 driven. For example, the wave 2 at least 1 m, preferably at least 3 m below a water level.

Die Wellenanordnung 1 weist ein Gehäuse 6 auf, welches in der gezeigten Prinzipskizze einteilig gezeichnet ist, welches jedoch auch als eine Baugruppe aus mehreren Teilen realisiert sein kann. Die Welle 2 ist in dem Gehäuse 6 drehbar angeordnet und durchgreift das Gehäuse 6 zumindest abschnittsweise.The wave arrangement 1 has a housing 6 on, which is shown in one piece in the schematic diagram shown, which, however, can also be realized as an assembly of several parts. The wave 2 is in the case 6 rotatably arranged and passes through the housing 6 at least in sections.

Die Wellenanordnung 1 weist eine Dichtungseinrichtung 7 auf, welche als eine Radialdichtung ausgebildet ist und welche sich radial außen an einer Aufnahme 8 des Gehäuses 6 abstützt und dort dichtend angeordnet ist. An der radialen Innenseite weist die Dichtungseinrichtung 7 mindestens oder genau eine Dichtungslippe 9 auf, welche dichtend an der Welle 2 anliegt. Damit dichtet die Dichtungseinrichtung 7 die Welle 2 gegenüber dem Gehäuse 6 ab. Auf der dem Umgebungsbereich U mit dem Medium 5 abgewandten Seite ist eine Lagereinrichtung 10 angeordnet, wobei der Außenring in dem Gehäuse 6 sitzt und der Innenring mit der Welle 2 verbunden ist. Die Lagereinrichtung 10 ist als eine Wälzlagereinrichtung ausgebildet.The wave arrangement 1 has a sealing device 7 on, which is designed as a radial seal and which is radially on the outside of a recording 8th of the housing 6 supports and is arranged there sealing. At the radial inside, the sealing device 7 at least or exactly one sealing lip 9 on which sealing to the shaft 2 is applied. This seals the sealing device 7 the wave 2 opposite the housing 6 from. On the surrounding area U with the medium 5 opposite side is a storage facility 10 arranged, wherein the outer ring in the housing 6 sits and the inner ring with the shaft 2 connected is. The storage facility 10 is designed as a rolling bearing device.

In dem Gehäuse 6 ist ein Wellenraum 11 ausgebildet, durch den die Welle 2 verläuft. Der Wellenraum 11 ist durch die Dichtungseinrichtung 7 von dem Umgebungsbereich U mit dem Medium 5 getrennt. Die Lagereinrichtung 10 befindet sich innerhalb des Wellenraums 11. Der Wellenraum 11 ist insbesondere vollständig mit einem flüssigen Schmierstoff 12 gefüllt, sodass die Lagereinrichtung 10 durch den Schmierstoff 12 geschmiert ist.In the case 6 is a wave space 11 formed by the shaft 2 runs. The wave space 11 is through the sealing device 7 from the surrounding area U with the medium 5 separated. The storage facility 10 is inside the wave space 11 , The wave space 11 is especially complete with a liquid lubricant 12 filled, so the storage facility 10 through the lubricant 12 is lubricated.

Im Betrieb der Wellenanordnung 1 tritt aufgrund von geringen Undichtigkeiten, Pumpenwirkung der Dichtungseinrichtung 7 und anderen Einflüssen zum einen Schmierstoff 12 aus dem Wellenraum 11 in den Umgebungsbereich U aus. Im Gegenzug tritt Medium 5 aus dem Umgebungsbereich U in den Wellenraum 11 ein. In dem gezeigten ersten Ausführungsbeispiel weist der Schmierstoff 12 eine niedrigere spezifische Dichte als das Medium 5 auf. Der Schmierstoff 12 ist hydrqophob ausgebildet, sodass sich zwar bei einer Mischung zwischen Medium 5 und Schmierstoff 12 eine Emulsion bilden kann, diese sich jedoch selbsttätig wieder trennt. Somit kann im Betrieb der Wellenanordnung 1 in dem Wellenraum 11 ein Gemisch oder eine Emulsion aus Schmierstoff 12 und Medium 5 vorliegen. Allerdings ist das Gemisch oder die Emulsion selbstentmischend, da der Schmierstoff 12, z. B. Öl, eine niedrigere spezifische Dichte als das Medium 5 aufweist. Anders ausgedrückt schwimmt der Schmierstoff 12 auf dem Medium 5. Bezogen auf den Wellenraum 11 wird sich in einem Deckenbereich D der Schmierstoff 12 und in einem Bodenbereich B das Medium 5 sammeln.In operation of the shaft arrangement 1 occurs due to minor leaks, pump action of the sealing device 7 and other influences on the one hand lubricant 12 from the wave space 11 in the surrounding area U out. In return, medium occurs 5 from the surrounding area U into the wave space 11 one. In the first embodiment shown, the lubricant 12 a lower specific gravity than the medium 5 on. The lubricant 12 is formed hydrqophobic, so that although in a mixture between medium 5 and lubricant 12 can form an emulsion, but this automatically separates again. Thus, during operation of the shaft assembly 1 in the wave space 11 a mixture or emulsion of lubricant 12 and medium 5 available. However, the mixture or the emulsion is selbstentmischend because the lubricant 12 , z. As oil, a lower specific gravity than the medium 5 having. In other words, the lubricant floats 12 on the medium 5 , Related to the wave space 11 In a ceiling area D, the lubricant becomes 12 and in a bottom area B, the medium 5 collect.

Die Wellenanordnung 1 weist eine Abscheidereinrichtung 14 auf, welche über eine Verbindungseinrichtung 15, ein Entmischungsreservoir 16 sowie eine Ablasseinrichtung 17 aufweist. Die Abscheidereinrichtung 14 ist in Bezug auf eine Tauchtiefe oder geografische Tiefe unterhalb von dem Wellenraum 11 angeordnet. Die Abscheidereinrichtung 14 ist über einen Auslass 18 strömungstechnisch über die Verbindungseinrichtung 15 mit dem Wellenraum 11 verbunden. Der Auslass 18 ist insbesondere im Bodenbereich B ausgebildet und bildet wieder in Bezug auf die Tauchtiefe einen tiefsten Bereich in dem Wellenraum 11. Beispielsweise kann der Auslass 18 trichterförmig ausgebildet sein, wobei sich die trichterförmige Erstreckung unterhalb des Wellenraums 11 befindet. Der Auslass 18 ist unmittelbar mit der Verbindungseinrichtung 15 verbunden oder bildet einen Teil von dieser. Die Verbindungseinrichtung 15 ist als eine Drossel oder Verengung ausgebildet und mündet in dem Entmischungsreservoir 16. Das Entmischungsreservoir 16 weist senkrecht zu der Tiefenerstreckung einen größeren Querschnitt auf, als die Verbindungseinrichtung 15. Am Boden des Entmischungsreservoirs 16 ist die Ablasseinrichtung 17 angeordnet. Beispielsweise können Auslass 18, Verbindungseinrichtung 15, Entmischungsreservoir 16 und Ablasseinrichtung 17 entlang einer sich in Tiefenrichtung erstreckenden Linie linear oder seriell aufgereiht sein.The wave arrangement 1 has a separator device fourteen on, which via a connecting device 15 , a segregation reservoir 16 and a discharge device 17 having. The separator device fourteen is below the wave-space in terms of depth or geographic depth 11 arranged. The separator device fourteen is over an outlet 18 fluidically via the connecting device 15 with the wave space 11 connected. The outlet 18 is especially in the Bottom area B formed and forms again in relation to the depth of a deepest region in the wave space 11 , For example, the outlet 18 be funnel-shaped, with the funnel-shaped extension below the shaft space 11 located. The outlet 18 is directly with the connection device 15 connected or forms part of this. The connection device 15 is designed as a throttle or constriction and flows into the segregation reservoir 16 , The demixing reservoir 16 has a larger cross-section perpendicular to the depth extension, as the connecting device 15 , At the bottom of the segregation reservoir 16 is the discharge device 17 arranged. For example, outlet 18 , Connecting device 15 , Segregation reservoir 16 and discharge device 17 along a line extending in the depth direction, be lined up linearly or serially.

Zur Beschreibung der Funktionsweise der Abscheidereinrichtung 14 wird auf die 2 a, b, c, die die Wellenanordnung 1 in gleicher Darstellung, jedoch in unterschiedlichen Betriebszuständen zeigen, verwiesen. Die 2a zeigt einen Betriebszustand, wobei sowohl der Wellenraum 11 als auch die Abscheidereinrichtung 14 vollständig mit dem Schmierstoff 12 gefüllt ist. Diesen Betriebszustand nimmt die Wellenanordnung 1 beispielsweise bei einer, Initialbefüllung, Erstbefüllung oder Wiederbefüllung mit Schmierstoff 12 ein.To describe the operation of the separator fourteen will be on the 2 a, b, c representing the shaft arrangement 1 in the same representation, but in different operating states show referenced. The 2a shows an operating condition, where both the wave space 11 as well as the separator device fourteen completely with the lubricant 12 is filled. This operating state takes the shaft arrangement 1 for example, during initial filling, initial filling or refilling with lubricant 12 one.

Im Betrieb dringt Medium 5 in den Wellenraum 11 ein. Wahlweise während des Betriebs oder bei kurzen Stillstandszeiten der Wellenanordnung 1 sinkt das Medium 5 in den Bodenbereich B des Wellenraums 11. Dort sickert das Medium 5 in den Auslass 18, da dieser den tiefsten Punkt in dem Wellenraum 11 darstellt. Ausgehend von dem Auslass 18 sinkt das Medium 5 weiter über die Verbindungseinrichtung 15 in das Entmischungsreservoir 16 und setzt sich dort am Boden ab. Um einen Unterdruck in dem Wellenraum 11 und einen Überdruck in der Abscheidereinrichtung 14 zu vermeiden, steigt parallel zu dem Absinken des Mediums 5 Schmierstoff 12 aus der Erstbefüllung aus dem Entmischungsreservoir 16 über die Verbindungseinrichtung 15 in den Wellenraum 11 auf.In operation, medium penetrates 5 in the wave space 11 one. Optionally during operation or during short downtimes of the shaft arrangement 1 the medium sinks 5 in the bottom area B of the wave space 11 , There, the medium seeps 5 in the outlet 18 because this is the lowest point in the wave space 11 represents. Starting from the outlet 18 the medium sinks 5 continue via the connection device 15 into the segregation reservoir 16 and sits down there on the ground. To a negative pressure in the wave space 11 and an overpressure in the separator fourteen to avoid rises in parallel to the sinking of the medium 5 lubricant 12 from the first filling from the demixing reservoir 16 via the connection device 15 in the wave space 11 on.

Die 2b zeigt einen Betriebszustand, wobei das Entmischungsreservoir 16 zur Hälfte mit Medium 5 und zur anderen Hälfte mit dem Schmierstoff 12 gefüllt ist, wobei sich das Medium 5 und der Schmierstoff 12 als zwei getrennte Schichtbereiche angeordnet haben.The 2 B shows an operating state, wherein the segregation reservoir 16 Half with medium 5 and the other half with the lubricant 12 is filled, which is the medium 5 and the lubricant 12 have arranged as two separate layer areas.

Die 2c zeigt dagegen einen Betriebszustand, wobei das Entmischungsreservoir 16 vollständig mit dem Medium 5 gefüllt ist. In diesem Betriebszustand muss das Entmischungsreservoir 16 geleert werden, da dieses kein weiteres Medium 5 aufnehmen kann.The 2c on the other hand shows an operating state, the demixing reservoir 16 completely with the medium 5 is filled. In this operating condition, the demixing reservoir 16 be emptied, as this is no further medium 5 can record.

Sobald das Entmischungsreservoir 16 vollständig mit dem Medium 5 gefüllt ist, kann dieses über die Ablasseinrichtung 17 abgelassen werden. Dabei kann zum einen vorgesehen sein, dass der Wellenraum 11 eine Lüftungseinrichtung aufweist, sodass zeitweilig Luft in den Wellenraum 11 eindringt. Nach der Entnahme des Mediums 5 aus der Abscheidereinrichtung 14 kann dieses von Seiten der Ablasseinrichtung 17 wieder mit Schmierstoff 12 befüllt werden, wobei die eingedrungene Luft über die Entlüftungseinrichtung wieder herausgedrückt werden kann. Alternativ hierzu ist an einer anderen Stelle in dem Wellenraum 11 eine Schmierstoffzuführung vorgesehen, sodass über die Ablasseinrichtung 17 das Medium 5 abgezogen wird und zugleich der Schmierstoff 12 in dem Wellenraum 11 ersetzt wird. In allen drei Betriebszuständen wird das Medium 5 aus dem Wellenraum 11 in die Abscheidereinrichtung 14 überführt und der Wellenraum 11 dagegen mit Schmierstoff 12 aufgefüllt. Das Entmischungsreservoir 16 bildet insbesondere einen Öl-Wasser-Abscheider.Once the segregation reservoir 16 completely with the medium 5 filled, this can be done via the discharge device 17 be drained. It can be provided on the one hand that the wave space 11 a ventilation device, so temporarily air into the shaft space 11 penetrates. After removal of the medium 5 from the separator fourteen This can be done from the side of the discharge device 17 again with lubricant 12 be filled, the penetrated air can be pushed out through the venting again. Alternatively, at another location in the wave space 11 a lubricant supply provided so that the discharge device 17 the medium 5 is deducted and at the same time the lubricant 12 in the wave space 11 is replaced. In all three operating states, the medium becomes 5 from the wave space 11 in the separator fourteen convicted and the wave space 11 with lubricant 12 refilled. The demixing reservoir 16 forms in particular an oil-water separator.

Um zu verhindern, dass im Betrieb der Wellenanordnung 1 Medium 5 aus der Abscheidereinrichtung 14, insbesondere aus dem Entmischungsreservoir 16, wieder in den Wellenraum 11 gezogen wird, ist die Verbindungseinrichtung 15 als eine Drossel oder als eine Verengung ausgebildet. Gegebenenfalls kann der strömungstechnische Weg zwischen dem Auslass 18 und dem Entmischungsreservoir 16 auch verlängert werden, indem eine Labyrinthverbindung, wie z. B. eine Helix, verwendet wird. Es ist bevorzugt, dass der strömungstechnische Weg ausgehend von dem Auslass 18 zu dem Entmischungsreservoir 16 monoton oder sogar streng monoton fallend ist, um Stauung zu vermeiden.To prevent operation of the shaft assembly 1 medium 5 from the separator fourteen , in particular from the demixing reservoir 16 , again in the wave space 11 is pulled, is the connecting device 15 formed as a throttle or as a constriction. Optionally, the fluidic path between the outlet 18 and the demixing reservoir 16 can also be extended by a labyrinth compound such. As a helix is used. It is preferred that the fluidic path from the outlet 18 to the segregation reservoir 16 monotonous or even monotonically decreasing to avoid congestion.

In der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wellenanordnung 1 dargestellt, wobei im Vergleich zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen vorgesehen ist, dass der Schmierstoff 12 eine höhere spezifische Dichte als das Medium 5 aufweist. Dadurch ergibt es sich, dass sich das Medium 5 nicht in dem Bodenbereich B, sondern in dem Deckenbereich D absetzt. Konsequenterweise ist der Auslass 18 in dem Deckenbereich D, insbesondere in den in Bezug auf die Tauchtiefe höchsten Punkt des Wellenraums 11 angeordnet. Die Abscheidereinrichtung 14 befindet sich in Bezug auf die Tauchtiefe höher als der Wellenraum 11. Ansonsten wird in Bezug auf die Funktionsweise auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.In the 3 is another embodiment of the shaft assembly 1 illustrated, wherein provided in comparison to the preceding embodiments that the lubricant 12 a higher specific gravity than the medium 5 having. As a result, it turns out that the medium 5 not in the floor area B, but in the ceiling area D settles. Consequently, the outlet 18 in the ceiling area D, in particular in relation to the depth of the highest point of the wave space 11 arranged. The separator device fourteen is higher in relation to the depth than the wave space 11 , Otherwise, reference is made to the previous description with regard to the mode of operation.

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

Claims (7)

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 wave ( 2 ), where the wave ( 2 ) in sections in a wave space ( 11 ) of the housing ( 6 ), wherein in the wave space ( 11 ) a liquid lubricant ( 12 ) is arranged with a sealing device ( 7 ) for sealing the shaft ( 2 ) opposite the housing ( 6 ) and the separation of a surrounding area (U) with the liquid medium ( 5 ) of the wave space ( 11 ) with the liquid lubricant ( 12 ), and with a separator device ( fourteen ) for the separation of into the wave space ( 11 ) penetrated medium ( 5 ) from the lubricant ( 12 ), wherein the separator device ( fourteen ) fluidically with the shaft space ( 11 ), characterized in that the wave space ( 11 ) at least one outlet ( 18 ) for the fluidic connection with the separator device ( fourteen ), wherein the outlet ( 18 ): Either in a bottom region (B) of the wave space ( 11 ), wherein the lubricant ( 12 ) has a lower specific gravity than the medium ( 5 ), or in a ceiling region (D) of the wave space ( 11 ), wherein the lubricant ( 12 ) has a higher specific gravity than the medium ( 5 ) having. Wellenanordnung (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Lagereinrichtung (10), wobei die Lagereinrichtung (10) in dem Wellenraum (11) angeordnet ist und die Welle (2) relativ zu dem Gehäuse (6) lagert.Shaft arrangement ( 1 ) according to claim 1, characterized by a storage device ( 10 ), the storage facility ( 10 ) in the wave space ( 11 ) and the shaft ( 2 ) relative to the housing ( 6 ) stores. Wellenanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidereinrichtung (14) dauerhaft und/oder stationär in der Wellenanordnung (1) angeordnet ist.Shaft arrangement ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the separator device ( fourteen ) permanently and / or stationary in the shaft arrangement ( 1 ) is arranged. Wellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidereinrichtung (14) ein Entmischungsreservoir (16) und eine Verbindungseinrichtung (15) aufweist, wobei das Entmischungsreservoir (16) über die Verbindungseinrichtung (15) mit dem Wellenraum (11) strömungstechnisch verbunden ist.Shaft arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the separator device ( fourteen ) a demixing reservoir ( 16 ) and a connection device ( 15 ), wherein the demixing reservoir ( 16 ) via the connection device ( 15 ) with the wave space ( 11 ) is fluidically connected. Wellenanordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (15) als eine Verengung und/oder als eine strömungstechnische Drossel ausgebildet ist.Shaft arrangement ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the connecting device ( 15 ) is designed as a constriction and / or as a fluidic throttle. Wellenanordnung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (15) als eine Labyrinthverbindung ausgebildet ist.Shaft arrangement ( 1 ) according to claim 4 or 5, characterized in that the connecting device ( 15 ) is formed as a labyrinth connection. Wasserkraftwerk (13), gekennzeichnet durch eine Wellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Hydroelectric power plant ( 13 ), characterized by a wave arrangement ( 1 ) according to any one of the preceding claims.
DE102014221814.4A 2014-10-27 2014-10-27 Shaft assembly for operation in a liquid medium and hydroelectric power plant with the shaft assembly Active DE102014221814B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014221814.4A DE102014221814B4 (en) 2014-10-27 2014-10-27 Shaft assembly for operation in a liquid medium and hydroelectric power plant with the shaft assembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014221814.4A DE102014221814B4 (en) 2014-10-27 2014-10-27 Shaft assembly for operation in a liquid medium and hydroelectric power plant with the shaft assembly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102014221814A1 DE102014221814A1 (en) 2016-04-28
DE102014221814B4 true DE102014221814B4 (en) 2016-12-08

Family

ID=55698494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014221814.4A Active DE102014221814B4 (en) 2014-10-27 2014-10-27 Shaft assembly for operation in a liquid medium and hydroelectric power plant with the shaft assembly

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014221814B4 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1323474A (en) * 1919-12-02 Stebn-tube fob ships
DE692388C (en) * 1937-04-22 1940-06-19 Berthold Bleicken Dipl Ing Device for sealing shafts that run in different fluids
DE3213392A1 (en) * 1981-04-13 1982-11-04 Howaldtswerke-Deutsche Werft Ag Hamburg Und Kiel, 2300 Kiel Sealing system for a leakproof stern-tube seal
DE3721145A1 (en) * 1987-06-26 1989-01-05 Blohm Voss Ag Lubricating system for the aft stern tube seal on screw-driven seagoing ships

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE692688C (en) 1937-11-19 1940-06-25 Kymeia As Consolidation of hosiery

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1323474A (en) * 1919-12-02 Stebn-tube fob ships
DE692388C (en) * 1937-04-22 1940-06-19 Berthold Bleicken Dipl Ing Device for sealing shafts that run in different fluids
DE3213392A1 (en) * 1981-04-13 1982-11-04 Howaldtswerke-Deutsche Werft Ag Hamburg Und Kiel, 2300 Kiel Sealing system for a leakproof stern-tube seal
DE3721145A1 (en) * 1987-06-26 1989-01-05 Blohm Voss Ag Lubricating system for the aft stern tube seal on screw-driven seagoing ships

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014221814A1 (en) 2016-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60315348T2 (en) HYDRAULIC SPEED INCREASING DRIVE FOR WATER FLOW TURBINE
EP1999380B1 (en) Compressor unit and assembly method
DE202009009031U1 (en) Rudderpropeller
DE60210803T2 (en) BOREOLE PUMP ASSEMBLY AND METHOD FOR OBTAINING BOREOOL LIQUIDS
DE102009017521A1 (en) Transmission of a wind turbine
DE102011082856A1 (en) Planet carrier for planetary gear used in wind power plant, has a conveyor device radially spaced with respect to rotational axis, which transmits the lubricant of receiving area to discharge area of planetary gear, during rotation
DE2653630A1 (en) DEVICE FOR PUMPING FLUIDS
WO2009094998A2 (en) Water-lubricated bearing arrangement
EP4111068B1 (en) Bearing assembly
DE102014221814B4 (en) Shaft assembly for operation in a liquid medium and hydroelectric power plant with the shaft assembly
DE102011002945B4 (en) Compact hydraulic large energy storage
DE2558275B2 (en) DEVICE FOR THE HYDRAULIC TRANSPORTATION OF SOLIDS
DE2200904C3 (en) Device for venting water circulation systems
DE102014215120B3 (en) Shaft arrangement with barrier medium and water turbine with the shaft arrangement
EP2791521A1 (en) Vertical shaft with a slide bearing for a turbine or a generator
DE102011081598A1 (en) Apparatus for receiving and dispensing energy by movement of fluid, has pump turbine that is connected with reservoirs through lines, so as to increase pressure in upper reservoir by float or spring or combination of spring and float
DE102013215452B4 (en) Immersion storage
DE102004032615A1 (en) Power generating apparatus, uses gravitational force of liquid, flow of liquid and lift of liquid to drive belt provided with drive blades
DE2828491C2 (en)
DE102014219989B4 (en) Shaft assembly for operation in a medium environment and use of the shaft assembly
DE424430C (en) camp
DE949758C (en) Fluid seal for shafts passed through the housing of hydrogen-cooled electrical machines
DE10127294A1 (en) Flow power machine has inflow on equipotent surface below fluid balanced mass state
DE102013220200A1 (en) Bearing arrangement for a shaft
DE244982C (en)

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final