DE1021939B

DE1021939B - Hydroelektrischer Maschinensatz, bei dem der Laeufer der elektrischen Maschine mit der das Laufrad der hydraulischen Maschine tragenden Welle ueber ein Getriebe verbunden ist

Info

Publication number: DE1021939B
Application number: DEE11874A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Albert Obrist
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1956-01-12
Filing date: 1956-01-27
Publication date: 1958-01-02

Description

Hydroelektrischer Maschinensatz, bei dem der Läufer der elektrischen Maschine mit der das Laufrad der hydraulischen Maschine tragenden Welle über ein Getriebe verbunden ist Die Erfindung betrifft einen hydroelektrischen Maschinensatz, welcher eine hydraulische Maschine mit verstellbaren Laufschaufeln. und vorzugsweise axialem Zu- und Abfluß des Betriebswassers und eine dazu koaxial angeordnete elektrische Maschine aufweist, deren. Läufer mit der das Laufrad der hydraulischen. Maschine tragenden Welle über ein Getriebe verbunden ist.
Bei Wasserturbinenanlagen mit axialem Zu- und Abffluß des Wassers, sogenannten Rohrturbinen, wird nach bisher bekannten Bauweisen entweder das Polrad des Generators unmittelbar als Außenkranz auf das Turbinenlaufrad aufgesetzt, oder es wird der unmittelbar mit der Turbine gekuppelte Generator in einem an das Laufrad der Turbine anschließenden, allseitig vom Betriebswasser umspülten, wasserdicht abgeschlossenen. Gehäuse untergebracht. Beide Ausführungen beanspruchen aber in der Querrichtung zur Turbinenachse verhältnismäßig viel Platz, was sich auf die Baukosten insbesondere dann, wenn. mehrere Turbinen: nebeneinander zur Aufstellung gelangen, ungünstig auswirkt.
Zur Verbesserung der zweitgenannten Ausführungsform ist weiter schon vorgeschlagen, worden, zwischen das Turbinenlaufrad und den Generator in dem vom Betriebswasser allseitig umspülten Gehäuse ein Übersetzungsgetriebe mit Stirnrädern einzuschalten. Dabei lassen, sich wohl die Abmessungen des Generators wegen seiner erhöhten Drehzahl verkleinern. Der ganze Maschinensatz beansprucht aber immer noch einen besonders in axialer Richtung verhältnismäßig großen Raum.
Zur Verkürzung der axialen Abmessungen. ist es nun bei einem Maschinensatz mit einem feste Laufschaufeln aufweisenden Laufrad bekannt, die Laufradlagerung zum größten Teil innerhalb der Laufradnabe unterzubringen. Weist der Maschinensatz aber verstellbare Laufradschaufeln auf, so, wird der Platz in der Laufradnabe für den Verstellmechanismus und den. Verstellmotor benötigt.
Bekannt ist weiter ein Elektromotor mit auf der der Abtriebsseite gegenüberliegenden. Seite angeordnetem Getriebe.
Die Erfindung bezweckt nun, auch bei einem Maschinensatz mit verstellbaren Laufradschaufeln eine besonders in. axialer Richtung gedrängtere Bauweise als bisher zu erhalten bei gleichzeitiger Verbesserung der Zugänglichkeit zu jenen Teilen, die einer vermehrten, d. h. periodischen Wartung bedürfen. Bei einem hydroelektrischen Maschinensatz der eingangs umschriebenen Art wird erfindungsgemäß dieses Ziel dadurch erreicht, daß der Läufer der elektrischen Maschine die Welle der hydraulischen Maschine umschließt und das Getriebe in an sich bekannter Weise auf der der An- bzw. Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite der elektrischen Maschine angeordnet ist.
Die Lagerung der hydraulischen Maschine kann dabei ungefähr innerhalb, des Bauraumes, den bisher die elektrische Maschine beanspruchte, untergebracht werden, und es ist ohne weiteres möglich, das Laufrad der hydraulischen Maschine fliegend aufzusetzen. Es ergibt sich so neben, den bereits geschilderten. Vorteilen: auch der, daß nur eine einzige Stopfbüchse für die Abdichtung gegen das Betriebswasser erforderlich ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in vereinfachter Darstellung veranschaulicht. Die Figur zeigt einen: axialen Längsschnitt durch einen. Wasserturbinengeneratorsatz.
Dieser hydroelektrische Maschinensatz, bei welchem eine Wasserturbine einen. elektrischen Stromerzeuger antreibt, ist in einem rohrförmigen Kanal untergebracht, der nacheinander von einzelnen Ummantelungsteilen.1, 2, 3, 4, 5 begrenzt ist.
Das Turbinenlaufrad weist eine Nabe 6 mit im Betriebe verstellbaren Laufschaufeln 7 auf, welche durch einen nicht gezeichneten, in einer Haube 8 befindlichen Servomotor betätigt werden. Die Nabe 6 sitzt auf einer Welle 9, welche durch Radiallager 10 und 11 und ein Axia.llager 12 abgestützt ist. Diese Lager sind in einem durch hohle Stützschaufeln 13 und Leitschaufeln 14 im Ummantelungsteil 1 und 2 abgeistützten Gehäuse 15 untergebracht. Ein Querschnitt durch eine Stützschaufel 13 und die anschließende Leitschaufel 14 ist in, die Zeichnung mit strichpunktierten Linien eingezeichnet. Das Axiallager 12 ist auf der Getriebeseite der elektrischen Maschine angeordnet. Durch die hohlen Stützschaufeln 13 löhnen elektrische Leitungen, Kühlgasleitungen für die elektrische Maschine u. dgl. von außen in das Gehäuse 15 geführt werden. Das Gehäuseinnere ist gegen das Betriebswasser durch eine nicht gezeichnete, zwischen dem Lager 10 und der Nabe 6 im Gehäuse 15 liegende Stopfbüchse abgedichtet.
Die elektrische Maschine des hydroelektrischen Maschinensatzes, nämlich der von der Turbine angetriebene Stromerzeuger, ist in dem Gehäuse 15 untergebracht und weist einen: mit dem Gehäuse fest verbundenen. Ständer 16 und einen Läufer 17 auf. Dieser Läufer ist hohl, umschließt die Welle 9 der hydraulischen Maschine und ist auf dieser Welle in Lagern 18 und 19 gelagert.
Das die beiden: Maschinen verbindende Getriebe ist ein Planetengetriebe. Sein langsamer laufender Teil besteht aus einem Planetenradträger 20 und drei Planetenrädern 21, von denen in der Zeichnung nur eines sichtbar ist. Der Planetenradträger 20 ist mit der Welle 9 fest verbunden. Den schneller laufenden Teil des Planetengetriebes bildet ein. Innenrad 22, das über eine Hohlwelle 23 mittels einer Kerbverzahnung mit dem Läufer 17 der elektrischen Maschine verbunden ist. Ein Außenrad 24 des Getriebes ist mit dem Gehäuse 15 in Verbindung.
Der in der Haube 8 befindliche Laufradschaufelverstellservomotor ist durch zwei ineinander angeordnete, durch die hohle Turbinenwelle 9 verlaufende, bis in die Fronthaube des Gehäuses 15 reichende Druckölrohre mit einem in der Fronthaube befindlichen. feststehenden Zuführungsstück verbunden, das zwei Druckölanchlüsse für die Servomotorbetätigung aufweist. Das eine der beiden. genannten Druckölrohre dient dabei gleichzeitig zur Abnahme der Servomotorstellung für die Rückführung der Steuerung.
Das Betriebswasser fließt in axialer Richtung von links zu, umspült das Gehäuse 15, durchströmt die Zwischenräume zwischen den als Vorleitapparat dienenden. Stützschaufeln 13 und den Leitschaufeln. 14, beaufschlagt sodann die Schaufeln .7 des Turbinenlaufrades und fließt schließlich in axialer Richtung ab. Die elektrische Maschine ist also hier auf der Zuflußseite des Maschinensatzes angeordnet.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Welle 9 der hydraulischen Maschine mittels der beiden, festen Lager 10 und 11 im Gehäuse abgestützt. Der Läufer 17 der elektrischen. Maschine ist dagegen mittels der Lager 18 und 19 auf der Welle 9 gelagert. Es wäre aber auch möglich, eines der Lager 18 und 19 oder beide im Gehäuse 15 fest anzuordnen. Anderseits könnte aber auch der Läufer der elektrischen Maschine auf festen Lagern abgestützt werden und die Welle der hydraulischen Maschine mindestens teilweise, d. h. mit mindestens einem ihrer Lager, im Läufer der elektrischen Maschine gelagert werden.
Ein weiterer Vorteil der dargestellten Bauart ist die gute Zugänglichkeit zum Getriebe 20, 21, 22, zum Axiallager 12 der hydraulischen Maschine und zur Bürstenbrücke der elektrischen Maschine, welche Teile eher einer Wartung bedürfen als Ständer und Läufer der elektrischen Maschine.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Wasserturbinengeneratorsatz gezeigt. Die Erfindung kann. aber auch auf einen aus Pumpe und Motor bestehenden Maschinensatz angewendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Hydroelektrischer Maschinensatz, welcher eine hydraulische Maschine mit verstellbaren Laufschaufeln und vorzugsweise axialem Zu- und Abfluß des Betriebswassers und eine dazu koaxial angeordnete elektrische Maschine aufweist, deren Läufer mit der das Laufrad der hydraulischen Maschine tragenden Welle über ein Getriebe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer der elektrischen Maschine die Welle der hydraulischen. Maschine umschließt und das Getriebe auf der der An- bzw. Abtriebsseite gegenüberliegeniden Seite der elektrischen Maschine angeordnet ist.
2. Hydroelektrischer Maschinensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da,ß die Welle der hydraulischen Maschine auf festen Lagern abgestützt und der Läufer der elektrischen Maschine mindestens teilweise auf der Welle der hydraulischen Maschine gelagert ist.
3. Hydroelektrischer Maschinensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer der elektrischen Maschine und die Welle der hydraulischen Maschine auf festen Lagern abgestützt sind.
4. Hydroelektrischer Maschinensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer der elektrischen Maschine auf festen Lagern. abgestützt und die Welle der hydraulischen Maschine mindestens teilweise im Läufer der elektrischen Maschine gelagert ist.
5. Hydraelektrischer Masch-inensa,tz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Axiallager für die Welle der hydraulischen Maschine auf der Getriebeseite der elektrischen Maschine angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften.: Deutsche Patentschriften Nr. 671908, 684 362, 703 729; schweizerische Patentschrift Nr. 112 288.