DE1503274B2 - Aus einer Wasserturbine und einem elektrischen Generator bestehender Maschinensatz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Rohrturbinen, wie sie in Maschinensätzen verwendet werden, bei denen ein elektrischer Generator entweder direkt oder über ein die Drehzahl erhöhendes Getriebe mit der Welle einer Wasserturbine gekuppelt ist und ein Wasserstrom durch einen ringförmigen Durchflußraum zwischen einem äußeren Gehäuse und einem inneren, den Generator enthaltenden Gehäuse in den Läufer der Wasserturbinen strömt.

Ein derartiger Rohrturbinen-Maschinensatz ist in der Zeichnung veranschaulicht; es zeigt

F i g. 1 einen schematischen vertikalen Längsschnitt durch eine Rohrturbine mit deren Generator,

F i g. 2 und 4 schematische Querschnitte nach der Schnittlinie A-A der F i g. 1, wobei die F i g. 2 die Konstruktion eines bekannten und die F i g. 4 die Konstruktion eines erfindungsgemäßen Rohrturbinen-Maschinensatzes darstellt,

F i g. 3 eine waagerecht geschnittene Aufsicht auf die Abstützung für das innere Gehäuse mit den Leitschaufeln der Turbine nach F i g. 2 und

F i g. 5 die entsprechende Anordnung der Abstützung für das innere Gehäuse mit den beweglichen und festen Laufschaufeln für einen Maschinensatz nach F i g. 4.

Bei Rohrturbinen-Maschinensätzen derjenigen Art, auf die sich die Erfindung bezieht, ist es von großer Wichtigkeit, in welcher Weise das innere, den Generator enthaltende Gehäuse innerhalb der dieses Gehäuse umgebenden Wasserströmung abgestützt und festgelegt wird. In der letzten Zeit sind unterschiedliche Anordnungen vorgeschlagen worden, um diese Aufgabe zu lösen. Die F i g. 2 zeigt eine der vorgeschlagenen Anordnungen. Bei dieser Maschinenausführung wird das innere Gehäuse von zwei Abstützungen gehalten, und zwar einer oberen und einer unteren Abstützung; die untere Abstützung 9 ist senkrecht unterhalb des zentralen Teils des inneren Gehäuses 6 angeordnet.

Wie man aus den F i g. 2 und 3, welche die Querschnitte der unteren Abstützung zeigen, erkennt, ist diese Abstützung in ihrer Breite relativ groß. Infolgedessen muß man das Querschnittsprofil der Abstützung strömungsgünstig, d. h. flügelähnlich ausbilden, damit die Wasserströmung um dieses Profil herum in dem Auslaßabschnitt der Leitschaufeln der Wasserturbine so gleichmäßig wie möglich verläuft. Selbst wenn man der Abstützung ein solches strömungsgünstiges Profil

ίο gibt, ist es jedoch wegen der großen Dicke des Profils praktisch unmöglich, den störenden Einfluß der Abstützung auf die Wasserströmung vollständig zu vermeiden. Daher tritt unmittelbar hinter dem Einlauf des Wassers in den Bereich der Schaufeln des Turbinenläufers eine Turbulenz in der Wasserströmung auf, die eine Vibration der Wasserturbine und eine Verringerung des Wirkungsgrades bewirkt. Dies bedeutet einen großen Nachteil der Wasserturbine dieser Art.
Trotz dieser hinter dem Einlauf des Wassers in den Schaufelbereich auftretenden Turbulenz wurde jedoch bisher in Fachkreisen die Anordnung nur eines relativ breiten Stützprofils wegen geringerer, nur an den beiden Oberflächen eines einzigen Stützprofils auftretender Reibungsverluste für die zweckmäßigste Lösung gehalten (»Escher Wyss Mitteilungen« (1957), Heft 2, S. 6, 7 und 13), so daß ein Vorurteil dagegen bestand, statt eines breiten Stützprofils etwa zwei schmale Stützprofile mit entsprechend höheren Reibungsverlusten einzusetzen.

Es sind auch hydroelektrische Maschinensätze bekannt, bei denen das innere Gehäuse mit dem äußeren Gehäuse mittels mehrerer um den gesamten Umfangsbereich der Gehäuse verteilten Rippen und einer Hohlrippe aus Stahlplatten oder aber mittels einer oder zwei oberer Rippen und zwei unterer Rippen ebenfalls aus Stahlplatten verbunden ist, wobei die unteren Rippen unter dem unteren Gehäuse längs, jedoch nicht parallel zueinander verlaufen. Diese Verbindungs- bzw. Abstützungsart weist den Nachteil auf, daß Vibrationen in der Stützkonstruktion kaum zu vermeiden sind und daher keine feste und sichere Halterung der Turbine ermöglicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abstützung für den in Rede stehenden Maschinensatz zu schaffen, bei der Vibrationen der Wasserturbine und eine Verringerung des Wirkungsgrades durch den Aufbau der Stützelemente weitestgehend vermieden werden.
Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein aus einer Wasserturbine und einem elektrischen Generator bestehender Maschinensatz mit einem horizontal innerhalb eines im wesentlichen zylindrischen Gehäuses angeordneten Generator, einem mit dem Generator gekuppelten, an dem Ende des Gehäuses drehbar gelagerten Turbinenläufer, einem äußeren Gehäuse, welches das erste Gehäuse mit allseitigem Abstand umgibt und mit ihm einen ringförmigen Wasserdurchlaß begrenzt, in dem das Wasser parallel zu der Achse des ersten Gehäuses und des Läufers diesem zugeleitet wird, und mit einer unteren Abstützung für das erste Gehäuse, mit dem Kennzeichen, daß die Abstützung nur aus zwei im wesentlichen gleichen, parallelen, unterhalb des ersten Gehäuses angeordneten Stützprofilen geringer, sich verändernder Breite.besteht, welche einen weiteren freien Raum zwischen sich bilden, der einen weiteren, sich in Längsrichtung der Achse des ersten Gehäuses erstreckenden Wasserdurchlaß darstellt, und daß die Stützprofile und das au-

ßere Gehäuse einstückig ausgebildet und aus dem gleichen Stoff zusammengesetzt sind.

Diese Abstützung aus zwei in der erfindungsgemäßen Weise geformten und ausgebildeten Stützprofilen bringt den überraschenden Effekt, daß trotz der größeren Reibungsverluste an zwei Stützprofilen im Vergleich mit nur einem entsprechend breiten Stützprofil die Gesamtströmungsverluste durch diese beiden Stützprofile niedriger sind und der Wirkungsgrad daher höher ist, weil die durch die zwei Stützprofile vermiedene Turbulenz und die statt dessen erreichte möglichst günstig gerichtete und gleichmäßig verlaufende Strömung den auf die größeren Reibungsverluste an den beiden Stützprofilen zurückzuführenden Wirkungsgradveriust überkompensieren, so daß insgesamt der Wirkungsgrad den beim Einsatz nur eines breiteren Stützprofils übertrifft.

Nach der F i g. 1 der Zeichnung ist der Wasserturbinenläufer 1 direkt mit dem Rotor 4 eines elektrischen Generators über die Wasserturbinenwelle 2 und die Generatorwelle 3 gekuppelt. Die Wasserturbinenwelle 2 und der Generator sind in einem inneren, im wesentlichen zylindrischen, an seiner Vorderseite abgerundeten und an seiner Rückseite sich verjüngenden Gehäuse 5 untergebracht Dieses innere Gehäuse 5 ist mit allseitigern radialem Abstand von einem äußeren Gehäuse 6 umgeben, das zusammen mit dem inneren Gehäuse einen ringförmigen Wasserdurchlaß begrenzt, durch den die Wasserströmung den festen Leitschaufeln 7 zugeleitet wird, hinter denen ein Kranz von verstellbaren Leitschaufeln 8 angeordnet ist, die eine Regelung des Wasserzuflusses zum Turbinenläufer 1 gestatten.

Das innere Gehäuse 5 ist durch eine untere Abstützung 9 und eine obere Abstützung 10 innerhalb des Wasserdurchlasses bzw. des äußeren.Gehäuses festgelegt.

Bei der bekannten Ausführung des Wasserturbinensatzes nach den Fig.2 und 3 ist vor allem die untere Abstützung 9 als ein massiver, im Querschnitt etwa tropfenförmiger Stützkörper ausgebildet, während bei der erfindungsgemäßen Ausführung des Maschinensatzes nach den F i g. 4 und 5 die untere Abstützung in zwei zueinander parallele Stützprofile 11 und 12 aufgeteilt ist, die eine verhältnismäßig kleine Profilbreite haben und aus dem gleichen Stoff wie das äußere Gehäuse 16, z. B. aus Beton bestehen.

Die Stützprofile sind einstückig mit dem äußeren Gehäuse ausgebildet und ragen von diesem nach außen parallel unterhalb eines inneren Gehäuses 13, wobei zwischen ihnen ein Wasserdurchlaß 14 freibleibt, der sich in Längsrichtung der Achse des inneren Gehäuses 13 erstreckt. Auch die obere Abstützung 15 ist schmaler als die Abstützung 10.

Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäß ausgeführten Maschinensatz das innere Gehäuse 13 durch zwei verhältnismäßig schmale, in bezug auf die Wasserströmung günstig profilierte Stützkörperll und 12 getragen wird, deren Profilbreiten b' zusammen kleiner sind als die Gesamtbreite b der Abstützung 9 nach den F i g. 2 und 3, ergibt sich zwischen diesen beiden Stützkörpern ein verhältnismäßig breiter Wasserdurchlaß 14, der senkrecht unter dem mittleren Teil des inneren Gehäuses 13 liegt. Die Abstützkörper 11 und 12, die festen Leitschaufeln 7 und die verstellbaren Leitschaufeln 8 sind räumlich zueinander in der Weise angeordnet, wie es die F i g. 5 zeigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Aus einer Wasserturbine und einem elektrischen Generator bestehender Maschinensatz mit einem horizontal innerhalb eines im wesentlichen zylinderischen Gehäuses angeord/ieten Generator, einem mit dem Generator gekuppelten, an dem Ende des Gehäuses drehbar gelagerten Turbinenläufer, einem äußeren Gehäuse, welches das erste Gehäuse mit allseitigem Abstand umgibt und mit ihm einen ringförmigen Wasserdurchlaß begrenzt, in dem das Wasser parallel zu der Achse des ersten Gehäuses und des Läufers diesem zugeleitet wird, und mit einer unteren Abstützung für das erste Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung nur aus zwei im wesentlichen gleichen, parallelen, unterhalb des ersten Gehäuses (13) angeordneten Stützprofilen (11, 12) geringer, sich verändernder Breite (fr) besteht, welche einen weiteren freien Raum (14) zwischen sich bilden, der einen weiteren, sich in Längsrichtung der Achse des ersten Gehäuses erstreckenden Wasserdurchlaß darstellt, und daß die Stützprofile und das äußere Gehäuse (16) einstückig ausgebildet und aus dem gleichen Stoff zusammengesetzt sind.