DE2102803B2

DE2102803B2 - Laufrad für eine Rohrturbine

Info

Publication number: DE2102803B2
Application number: DE2102803A
Authority: DE
Inventors: Michael Netherton Lancashire Braikevitsch (Grossbritannien)
Original assignee: ENGLISH ELECTRIC CO Ltd LONDON
Current assignee: ENGLISH ELECTRIC CO Ltd LONDON
Priority date: 1970-01-23
Filing date: 1971-01-21
Publication date: 1979-02-01
Also published as: US3756744A; FR2076890A5; CH527366A; SE353940B; ES387528A1; GB1290134A; DE2102803A1; DE2102803C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laufrad für eine Rohrturbine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Ein solches Laufrad ist durch die DE-PS 8 55 828 bekannt Bei diesem bekannten Laufrad sind Laufradaußenkranz und Laufradnabe durch zwei gegeneinander geneigte Systeme von als Zuganker ausgebildeten Speichen verbunden, wobei die Speichen des einen Systems symmetrisch zu den Speichen des anderen Systems angeordnet sind.

Diese beiden Systeme von Zugankern entsprechen im Prinzip und in der Wirkungsweise einem Speichenrad, beispielsweise einem Rad eines Fahrrades, wobei durch die Schrägstellung der beiden Speichensysteme die axialen Kräfte aufgenommen werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau eines solchen Laufrades dadurch zu vereinfachen, daß nur eine Speichenreihe vorgesehen wird, die in einer zur Drehachse senkrechten Ebene liegt

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Nach der Erfindung erfolgt demgemäß die Ableitung der Querkräfte über die vorhandenen Schaufein, so daß mit einer einzigen Speichenreihe ausgekommen wird.

Eine zweckmäßige konstruktive Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch 2.

Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Teilschnittansicht eines nach der Erfindung ausgebildeten Laufrades für eine Rohrturbine;

F i g. 2 einen axialen Teilschnitt des Laufrades gemäß

Fig.3 einen Querschnitt einer der Schaufeln des Laufrades gemäß F i g. 1 und 2;

F i g. 4 eine der F i g. 2 entsprechende Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Laufrades nach der Erfindung;

Fig.5 einen Querschnitt durch eine Schaufel des Laufrades gemäß F i g. 4.

Das in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Laufrad weist vier Schaufeln 2 auf, die mit einer Nabe 3 verbunden sind. Jede Schaufel 2 ist an der Nabe 3 mit Hilfe von Stiftschrauben 4 befestigt und weist an ihrem äußeren Ende 5 einen damit aus einem Stück bestehenden brückenartigen Ansatz 6 auf, der formschlüssig mit einem rohrförmigen Ansatz 7 zusammenarbeitet, welcher sich vom Boden einer Aussparung 8 in Form eines Laufradaußenkranzes 9 radial nach innen erstreckt In radialer Richtung verlaufende Berührungsflächen des Ansatzes 6 und des Ansatzes 7 halten den Kranz 9 in axialer Richtung und in der Umfangsrichtung in seiner Lage. Der Laufradkranz 9, der sich in der Umfangsrichtung über die äußeren Enden 5 der Schaufeln 2 erstreckt, ist in Segmente 10 unterteilt, deren Anzahl der Anzahl der Schaufeln entspricht, und die nicht dargestellte Pole tragen, welche das Polrad

eines nicht dargestellten elektrischen Generators bilden.

Der Ansatz 7 weist eine zentrale radiale Bohrung 11

auf, die mit einer Bohrung 12 fluchtet, welche sich in der Längsrichtung durch den mittleren Teil der betreffenden Schaufel 2 erstreckt; die Bohrung 12 ist gleichachsig mit einer radialen Bohrung 13 der Nabe 3 angeordnet und in der Bohrung 12 liegt ein Zuganker 14, der an seinem inneren Ende gegenüber der Bohrung 13 durch Muttern 15 in seiner Lage gehalten wird, während das durch die Bohrung 11 ragende äußere Ende des Zugankers durch eine Mutter 16 und einen Bund 17 in seiner Lage gehalten wird. In der Schaufel 2 ist für den Zuganker 14 ein nicht dargestelltes Lager zwischen dem Ring 9 und der Nabe 3 angeordnet um ein Ausknicken des Zugankers zu verhindern, wenn der Zuganker auf Druck beansprucht wird. Somit ist es möglich, einen verhältnismäßig schlanken Zuganker zu verwenden, um eine Elastizität in radialer Richtung zwischen dem Kranz und der Nabe zu erzielen. Im Betrieb wird das erzeugte Drehmoment durch die Schaufeln sowohl auf die Nabe als auch auf den Laufradaußenkranz übertragen. Hierbei können die Zuganker zwar sowohl auf Zug als auch auf Druck beansprucht werden, doch sind die gegen Biege- und Scherbeanspruchungen im wesentlichen geschützt Die Durchmesser der Zuganker 14 und der Bohrung 12 sind so gewählt, daß sich der Zuganker längs der Bohrung verschieben kann, und zwischen dem Brückenansatz 6 und dem Ansatz 7 ist ein

-»ο Spielraum vorgesehen, so daß der Kranz 9 zwar durch den Zuganker 14 mit der Nabe 3 verbunden ist, daß sich jedoch der Ansatz 7 gegenüber dem Brückenansatz 6 ungehindert nach innen und außen bewegen kann, wenn sich der Kranz in radialer Richtung zusammenzieht oder ausdehnt. Die mechanische Antriebskraft wird von den Schaufeln aus auf den Kranz durch die radial verlaufenden Berührungsflächen zwischen dem Brükkenansatz 6 und dem Ansatz 7 übertragen. Der Brückenansatz 6 ist gemäß F i g. 2 von Seitenwandab schnitten 18 des Kranzes 9 umgeben, die gemäß F i g. 2 feste Bestandteile des Kranzes bilden, jedoch auch als gesonderte Bauteile ausgebildet und mit dem Kranz verbunden sein könnten.

In einer Aussparung des Brückenansatzes 6 und des

Ansatzes 7 sind nicht dargestellte, das Wasser zurückhaltende Dichtungen angeordnet, um die Berührungsflächen zwischen dem Ansatz und der Aussparung trocken zu halten, und um das Schmieren der Berührungsflächen zu ermöglichen. Da sich der

so Zuganker 14 gegenüber dem Ansatz 7 und dem Laufkranz 9 nicht bewegen kann, weil er mit dem Kranz fest verbunden ist, kann man sie mit einer sich längs ihrer Achse erstreckenden Bohrung versehen, die es ermöglicht, an den Läufer des Stromerzeugers ange-

^h' schlossen« Leitungen sowie Wasserleitungen zum Kühlen des Läufers unterzubringen.

Wenn sich der Turbinenläufer im Stillstand befindet und zwei Schaufeln eine senkrechte Stellung einnehmen,

wird das Gewicht des Kranzes 9 von zwei Zugankern 14 aufgenommen, wobei der obere Zuganker auf Druck und der untere Zuganker auf Zug beansprucht wird. Bei der oberen Schaufel verhindert dann das in der erwähnten Weise in der Schaufel vorgesehene Lager ein Ausknicken des oberen Zugankers. Wenn die Schaufeln ihre 45°-Stellung einnehmen, wird das Gewicht des Laufkranzes 9 von allen vier Zugankern aufgenommen.

Während des Betriebs der Turbine, d. k, wenn der Läufer durch Wasser angetrieben wird, wird die Antriebskraft in der erwähnten Weise durch die Schaufeln 2 auf den Kranz 9 übertragen, und der Kranz kann sich gegenüber jeder Schaufel 2 in radialer Richtung bewegen, da die Zuganker 14 elastischer sind als die Schaufeln. Somit können thermische Beanspruchungen und Fliehkräfte ausgeglichen werden, ohne daß eine Überbeanspruchung der Schaufeln oder des Kranzes in radialer Richtung eintritt, und der Kranz kann seine kreisrunde Form im wesentlichem beibehalten, so daß es möglich ist, den Spalt zwischen dem Laufrad und dem damit zusammenarbeitenden Ständer zu verkleinern.

Wenn es aus hydraulischen Gründen erwünscht ist, einen Teil der Schaufel 2 so dünn auszubilden, daß es unmöglich ist, die Längsbohrung 12 vorzusehen, kann man den Zuganker gemäß F i g. 5 in einem Schlitz der Schaufel anordnen, wobei der Schlitz auf beiden Seiten mit Hilfe dünner Deckplatten 19 verkleidet wird, so daß die Schaufelflächen keine Unterbrechungen aufweisen; wenn der Durchmesser des Zugankers zum Befestigen des Kranzes 9 im Vergleich zur Dicke der Schaufel zu groß wird, ist es möglich, den Zuganker 14 im Bereich des Schlitzes abzuflachen und seinem Durchmesser im Bereich des Brückenansatzes 6 gemäß Fig.4 so zu vergrößern, daß er der größeren Querschnittsabmessung des abgeflachten Abschnittes entspricht In diesem Fall ist es möglich, den Zuganker 14 vom äußeren Ende der Schaufel 2 aus in die Schaufel einzuführen, ohne daß es erforderlich ist, den Durchmesser der Bohrung 12 im dickeren Teil der Schaufel in der Nähe eines die Schaufel mit der Nabe 3 verbindenden Schaufelflansches 20 zu vergrößern. Nach dem Einführen der Zugstange können dann die Deckplatten 19 an der Schaufel befestigt werden.
Zwar wurde die Erfindung vorstehend an Hand einer Rohrturbine mit festen Schaufeln beschrieben, doch läßt sich die Erfindung auch bei Kaplanturbinen bzw. bei Turbinen mit verstellbaren Läuferschaufeln anwenden, bei denen es erforderlich ist, den Anstellwinkel der Schaufeln gegenüber dem Wasserstrom zu verändern.

In diesem Fall ist die Schaufel um den Zuganker 14 drehbar.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Laufrad für eine Rohrturbine, bei der die Turbinenleistung direkt auf das auf dem Laufradau-Benkranz sitzende Polrad eines Generators übertragen wird, und Laufradaußenkranz und Laufradnabe über Zuganker verbunden sind, die sich durch radiale Kanäle der Schaufeln erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufradaußenkranz (9) in Umfangsrichtung und in axialer Richtung formschlüssig gegenüber den radial äußeren Enden

(5) sämtlicher Schaufeln (2) abgestützt ist

2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußeren Enden (5) der Schaufeln einstückig hiermit geformte brückenartige Ansätze

(6) mit einer Vertiefung tragen, in die ein rohrförmiger Ansatz (7) des Laufradaußenkranzes (9) eingreift, der einen Zuganker (14) führt