DE2557990C3 - Francisturbine, Francispumpturbine, oder Francispumpe - Google Patents

Francisturbine, Francispumpturbine, oder Francispumpe

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Kurt Dipl.-Ing. 7980 Ravensburg Baumann
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Sulzer Escher Wyss GmbH
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Escher Wyss GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • F16C32/0662—Details of hydrostatic bearings independent of fluid supply or direction of load
    • F16C32/0666—Details of hydrostatic bearings independent of fluid supply or direction of load of bearing pads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/06—Bearing arrangements
    • F03B11/063—Arrangements for balancing axial thrust
    • F03B11/066—Arrangements for balancing axial thrust in vertical axis machines
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Description

Die Erfindung betrifft eine Francisturbine, Francispumpturbine, oder Francispumpe, mit einem Laufrad großen Durchmessers.
Bei solchen bekannten hydraulischen Maschinen ist das Laufrad fest mit einer Welle verbunden, und die Welle ist gegenüber dem Fundament, d. h. im Laufradgehäuse oder anderen mit dem Fundament fest verbundenen Teilen gelagert. Bei großen Anlagen mit sehr großen Laufraddurchmesser ist es schwierig, das Laufrad sicher zu zentrieren und erschütterungsfrei zu lagern.
Für Kreiselpumpen ist in der DD-PS 19 040 die Lehre gegeben, die übliche fliegende Lagerung des Laufrades zn vermeiden, d. h. das Laufrad auch an der Unterwasserseite zu lagern. Dabei ist auch das Lager an der Unterwasserseite als Rollenlager ausgebildet Eine solche Lagerung eignet sich nicht für größere Maschinen.
ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Francisturbine oder einer derartigen hydraulischen Maschine, also einer großen Maschine mit einem Laufrad großen Durchmessers das Laufrad sicher und einwandfrei zu lagern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Laufrad in an sich bekannter Weise in seinem Umfangsbereich miuels einer Radiallagerung gegenüber dem Fundament gelagert ist, und daß die Radiallagerung mit einer Ringfläche des Laufrades zusammenarbeitende Lagerschuhe aufweist, die mittels eines hydraulischen Stellmotors gegenüber dem Fundament gelagert sind, wobei der Stellmotor zur Einstellung des Lagerschuhs radial zum Laufrad dient.
Auf diese Weise wird eine Radiallagerung erzieli, die das Laufrad sicher lagert, die aber bei Durchmesseränderungen des Laufrades infolge von Fliehkräften oder Temperaturänderungen anpassungsfähig ist.
In der Zeichnung, anhand welcher die Erfindung näher erläutert wird, ist ein Ausführungsbeispiel des M Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 einen vertikalen Axialschnitt durch eine Francisturbine,
F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II in F i g. 1. und J5 F i g. 3 bis 5 je einen einem Ausschnitt aus F i g. 2 entsprechenden Schnitt durch einen Lagerschuh in größerem Maßstab.
Die dargestellte Francisturbine weist ein mit einem Außenkra.iz 1 versehenes Laufrad 2 auf, welches auf einer Welle 3 befestigt ist und eine nichtgezeichnete elektrische Maschine antreibt. Das Laufrad 2 ist in seinem Umfangsbereich, d. h. an seinem Außenkranz 1 mit einer Radiallagerung 4 gegenüber dem Fundament versehen.
Die Radiallagerung 4 des Außenkranzes 1 weist mit einer Ringfläche des Außenkranzes zusammenarbeitende Lagerschuhe 5 auf, die mittels eines hydraulischen Stellmotors 6 gegenüber dem Fundament, d. h. in einer Wand 7 des Laufradgehäuses gelagert sind. Der so Stellmotor 6 dient zur Einstellung des Lagerschuhs 5 radial zum Laufrad 2.
Die radial zum Laufrad einstellbaren Lagerschuhe 5 können verschieden ausgebildet sein.
Ein ausführlicher in Fig.3 dargestellter Lagerschuh 5' ist als Zentrierlager ausgebildet. Sein Stellmotor 61 weist eine Vorrichtung 8 auf, die den Druck im Stellmotor 61 beim Zusammendrücken des Stellmotors erhöht und umgekehrt, so daß die Stützkraft des Lagerschuhs 51 mit dem Zusammendrücken des Stellmotors wächst.
Die Vorrichtung 8 besitzt eine Druckmittelquelle 9 konstanten Druckes, die über eine mit einem Ventil 10 versehene Leitung 11 mit dem Druckraum des Stellmotors 61 verbunden sind. Weiter besitzt die Vorrichtung 8 eine die Zusammendrückung des Stellmotors 61 messende Steuervorrichtung 13 die das Ventil 10 so steuert, daß sich der Druck im Stellmotor 61 bei Zusammendrücken des Stellmotors erhöht und
jmgekehrL Ein weiteres Ausführungsbeispiel fur ein solches Zentrierlager ist in der CH-PS 5 79 723 beschrieben.
Ein näher in F i g. 4 dargestellter Lage-schuh 52 ist als Schwebe-Dämpfungslager ausgebildet Sein Stellmotor S3 weist eine Vorrichtung 14 auf, die bei langsamen Bewegungen des Stellmotors β2 den Druck im Stellmotor konstant hält, bei plötzlichem Zusammendrücken des Stellmotors β2 aber den Druck im Stellmotor erhöht, so daß die Stützkraft des Lagerschuhs S2 bei langsamen Bewegungen des Lagerschuhs gleichgroß bleibt, bei schneller Belastung des Lagerschuhs aber zunimmt.
Die gezeigte Vorrichtung 14 besitzt eine Druckmittelquelle 15, die Druckmittel konstanten Drucks liefert, und eine die Druckniittelquelle 15 mit dem Druckraum des Stellmotors 62 verbindende und eine Drosselstelle 16 aufweisende Leitung.
Ein in Fig.5 dargestellter Lagerschuh 53 ist als Schwebelager ausgebildet, bei dem ein Stellmotor 63 eine den Druck im Stellmotor konstant haltende Vorrichtung 17 aufweist, so daß die Stützkraft des Lagerschuhs 53 bei allen radialen Stellungen des Lagerschuhs gleichgroß ist Die Vorrichtung 17 weist eine Druckmittelquelle 18 konstanten Drucks auf, die über eine Leitung mit dem Druckraum des Stellmotors 63 verbunden ist. Ein Ausführungsbeispiel für ein solches Schwebelager ist in der CH-PS 5 60 334 beschrieben.
Bei allen Lagerschuhen führen von dem Druckraum der Stellmotoren 61 bis 6s Drosselkanäle 19 in Lagertaschen 20 der zur hydrostatischen Lagerung des Außenkranzes 1 dienenden Lagerfläche der Lagerschuhe. Alle gezeigten Lagerschuhe sind schwenkbar gegenüber dem Fundament ausgebildet Dazu sind der Kolben und der Zylinder der Stellmotoren schwenkbar ineinander gelagert.
Wie in Fig. 2 gezeigt, sind drei als Zentrierlager ausgebildete Lagerschuhe 51 über den Umfang des Außenkranzes 1 gleichmäßig verteilt angeordnet
ίο Diesen Zentrierlagern 5: jeweils radial gegenüberliegend sind drei als Schwebe-Dämpfungslager ausgebildete Lagerschuhe 52 über den Umfang des Außenkranzes 1 gleichmäßig verteilt angeordnet
Die Zentrierlager 51 sichern eine genaue Zentrierung
Η des Außenkranzes 1 und damit des Laufrads 2 der hydraulischen Maschine. Die Schwebe-Dämpfungslager 52 fangen beispielsweise beim Anlaufen oder Abstellen des Maschinensatzes auftretende Radialstöße auf.
Bei schräger oder horizontaler Achse des Laufrads können die Schwebelager 53 zur Aufnahme des Gewichtsanteils oder des Gewichts des Laufrades dienen. Sie werden dazu in nach oben weisenden Stützrichtungen angeordnet.
Beim Ausführungsbeispiel ist die Radiallagerung am .'3 unterwasserseitigen Ende des Außenkranzes 1 angebracht. Sie könnte aber beispielsweise auch am größten Umfang cies Laufrades 2, d. h. am oberwasserseitigen Ende des Außenkranzes 1 oder am Umfang der Nabenscheibe 12 angeordnet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Francisturbine, Francispumplurbine, oder Francispumpe, mit einem Laufrad großen Durchmessers, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad in an sich bekannter Weise in seinem Umfangsbereich mittels einer Radiallagerung gegenüber dem Fundament gelagert ist, und daß die Radiallagerung mit einer Ringfläche des Laufrads zusammenarbeitende Lagerschuhe aufweist, die mittels eines hydraulischen Stellmotors gegenüber dem Fundament gelagert sind, wobei der Stellmotor zur Einstellung des Lagerschuhs radial zum Laufrad dient.
2. Francisturbine, Francispumpturbine, oder Francispumpe, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei zumindest angenähert gleichmäßig über den Umfang des Außenkranzes verteilt angeordnete Lagerschuhe als Zentrierlager ausgebildet sind, bei denen der Stellmotor eine Vorrichtung aufweist, die den Druck im Stellmotor bei Zusammendrücken des Stellmotors erhöht und umgekehrt, so daß die Stützkraft des Lagerschuhs mit dem Zusammendrücken des Stellmotors wächst
3. Francisturbine, Francispumpturbine, oder Francispumpe, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei mindestens angenähert gleichmäßig über den Umfang des Außenkranzes verteilt angeordnete Lagerschuhe als Schwebe-Dämpfungslager ausgebildet sind, bei denen der Stellmotor eine Vorrichtung aufweist, die bei langsamen Bewegungen des Stellmotors den Druck im Stellmotor konstant hält, bei plötzlichem Zusammendrücken des Stellmotors aber den Druck im Stellmotor erhöht, so daß die Stützkraft des Lagerschuhs bei langsamen Bewegungen des Lagerschuhs gleichgroß bleibt, bei schneller Belastung des Lagerschuhs aber zunimmt.
4. Francisturbine, Francispumpturbine, oder Francispumpe, nach Anspruch 1, für ein Laufrad mit schräger oder horizontaler Achse, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Lagerschuh als Schwebelager ausgebildet ist, bei dem der Stellmotor eine den Druck im Stellmotor konstant haltende Vorrichtung aufweist, so daß die Stützkraft des Lagerschuhs bei allen radialen Stellungen des Lagerschuhs gleichgroß ist.
5. Francisturbine, Francispumpturbine, oder Francispumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschuhe schwenkbar gegenüber dem Fundament ausgebildet sind.
6. Francisturbine, Francispumpturbine, oder Francispumpe, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben und der Zylinder des Stellmotors schwenkbar ineinander gelagert sind.
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US3644053A (en) * 1970-07-17 1972-02-22 English Electric Co Ltd Water turbines

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DE2557990A1 (de) 1977-10-20

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