DE2821458A1 - HYDROELECTRIC MACHINE KIT - Google Patents
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Description
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Hydroelektrischer MaschinensatzHydroelectric machine set
Die Erfindung betrifft einen hydroelektrischen Maschinensatz mit einer elektrischen Maschine und einer Francismaschine, einer den Rotor der elektrischen Maschine und das Laufrad der Francismaschine aufweisenden rotierenden Einheit und einer Lagerung der rotierenden Einheit gegenüber dem Fundament des Maschinensatzes.The invention relates to a hydroelectric machine set with an electric machine and a Francis machine, a rotating one having the rotor of the electrical machine and the impeller of the Francis machine Unit and a bearing of the rotating unit opposite the foundation of the machine set.
Bei den bekannten derartigen Maschinensätzen ist das Laufrad der Francismaschine mit dem Rotor der elektrischen Maschine durch eine Welle verbunden, welche mittels hydrodynamischer Lager gegenüber dem Fundament gelagert ist.In the known machine sets of this type, the impeller of the Francis machine with the rotor of the electric one Machine connected by a shaft, which is supported by hydrodynamic bearings opposite the foundation is.
Je grosser nun der Maschinensatz wird, um so nachgiebiger wird er, so dass die biegekritischen Drehzahlen tiefer zu liegen kommen oder alle Materialstärken wesentlich vergrössert werden müssen. Damit wird schnell eine technische und wirtschaftliche Grenze für die Grosse des Maschinensatzes erreicht.The larger the machine set becomes, the more flexible it is it is so that the critical bending speeds come to lie lower or all material thicknesses need to be increased significantly. This quickly becomes a technical and economic limit for the large of the machine set reached.
Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, einen hydroelektrischen Maschinensatz zu schaffen, der wesentlich stabiler gebaut ist, so dass grössere Einheitsleistungen erreichbar sind. The inventor set himself the task of creating a hydroelectric machine set that essentially is built more stable, so that greater standard performance can be achieved.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit dem Grösserwerden des Maschinensatzes insbesondere die Kräfte sowie die Wege, auf denen diese Kräfte zwischen dem Rotorkranz der elektrischen Maschine, der gelagerten Welle und dem Laufschaufelkranz der Prancismaschine zu übertragen sind, grosser werden, und dass sich die Kräfte und Wege zwischen den Lagern und dem Fundament ebenso vergrössern.The invention is based on the knowledge that as the machine set increases, in particular the forces as well as the ways in which these forces between the rotor ring of the electrical machine, the supported shaft and to be transferred to the rotor blade ring of the Prancism machine are, become larger, and that the forces and paths between the bearings and the foundation also increase.
Die gestellte Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen hydroelektrischen Maschinensatz erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die rotierende Einheit im Umfangsbereich des Tragrings des Rotors und im Umfangsbereich des Laufrads jeweils mittels eines Kranzes von hydrostatischen Radiallagern gelagert ist.In the case of the hydroelectric machine set described at the outset, according to the invention, the task set is thereby achieved solved that the rotating unit in the circumferential area of the Support ring of the rotor and in the circumferential area of the impeller is mounted in each case by means of a ring of hydrostatic radial bearings.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Umfangsbereich des Tragrings des Rotors mit dem Umfangsbereich des Laufrads direkt mittels einer Hohlwelle verbunden ist.It is particularly advantageous if the circumferential area of the support ring of the rotor with the circumferential area of the Impeller is connected directly by means of a hollow shaft.
Um bei Maschinensätzen mit vertikal verlaufender Achse auch die Gewichtskräfte auf kürzestem Weg aufzunehmen, wird die rotierende Einheit im Umfangsbereich des Tragrings des Rotors und/oder im Umfangsbereich des Laufrads mittels eines Kranzes von hydrostatischen Axiallagern gelagert.In order to also absorb the weight forces in the shortest possible way in the case of machine sets with a vertical axis, the rotating unit becomes in the circumferential area of the support ring of the rotor and / or in the circumferential area of the impeller stored by means of a ring of hydrostatic axial bearings.
■Vorteilhafterweise wird der Rotor der elektrischen Maschine ringförmig ausgebildet.The rotor of the electrical machine is advantageously used ring-shaped.
Weiter ist es für den hydroelektrischen Maschinensatz vorteilhaft, die Uebergangsstellen zwischen den den Betriebswasserraum begrenzenden Wänden des Laufrads und den den Betriebswasserraum begrenzenden Wänden des stationären Oberwasserteils und/oder Unterwasser-It is also advantageous for the hydroelectric machine set, the transition points between the Walls of the impeller delimiting the process water space and the walls delimiting the process water space of the stationary upper water part and / or underwater
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teils der Francismaschine mittels einer hydrostatischen Dichtungsvorrichtung zu überbrücken.partly the Francis machine by means of a hydrostatic Bridge sealing device.
In der Zeichnung, anhand welcher die Erfindung näher erläutert wird, ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt.In the drawing, on the basis of which the invention is explained in more detail, is an embodiment of the subject matter of the invention shown in simplified form.
Die einzige Figur zeigt einen vertikalen Axialsehnitt durch einen hydroelektrischen Maschinensatz.The single figure shows a vertical axial section through a hydroelectric machine set.
Der dargestellte hydroelektrische Maschinensatz weist eine elektrische Maschine mit einem Stator 1 und einem Rotor 2 mit einem Tragring 2' für die Pole oder die Wicklung, sowie eine Francismaschine mit einem stationären Leitradkranz 3 und einem Laufrad 4 auf. Der Rotor 2 der elektrischen Maschine und das Laufrad 4 der Francismaschine gehören zur rotierenden Einheit des Maschinensatzes, die gegenüber einem Fundament 5 gelagert ist.The illustrated hydroelectric machine set has an electrical machine with a stator 1 and a Rotor 2 with a support ring 2 'for the pole or the Winding, as well as a Francis machine with a stationary idler rim 3 and an impeller 4. The rotor 2 of the electric machine and the impeller 4 of the Francis machine belong to the rotating unit of the machine set, which is mounted opposite a foundation 5.
Dabei ist die rotierende Einheit 2, 4 im Umfangsbereich des Tragrings 2' des Rotors 2 und im Umfangsbereich des Laufrads 4 jeweils mittels eines Kranzes von hydrostatischen Radiallagern 6 bzw. 7 gelagert.The rotating unit 2, 4 is in the circumferential area of the support ring 2 'of the rotor 2 and in the circumferential area of the impeller 4 each by means of a ring of hydrostatic Radial bearings 6 and 7 mounted.
Weiter ist der Umfangsbereich des Tragrings 2' des Rotors mit dem Umfangsbereich des Laufrads 4 direkt mittels einer Hohlwelle '8 verbunden.Next is the circumferential area of the support ring 2 'of the rotor connected to the circumferential area of the impeller 4 directly by means of a hollow shaft '8.
Auf diese Weise sind diejenigen Teile der rotierenden Einheit, in denen die Betriebskräfte auftreten, auf kürzestem Wege miteinander verbunden und ohne Umwege im Fundament gelagert. Dadurch wird der Maschinensatz sehr stabil und trotzdem leicht, was den Bau grössererIn this way those parts of the rotating unit in which the operating forces occur are on Connected to each other by the shortest possible route and stored in the foundation without any detours. This creates the machine set very stable and yet light, which makes the construction bigger
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Einheiten ermöglicht. Dadurch dass die Lager der rotierenden Einheit als hydrostatische Lager ausgebildet sind, bleiben auch die Reibungskräfte trotz der grösseren Lagerdurchmesser klein.Units enabled. Because the bearings of the rotating unit are designed as hydrostatic bearings, they remain also the frictional forces despite the larger bearing diameter small.
Beim Ausführungsbeispiel ist auch die Axiallagerung .der rotierenden Einheit 2, 4 im Umfangsbereich, d.h. im Umfangsbereich des Tragrings 2' des Rotors 2 durch einen Kranz von hydrostatischen Axiallagern 9 gebildet.In the exemplary embodiment, the axial bearing is .der rotating unit 2, 4 in the circumferential area, i.e. in the circumferential area of the support ring 2 'of the rotor 2 by a Ring formed by hydrostatic axial bearings 9.
Der Rotor 2 der elektrischen Maschine hat eine grosse zentrale Oeffnung, d.h. ist ringförmig ausgebildet, so dass lediglich die den Betriebswasserraum nach oben begrenzende Wand 10 des Laufrads 4 in den zentralen Bereich der rotierenden Einheit reicht.The rotor 2 of the electrical machine has a large central opening, i.e. it is ring-shaped, so that only the wall 10 of the impeller 4 delimiting the operating water space upwards into the central The area of the rotating unit is sufficient.
Die Uebergangsstelle zwischen der Wand 10 des Laufrads 4 und der den Betriebswasserraum nach oben begrenzenden Wand 11 des stationären Oberwasserteils, d.h. des Leitschaufelkranzes 3 ist mittels einer hydrostatischen Dichtungsvorrichtung 12 überbrückt. Gewünschtenfalls könnten solche hydrostatischen Dichtungsvorrichtung auch an den Uebergangsstellen I^ und 14 zwischen der äusseren Wand 15 des Laufrads 4 und den den Betriebswasserraum begrenzenden Wänden des stationären Oberwasserteils bzw. Unterwasserteils der Francismaschine angeordnet werden.The transition point between the wall 10 of the impeller 4 and the wall 11 of the stationary upper water part that delimits the operating water space at the top, i.e. the guide vane ring 3 is by means of a hydrostatic Sealing device 12 bridged. If so desired Such hydrostatic sealing devices could also be found at the transition points I ^ and 14 between the outer wall 15 of the impeller 4 and the walls of the stationary one that delimit the process water space Upper water part or lower water part of the Francis machine are arranged.
Die Francismaschine kann als Turbine, als Pumpe oder als Pumpturbine betrieben sein.The Francis machine can be operated as a turbine, a pump or a pump turbine.
Der Umfangsbereich des Laufrads 4 umfasst auch die Ringscheibe 15, und der Umfangsbereich des Tragrings 2' auch den Bereich der stirnseitigen Flanke des TragringsThe circumferential area of the impeller 4 also includes the annular disk 15, and the circumferential area of the support ring 2 'also the area of the front flank of the support ring
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und die daran anschiiessende Endpartie der Hohlwelle 8,and the adjoining end section of the hollow shaft 8,
Die die Hohlwelle 8 bildende Wand kann zylindermantelförmig
oder kegeistumpfmantelformig sein oder sich aus
zylindermantelförmigen und kegeistumpfmantelförmigen
Teilen zusammensetzen.The wall forming the hollow shaft 8 can be in the form of a cylinder jacket or a truncated cone or can be made up of a cylinder jacket and a truncated cone jacket
Put parts together.
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