DE633650C

DE633650C - Water turbine system with horizontally arranged turbine and vertical machine shaft as well as dammed inlet

Info

Publication number: DE633650C
Application number: DEE44763D
Authority: DE
Original assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken AG
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1933-08-31
Filing date: 1933-10-06
Publication date: 1936-08-04

Description

Wasserturbinenanlage mit waagerecht angeordneter Turbinen- und stehender Maschinenwelle sowie gestautem Einlauf Die Erfindung bezieht sich auf eine W asserturbinenanlage mit waagerecht angeordneter Turbinen- und stehender Maschinenwelle sowie mit gestautem Einlauf, bei der die Einlaufkammer in- ein Maschinenhaus eingebaut ist und die Turbinenwelle mit der getriebenen Welle annähernd einen rechten Winkel bildet. Derartige Anlagen eignen sich insbesondere für Verhältnisse, bei denen kleine Gefälle und große Wassermengen zur Verfügung stehen.Water turbine system with horizontally arranged turbine and standing Machine shaft and dammed inlet The invention relates to a water turbine system with horizontally arranged turbine and upright machine shaft as well as with stowed Inlet, in which the inlet chamber is built into a machine house and the turbine shaft forms approximately a right angle with the driven shaft. Such systems are particularly suitable for conditions with small slopes and large amounts of water be available.

Es ist bekannt, daß die baulichen Kosten für die Einlaufkammer und das Saugrohr einer Wasserkraftanlage mit gestautem Einlauf, bei welcher große Wassermengen zu verarbeiten sind, ein Mehrfaches derjenigen des turbinentechnischen Teiles betragen und dadurch in vielen Fällen- die Wirtschaftlichkeit .einer Anlage in Frage gestellt ist. Sind gleichzeitig die verfügbaren Gefälle klein, so tritt insofern eine -weitere Schwierigkeit ein, als bei der üblichen Aufstellung mit senkrechter Turbinenwelle die Saugrohrsohle sehr tief zu liegen kommt, was umfangreiche und teure Aushubarbeiten bedingt.It is known that the structural costs for the inlet chamber and the suction pipe of a hydropower plant with a dammed inlet, in which large amounts of water to be processed are a multiple of that of the turbine-technical part and thus in many cases the economic viability of a system is called into question is. If, at the same time, the available gradient is small, then another occurs Difficulty compared to the usual installation with a vertical turbine shaft the bottom of the suction pipe comes to lie very deep, which means extensive and expensive excavation work conditional.

Um dieser. Verhältnissen Rechnung zu tragen, ist bereits vorgeschlagen worden, den von einer in der Einlaufkammer angeordneten Turbine mit waagerechter Welle angetriebenen Generator gleichachsig zur Turbine außerhalb der Einlaufkammer aufzustellen. Diese Anordnung weist jedoch die Nachteile auf, daß der Generator unter dem Oberwasserspiegel liegt, was vom Standpunkt der Betriebssicherheit unerwünscht ist, und das Turbinenlager nicht jederzeit nachprüfbar ist. Ferner wird bei dieser Anordnung die Turbinenwelle verhältnismäßig lang, so daß sich für diese große Torsionsbeanspruchungenergeben. Werden dagegen die Turbine und die von ihr angetriebene Maschine, vorzugsweise ein Generator, senkrecht zueinander angeordnet, damit der Generator über dem Oberwasserspiegel liegt, so ergeben sich für die Einlaufkammer und das Saugrohr verwickelte und daher teure Bauformen.To this. It has already been proposed to take account of the circumstances been made by a turbine arranged in the inlet chamber with a horizontal Shaft driven generator on the same axis as the turbine outside the inlet chamber to set up. However, this arrangement has the disadvantages that the generator is below the headwater level, which is undesirable from the point of view of operational safety and the turbine bearing cannot be checked at any time. Furthermore, this Arrangement, the turbine shaft relatively long, so that this results in great torsional stresses. On the other hand, the turbine and the machine driven by it, preferably a Generator, arranged perpendicular to each other, so that the generator is above the headwater level is, so result for the inlet chamber and the suction pipe tangled and therefore expensive designs.

Die Wasserturbinenanlage nach vorliegender Erfindung unterscheidet sich von diesen bekannten Ausführungsformen dadurch, daß ein in an sich bekannter Weise die Lager der Turbinenwelle, die Turbinenwelle und ein Zwischengetriebe aufnehmendes geschlossenes Gehäuse von kleinstem hydraulischem Widerstand, dessen. Achse, mit der Turbinenachse zusammenfallend, annähernd in Richtung der Mittelachse der Einlaufkammer und das Saugrohres verläuft, durch einen gleichzeitig die getriebene Welle aufnehmenden Einsteigeschacht von gleichfalls kleinstem hydraulischem Widerstand zugänglich ist. Bei sog. Stromturbinen, d. h. Turbinen, bei denen die Energie strömender Gewässer ausgenutzt wird, ist schon vorgeschlagen worden, die Lager der Turbinenwelle, die Turbinendelle und ein Zwischengetriebe in einem Gehäuse unterzubringen, -das sich aus einem als Einlauftrichter und einem als Saugrohr dienenden Teil zusammensetzt und von dem die Turbine betätigenden Wasser durchströmt wird. Dabei sind die waagerechte Turbinenwelle und eine getriebene Welle ebenfalls in einem Winkel zueinander angeordnet, und die Achsen des Einlauftrichters und des Saugrohres verlaufen gerade, in Richtung der Turbinenachse.The water turbine system according to the present invention is different differs from these known embodiments in that a known per se Way the bearings of the turbine shaft, the turbine shaft and an intermediate gear receiving closed housing of the smallest hydraulic resistance, whose. Axis, with coinciding with the turbine axis, approximately in the direction of the central axis of the inlet chamber and the suction pipe runs through a shaft that simultaneously receives the driven shaft Manhole is also accessible from the smallest hydraulic resistance. at so-called power turbines, d. H. Turbines that utilize the energy of flowing water has already been proposed, the bearings of the turbine shaft, the turbine dents and to accommodate an intermediate gear in a housing, which consists of a Inlet funnel and a part serving as a suction pipe and of which the turbine-actuating water is flowed through. Here are the horizontal turbine shaft and a driven shaft also arranged at an angle to each other, and the Axes of the inlet funnel and the suction pipe are straight, in the direction of the Turbine axis.

Beim, Gegenstand vorliegender Erfindung ,handelt es sich -jedoch um eine von den Stromturbinen abweichende Turbinenart, da bei Turbinen- mit gestautem Einlauf die Einlaufkammer in ein Maschinenhaus eingebaut ist und ein Gefälle, also nicht lediglich die Fließgeschwindigkeit strömender Gewässer, auszunützen ist. When, subject of the present invention is -jedoch a deviating from the power turbines of turbine, since the turbine with accumulated running the inlet chamber is installed in a nacelle and a slope, so not only the flow rate of flowing water, is exploiting.

Eine Ausführung einer Wasserturbinenanlage nach vorliegender Erfindung bedingt auf dem Gebiete der Wasserturbinenanlage - mit gestautem Einlauf eine überraschende Kostensenkung- Der Grund hierfür ist darin zu suchen, daß sich einfache - Formen für - die Einlaufkammer und das Saugrohr ergeben, so daß mit billigen Verschalungen auszukommen ist. Die Form der Saugkammer ist auch vom. Festigkeitsstandpunkt aus, da sie einen kreisförmigen Querschnitt hat, also nahezu selbsttragend ist, günstig: Auch die Aushubarbeiten lassen sich auf ein Mindestmaß beschränken. Da ferner das Zwischengetriebe unmittelbar in das geschlossene Gehäuse, das auch die übrigen Triebteile der Turbine enthält, verlegt ist, ergibt sich eine gedrängte Bauart, welche die Turbinenwelle kurz und dünn zu bemessen gestattet. Im Falle einstellbarer Laufschaufeln läßt sich mit kurzem Reguliergestänge und infolgedessen ohne Z-#Äischenlagerung auskommen. Schließlich sind die Lager der Turbinenwelle, die Turbinenwelle selbst und das Zwischengetriebe durch den Einsteigeschacht jederzeit zugänglich.An embodiment of a water turbine system according to the present invention conditionally in the field of water turbine systems - with a dammed inlet a surprising one Cost reduction - The reason for this is to be found in the fact that there are simple forms for - the inlet chamber and the suction pipe result, so that with cheap cladding is to get by. The shape of the suction chamber is also dated. Strength point of view, because it has a circular cross-section, i.e. is almost self-supporting, favorable: The excavation work can also be kept to a minimum. Since further that Intermediate gear directly into the closed housing, which also includes the other drive parts the turbine contains, is relocated, there is a compact design, which the Turbine shaft allowed to be short and thin. In the case of adjustable blades can be done with a short regulating rod and consequently without a Z-bearing get along. After all, the bearings of the turbine shaft are the turbine shaft itself and the intermediate gear is accessible at all times through the manhole.

Auf der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i einen teilweisen 'senkrechten Längsschnitt durch die Turbinenanlage mit gestautem Einlauf und Fig.2 einen teilweisen Schnitt nach der Linie II-Ii der Fig. i.The drawing shows, for example, an embodiment of the subject matter of the invention Illustrates, namely Fig. i shows a partial 'vertical longitudinal section through the turbine system with dammed inlet and FIG. 2 a partial section along the line II-Ii of FIG.

i bezeichnet das Laufrad und 8 die Welle einer Wasserturbine. Beide haben eine waagerechte Drehachse. Dem Laufrad z . wird das Wasser durch eine Leitvorrichtung 2 zugeführt. 5 ist eine in ,ein Maschinenhaus eingebaute Einlaufkammer. In dieser Kammer 5 ist ein geschlossener Hohlkörper 3 angeordnet, ;der sich an die Laufradnabe anschließt und gegen den Eintritt des Wassers hin erstreckt sowie die Lager der Turbinenwelle 8, diese Welle selbst und ein Zwischengetriebe i2 aufnimmt. Die Achse des Hohlkörpers 3, der mehrfach unterteilt ist und seinerseits durch Stützen 4 (Fig.2) in der kreisförmigen Einlaufkammer 5 getragen wird, fällt mit der Turbinenachse zusammen und verläuft in Richtung der Mittelachse der Einlaufkammer 5 und des Saugrohres 6, d. h. die Mittelachsen der Kammer 5 und des einen waagerechtenSohlenverlauf aufweisendenSaugrohres 6 bilden die Verlängerung der Mittelachse der Turbinenwelle B. Der Hohlkörper 3 wird ferner durch einen Einsteigeschacht 7 gehalten, durch den das Innere des geschlossenen Hohlkörpers 3 zugänglich ist. Die Formen des Hohlkörpers 3 sowie die des Einsteigeschachtes 7 sind so gewählt, daß diese Teile 3, 7 dem durchströmenden Wasser den geringsten hydraulischen Widerstand entgegensetzen. Die Einlaufkammer 5 und das Saugrohr 6 verlaufen unmittelbar von der Turbine aus von einem kreisförmigen Querschnitt konisch aus, wobei der Auslaufquerschnitt kreisförmig, rechteckig oder sonstwie geeignet geformt sein kann. Die Energie des durchströmenden Wassers wird von der Turbinenwelle 8 mittels des Getriebes 12 auf eine senkrechte Welle 9 übertragen, die ihrerseits die Antriebswelle .eines Stromerzeugers i o bildet. Der Einsteigeschacht 7 umschließt gleichzeitig einen Teil dieser getriebenen Welle 9. Das Innere des Hohlkörpers 3 ist durch den Einsteigeschacht 7 zugänglich.i denotes the impeller and 8 the shaft of a water turbine. Both have a horizontal axis of rotation. The impeller z. gets the water through a guide device 2 supplied. 5 is an inlet chamber built into a machine house. In this Chamber 5, a closed hollow body 3 is arranged, which is attached to the impeller hub adjoins and extends against the entry of the water as well as the bearings of the Turbine shaft 8, this shaft itself and an intermediate gear i2. The axis of the hollow body 3, which is divided several times and in turn by supports 4 (Fig. 2) is carried in the circular inlet chamber 5, coincides with the turbine axis together and runs in the direction of the central axis of the inlet chamber 5 and the suction pipe 6, d. H. the central axes of the chamber 5 and of the suction pipe, which has a horizontal sole course 6 form the extension of the central axis of the turbine shaft B. The hollow body 3 is also held by a manhole 7 through which the interior of the closed Hollow body 3 is accessible. The shapes of the hollow body 3 and those of the manhole 7 are chosen so that these parts 3, 7 the water flowing through the least oppose hydraulic resistance. The inlet chamber 5 and the suction pipe 6 run conically from a circular cross-section directly from the turbine off, the outlet cross-section being circular, rectangular or otherwise suitable can be shaped. The energy of the water flowing through is taken from the turbine shaft 8 transmitted by means of the gear 12 to a vertical shaft 9, which in turn the drive shaft .ein power generator i o forms. The manhole 7 encloses at the same time part of this driven shaft 9. The interior of the hollow body 3 is accessible through the manhole 7.

Die Einlaufkammer, das Saugrohr, das die Turbine tragende Gehäuse, dessen Stützen und der Einsteigeschacht aus Blech lassen sich als einbaufertiges Ganzes herstellen, das keinerlei Verschalungen für die Herstellung des baulichen Teiles erfordert. Dadurch ist es auch möglich, die Dauer zur Erstellung einer solchen Wasserkraftanlage in hohem Maße zu verkürzen. Die beschriebene Ausführung ist insbesondere für Überseeanlagen geeignet, bei denen verwickelte Bauformen nach Möglichkeit vermieden werden müssen.The inlet chamber, the suction pipe, the casing supporting the turbine, its supports and the manhole made of sheet metal can be finished as ready-to-install Manufacture a whole that does not have any formwork for the manufacture of the structural Part requires. This also makes it possible to set the duration for creating such a To shorten hydropower plant to a large extent. The embodiment described is particular Suitable for overseas systems, where complex designs are avoided if possible Need to become.

Anstatt dem Saugrohr einen waagerechten Sohlenverlauf zu geben, kann es gegebenenfalls auch mit geringer Neigung ausgeführt werden. Die Achse der Turbinenwelle kann sowohl in senkrechter als auch waagerechter Richtung in bezug auf die Achse des Saugrohres und der Einlaufkammer geringe Ablenkungen auf-weisen, ohne daß dadurch bau-Iicherseits wesentliche Verwicklungen bedingt werden.Instead of giving the suction tube a horizontal sole, you can it may also be carried out with a slight incline. The axis of the turbine shaft can in both vertical and horizontal directions with respect to the axis of the suction pipe and the inlet chamber have slight deflections without this Significant entanglements are caused on the building side.

Claims

PATENT CLAIMS. i. Hydro turbine system with horizontally arranged Turbine and stationary machine shaft as well as a jammed inlet with the inlet chamber is built into a machine house and the turbine shaft with the driven shaft approximately forms a right angle, characterized in that an in per se known way the bearings of the turbine shaft, - the turbine shaft and an intermediate gear receiving closed housing of the smallest hydraulic resistance, whose Axis, coinciding with the turbine axis, 'approximately in the direction of the central axis the inlet chamber and the suction pipe - runs through one at the same time the driven one Shaft receiving manhole of also the smallest hydraulic resistance is accessible. z. Water turbine plant according to claim i, characterized in that that the inlet chamber, the suction pipe, the housing supporting the turbine, its supports and the manhole are made of sheet metal as a ready-to-install whole.