DE707840C

DE707840C - Water turbine or pump with radial and axial or only radial or axial mounted impeller rim

Info

Publication number: DE707840C
Application number: DEF87170D
Authority: DE
Inventors: Arno Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1939-07-22
Filing date: 1939-07-22
Publication date: 1941-07-05

Description

Wasserturbine oder Pumpe mit radial und axial oder nur radial oder axial gelagertem Laufradkranz Beim Bau von Wasserkraftanlagen mit von dem Turbinen- oder Pumpenlaufradkranz getragenen umlaufenden Polen der elektrischen Maschine bereitet es Schwierigkeiten, bei Aggregaten mit großem Laufraddurchiiiesser und großem Laufradge-wicht die Wellenlage-.rung so zu gestalten, daß, keine nacht-eilige Beeinflussung in'der Triebwasserführung eintritt und daß, die Pendelungen am Laufradkranz die Betriebs-weise des Aggregats nicht stören. Man hat deshalb Ausführungen solcher Turbinen und Pumpen entwickelt, bei denen auf eine zentrische Lagerung des Lauf -rades ganz verzichtet ist und das Rad nur an seinem die umlaufenden Pole der elektrischen Maschine tragenden Außenkranz, auf Rollen geführt, umläuft. Diese Art der Laufradlagerung ist aber nur für solche Turbinen-oder Pumpenaggregate geeignet, bei denen Z> 21 ,ein verhältnismäßig geringer Lagerdruck und eine geringe Umfangsgeschwindigkeit: an den Lagerstellen des Außenkranzes vorhanden ist. Damit war bislang die Anwendung der wellenlosen Laufräder auf solche Aggregate mit verhältnismäßig.geringer Leistung beschränkt.Water turbine or pump with radial and axial or only radial or axial mounted impeller rim When building water power plants with rotating poles of the electrical machine carried by the turbine or pump impeller rim, it is difficult to fix the shaft position in units with large impeller diameters and large impeller weights to be designed in such a way that no late-night influence occurs in the headwaters and that the oscillations on the impeller rim do not interfere with the operation of the unit. For this reason, designs of such turbines and pumps have been developed in which a central bearing of the impeller is completely dispensed with and the wheel rotates only on its outer rim, which supports the rotating poles of the electrical machine, on rollers. This type of impeller bearing is only suitable for those turbine or pump assemblies in which Z> 21, a relatively low bearing pressure and a low circumferential speed are present at the bearing points of the outer rim. This means that until now the use of shaftless impellers has been limited to such units with relatively low power.

Nach der Erfindung findet eine Lagerung auf das wellenlose, mit Außenkranz versehenQ Laufrad einer Wasserturbine "oder Pumpe Anwendung, wie sie bei Wellenlagerungen zur Aufnahme des Axialdrucks in ihrem grundsätzlichen Aufbau bekannt ist. Die an dem Laufradkranz, von dem die erzeugte Energie abgenommen bzw. dem die Antriebsenergie unmittelbar zugeführt wird, angeordnete Lagerung wird aus mehreren mit abgestuften Geschwindigkeiten ineinanderlaufenden Gleitringen oder Bü#chsen gebildet. Dadurch sind die Umfaiigsgeschwindigkeiten an den Lagerflächen zwischen den GleitrIngen oder Büchsen in bekannter Weise gestafielt, und es ist möglich, an jeder der in einer Vielzahl -zu einer Lagerstelle gehörenden Lagerflächen die Reibung bziv. den Lagerdruck besser zu beherrschen. Durch die Anwendung der bekannten gestaffelten Lagerung auf das wclleiilose Laufrad einer Wasserturbine o Pumpe pena--i-c--ateii kann selbst -rößter bei Leistung, Turbinen also o 'r it P' -rof.'"em Durchmesser des Laufrades, auf ei zentrische Lagerung für das Laufrad verzichtet werden. Dabei ist es gleichgültig, ob es sich um axiale oder radiale Lagerung oder C b um gleichzeiti-- beide Lagerungsarten für das Laufrad einer Wasserturbine oder Pumpe handelt.According to the invention, a bearing is used on the shaftless impeller of a water turbine or pump provided with an outer rim, as is known in its basic structure for shaft bearings for absorbing the axial pressure The drive energy is supplied directly, the arranged bearing is formed from several sliding rings or bushes that run into one another at graduated speeds. As a result, the circumferential speeds on the bearing surfaces between the sliding rings or bushes are stafielt in a known manner, and it is possible to use a large number of each of them -Bearing surfaces belonging to a bearing point to better control the friction or bearing pressure. By applying the known staggered bearing to the wclleiilose impeller of a water turbine or similar Pump pena - ic - ateii can itself -rösser at power, turbines so o 'r it P' -rof. '"em diameter of the impeller, on a centric storage for the impeller can be dispensed with. It does not matter whether it is axial or radial bearing or C b is simultaneous - both types of bearing for the impeller of a water turbine or pump.

Für die Erreichung der gewünschten Staffelung in der Beanspruchung der Lagerstellen Z, c jeder L2gerung müssen zwischen den einzelnen Gleitrin-en oder Büchsen Relativgesch-wi-id.i1-11-eiten vorhanden sein. Diese Geschwindi-keiten könneti hydraulisch durch die Adhüsion an den Laufflächen zwischen den Ringen oder Büchsen beeinflussende Stertermittel oder durch die Benutzung von Schmier--iiitte7ii unterschiedlicher Viscosität für die Lp-erflächen einer La-erstelle erreicht wer-den. In order to achieve the desired gradation in the stress on the bearing points Z, c of each bearing, relative speeds must be present between the individual sliding rings or bushes. These speeds can be achieved hydraulically through the adhesion to the running surfaces between the rings or bushings, or through the use of lubricants of different viscosity for the surfaces of a surface .

Die an sich bekannte mechanische Kupplung zur Erzielung der Relativgeschwindig-Izeiten wird man bei der Verwendung der erfindtin-s-emäß an-eordneten Gleitringe oder Büchsen zweckmäßig so ausbilden, daß auf die Ring- oder Büchsenstirnseiten Bremseinrichtungen, beispielsweise gegen die Stirnseiten gepreßte Rollen oder zwangsläufig in die verzahnten Stirnseiten der Ringe oder Büchsen eingreifende ZahnradÜbersetzumgen, einwirken.The known mechanical coupling for achieving the relative speed I times one becomes when using the slide rings or bushings arranged according to the invention expediently designed so that braking devices, For example, rollers pressed against the end faces or inevitably in the toothed ones The end faces of the rings or bushings, engaging gearwheels, act.

Uni immer vorhandene Bearbeitungsungenaui-II-eiten an den La-erlaufflächen der einzelnen Lagerstellen auszugleichen, wird man bei Benutzung einer hydraulischen Kupplung z. D. mittels zwischen die einzelnen La-erstellen gepreßten Schmieröls o.dgl. den Druckfür ede Lagerstelle regelbar vorsehen. Bei großen Durchmesserunterschieden zwischen den einzelnen Lagerstellen eines Lagers wird Z, z71 es zweck-mäßi sein, die an den Stirnseiten der einzelnen Büchsen oder Rin-e anlie-eiiden, als Bremsen wirkenden Rollen o.d-I. vorzusehen, um dadurch diedurchdieGrößenunterschiede der einzelnen Lagerflächen bedingten, die -Mitnahme bewirkenden Reibungswiderstände auszugleichen.Uni to compensate always existing machining inaccuracies on the La-erlaufflächen the individual bearing points. D. by means of lubricating oil or the like pressed between the individual La-create. provide adjustable pressure for each bearing point. In the case of large differences in diameter between the individual bearing points of a bearing, it will be expedient to attach the rollers od-I, which act as brakes, to the end faces of the individual bushings or rings. in order to compensate for the frictional resistance caused by the differences in size of the individual bearing surfaces.

'\'eben den bereits erwähnten Zahnradüber-SCtZtlll-Cn zwischen den Rin-en oder Büchsen zur Erzielung der an-estrebten Relativ-,a,esch-iviiidi,-;1,-eiten können auch zwischen je zwei benachbarten Büchsen oder Ringen Wälzkörper vorgesehen sein, die in bekannter Weise die Umfangsgeschwindigkeit zwischen l# C ihren zu verschiedenen La-erkörpern gehören-I e den Wälzflächen herabsetzen. - Selbstverständlich kann auch bei Benutzung mechanischer Kupplungsmittel zwischen den zu einer Lagerstelle gehörenden Büchsen oder C, t gen in Stelle der bremsenden Wirkung Erzielung der gewünschten Relativge- hwindigkeiten auf einzelne oder alle Büch- Kii oder Ringe eine die Drehzahlstaffelunz gewährleistende antreibende Wirkung ausgeübt werden.'\' just the already mentioned gear wheel over-SCtZtlll-Cn between the rings or bushings to achieve the desired relative, a, esch-iviiidi, -; 1, sides can also roll elements between each two adjacent bushings or rings be provided, which in a known manner reduce the peripheral speed between l # C their bodies belonging to different La-I e the rolling surfaces. - Of course, even when using mechanical coupling means between the bushings or C, t in place of the braking effect Achieving the desired relative speed to individual or all book Kii or rings a the speed graduation ensuring driving effect can be exercised.

Das Ausführungsbeispiel der Zeichnung zeigt die gleichzeitige axiale und radiale Lagerung eines wellenlosen Turbinenaggregats mit Laufradaußenkranz und daran angeordneten umlaufenden Polen einer elektrischen Maschine.The embodiment of the drawing shows the simultaneous axial and radial bearing of a shaftless turbine unit with an outer wheel rim and rotating poles of an electrical machine arranged thereon.

Der Laufradkranz a ist beiderseitig mit einer Ringfläche b für das Radiallager und einer solchen Fläche c für das Axiallager versehen. jedes dieser Lager wird von mehreren Ringen d, (12, d, aus Lagermaterial gebildet, die untereinander mit verschiedenen Geschwindigkeiten, zufolge des zwischen die benachw barten Lagerflächen eingepreßten Schmieröls als hydraulisches Kupplungsmittel, mitgenommen werden. e, e, sind die zu den Lagerstellen führenden ölzuleitungen, und f ist die beiden Lagerstellen einer Laufradseite gemeinsame Olabflußleitung, die an den 01-sammelraum g angeschlossen ist. Die Ringe d, bis d,1 werden in Aussparungen des den Lagerträger bildenden Triebwasserführungsrohres h gehalten geführt. Den Spaltwasserzutritt zu den Lagern und den ölabfluß in das Triebwasser verhindert die Dichtung i. Die Dichtung k dient dazu, den Maustritt auch nach der Laufradaußenseite zu auszuschließen. 1 sind die vom Laufradkranz getragenen umlaufenden Pole der elektrischen Maschine, und m deutet dir Laufradschaufeln an.The impeller rim a is provided on both sides with an annular surface b for the radial bearing and such a surface c for the axial bearing. Each of these bearings is formed by several rings d, (12, d, made of bearing material, which are taken along with each other at different speeds as a result of the lubricating oil pressed between the adjacent bearing surfaces as hydraulic coupling means. e, e, are the ones leading to the bearing points oil supply lines, and f is the oil drainage line common to both bearing points on an impeller side, which is connected to the oil collecting chamber g . The rings d, to d, 1 are held in recesses in the headrace pipe h , which forms the bearing support The seal i prevents oil from draining into the headwater. The seal k serves to prevent the mouse from kicking on the outside of the impeller as well. 1 are the rotating poles of the electrical machine carried by the impeller rim, and m indicates impeller blades.

Durch die Ausbildung und Anordnung der Lagerung an dem Laufradkranz gemäß der Erfindung wird eine besonders gute und pendelungsfreie Führung des Kranzes erzielt, die die Anwendung verstellbarer Laufradschaufeln bei Turbinen mit unmittelbarer Kraftzufuhr oder Kraftabnahme am Laufradkranz auch bei großen und schweren Laufrädern gestattet.Through the design and arrangement of the storage on the wheel rim According to the invention, a particularly good and oscillation-free guidance of the ring is achieved achieved that the use of adjustable impeller blades in turbines with direct Power supply or power take-off at the wheel rim even with large and heavy wheels allowed.

Claims

PATLINT A N SPORTS -. i. Water turbine or pump with radial and axial or radial or axial mounted impeller rim, from which the generated energy is taken or to which the drive energy is supplied directly, characterized by the use of several sliding rings or bushes that run into one another with graduated jewelery formed camps.

2. Water turbine or pump according to claim i, characterized in that the relative ge§ch # vindi, -keit, s between the individual slip rings or bushings hydraulically due to the adhesion control means influencing the running surfaces between the rings or bushing rope or mechanically by braking devices acting on the ring or sleeve end faces, for example against the front sides pressed rollers, or inevitably through into the toothed end faces of the rings or bushes engaging gear ratios can be achieved.