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Turbine oder Pumpe, bei der das Laufrad mit einem Außenkranz versehen
ist Es sind Turbinen und Pumpen bekannt, bei," denen das Laufrad mit einem Außenkranz
versehen ist, der einen umlaufenden Teil des Wasserführungsrohres bildet und bei
denen an den beiderseitig des Laufradaußenkranzes vorhandenen Spalten Spaltverringerungsvorrichtungen
angeordnet sind, an die sich Ringräume als Spaltwassersammelschalen anschließen.
Die verwendeten Spaltverringerungsvorrichtungen wirken derart, daß an den Spaltstellen
eine betriebsmäßig gut zu beherrschende Menge Spaltwasser hindurchtreten kann, welches
auf die von den Außenkranzstirnseiten und der Spattverringerungsvorrichtung gebildeten
Spaltbegrenzungsflächen eine schmierende und kühlende Wirkung ausübt. Zur Erzielung
eines Druckausgleichs in den beiderseitig des Laufradaußenkranzes vorhandenen Spalten
hat man An-Qrdnungen gewählt, bei denen im Laufradaußenkranz Kanäle vorgesehen sind,
die beide Spalte miteinander verbinden. Die Kanäle liegen mit ihren Ein- und Austrittsöffnungen
innerhalb des Bereichs des Wasserführungsrohres, welches durch die spaltverringernden
Vorrichtungen nach außen abgeschlossen werden soll. Auch ist es bekannt, die Wirkung
des Saugrohres zur Abführung des Spaltwassers aus den ober- und unterwasserseitig
an den Laufradkranz angeschlossenen Spaltwasserfangschalen zu benutzen. Es sind
Leitungen vorhanden, die die beiden Fangschalen miteinander verbinden. Das sich
in der unterwasserseitigen Fangschale sammelnde Spaltwasser wird dann durch eine
in das Saugrohr mündende Leitung abgesaugt.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Turbine oder Pumpe, bei der das
Laufrad mit einem
Außenkranz versehen ist, der einen umlaufenden
Teil des Wasserführungsrohres bildet, und bei der an den beiderseitig des Laufradaußenkranzes
vorhandenen Spalten Spaltverringerungsvorrichtungen angeordnet sind, an die sich
Ringräume als Spaltwassersammelschalen anschließen, von denen der saugseitige Ringrauen
an den in der Saugzone des Wasserführungsrohres liegenden Spalt zwischen Außenkranz
und feststehendem Wasserführungsrohrteil Angeschlossen ist. Durch die Lage des saugseitigen
Spaltes fehlt an dieser Spaltstelle die von dem Spaltwasser an den Spaltflächen
auszuübende kühlende und schmierende NVirkung, und es sind zur Vermeidung der sich
daraus ergebenden Nachteile erfindungsgemäß außerhalb der beiderseitigen Spaltverringerunässtellen
des Außenkranzes an die Spalte angeschlossene, den Spaltwassersammelschalen vorgeordnete
Druckausgleichsräume angeordnet, die miteinander verbunden zur Abführung des druckseitig
austretenden Spaltwassers durch den saugseitigen Spalt in das Saugrohr dienen. Dadurch,
daß die Ab-
führung des Spaltwassers unter Ausnutzung der Wirkung des an das
Laufrad angeschlossenen Saugrohres durch den saugseitigen Spalt erfolgt, ist erreicht,
daß auch an dieser Stelle die sonst fehlende kühlende und schmierende Wirkung an
den Spaltflächen durch das in das Saugrohr abgeführte Spaltwasser eintritt.
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Bevorzugt ist der Aufbau der mit Laufradaußenkranz versehenen Turbinen
und Pumpen so getroffen, daß der Außenkranz. gleichzeitig den Polradkranz einer
dem Laufrad unmittelbar zugeordneten elektrischen Maschine bildet. Für solche Turbinen-
oder Pumpenaggregate ergibt sich bei der Verwirklichung des Erfindungsgedankens
noch der besondere Vorteil,-daß das in die saugseitige Fangschale aus der druckseitigen
Fangschale abzuführende Wasser zur Abführung der Verlust-«-ärme aus der elektrischen
Maschine mitbenutzt «-erden kann. Zur Erzielung einer solchen Wirkung wird man vorteilhafterweise
das Gehäuse der elektrischen Maschine an seinen Verbindungsstellen mit den feststehenden
Wasserführungsrohrteilen so gestalten, daß es die Spaltwassersammelschalen und die
Druckausgleichsräume mitbildet und mit Verbindungskanälen zwischen den beiderseitigen
Druckausgleichsräumen versehen ist.
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Für die Vermeidung eines Wasseraustritts an der saugseitigen Spaltstelle
aus dem diese Stelle nach außen abschließenden Ringsammelraum in dem Bereich der
elektrischen Maschine wird man an der Verbindungsstelle zwischen dem feststehenden
und umlaufenden Teil dieses Sammelraumes besondere Vorkehrungen treffen. Es ist
z. B. möglich, an dieser Verbindungsstelle eine Labyrinthdichtung vorzusehen oder
durch Zuordnung von hintereinandergeschalteten Fangschalen für das Spaltwasser für
eine betriebsunschädliche Abführung des austretenden Überschußwassers zu sorgen.
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Für die Wirkung der den Spaltwassersammelschalen vorgeordneten Druckausgleichsräume
ist es von besonderem Vorteil, wenn jeder der Druckausgleichsräume an die Spaltwassersammelschalen
über einen Ringspalt geringster Breite angeschlossen ist, der von einem axialen
Ringansatz des Laufradkranzes und von einem radialen Ringansatz des feststehenden
-Wasserführungsrohrteiles gebildet wird. Es ergibt sich dadurch ein stark gedrosselter
Abfluß des Spaltwassers aus den Druckausgleichsräumen in die Spaltwassersammelschalen,
ohne daß für das Erzielen dieser Wirkung besondere Einrichtungen vorgesehen sein
müssen. Durch den gedrosselten Abschluß ergibt sich der Vorteil, daß auch an dem
saugseitigen Spalt genügend Spaltwasser für die Kühlung der Spaltflächen vorhanden
ist und betriebsmäßig an dieser Stelle in das Wasserführungsrohr gesaugt wird.
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Durch die Verwirklichung des Erfindungsgedankens ist es möglich geworden,
den Gesamtwirkungsgrad eines Turbinen- oder Pumpenaggregats zu verbessern, und dieser
Gedanke eignet sich somit bevorzugt für seine Anwendung bei in Unterwasserkraftwerken
eingebauten Turbinenaggregaten mit von dem L aufradaußenkranz als Träger der umlaufenden
Pole der elektrischen Maschine gebildeten umlaufenden Triebwasserführungsrohrteil.
Solche Unterwasserkraftwerke sind an sich bekannt, und ihre besonderen Merkmale
bestehen darin, daß in einem Wehrkörperbauwerk über die Staubreite verteilt mehrere
Maschinenaggregate zur Wasserkraftausnutzung angeordnet sind und dieTriebwasserführung
srohre zusammen mit den Leerschüssen oder Grundablässen von dem Wehrkörperrbauwerk
mitgebildet werden. Die so geschaffene Kraftanlage ist vermittels eines an der t1%
ehrkörperkrone angeordneten verstellbaren Stauorgans, z. B. vermittels Überfallklappen,
auch während des Betriebes der Anlage überflutbar. Die bei der Erstellung solcher
Kraftwerke bevorzugte Verwendung von Maschinenaggregaten mit einem vom Laufradkranz
gebildeten umlaufenden Teil des Triebwasserführungsrohres erfährt durch die Anwendung
des Erfindungsgedankens noch eine weitere Auszeichnung.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
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u ist das Laufrad einer Turbine, dessen Außenkranz b einen umlaufenden
Teil des Triebwasserführungsrohres bildet und gleichzeitig die umlaufenden Pole
c der diesem
Kranz unmittelbar zugeordneten elektrischen Maschine
trägt. d ist der Ständer dieser elektrischen Maschine. Zwischen dem Außenkranz b
und dem oberwasserseitigen Triebwasserführungsrohrteil e ist der Spalt
f vorhanden, an den sich in Hintereinanderschaltung die Spaltwassersammelräume
g und h anschließen. i ist der saugseitige Spalt zwischen dem Außenkranz b und dem
Saugrohrteil h. Die auf dieser Seite an den Spalt angeschlossenen Sammelräume '
für das Spaltwasser sind mit l und m bezeichnet. Das Gehäuse der elektrischen
Maschine zt ist mit Kanälen o versehen, die die SpaItwassersammelräume g und l miteinander
verbinden, wodurch diese Räume g und L als Druckausgleichsräume zwischen dem im
Druckbereich des Wasserführungsrohres liegenden Spalt f und dem im Saugbereich liegenden
Spalt i wirken. p sind Rohrstücke, die, an den Kanal o angeschlossen, die Sammelräume
h und in durchsetzen und zur direkten Zuleitung des Spaltwassers in den Raum
Laus dem Raum g dienen. Die beiderseitig hintereinandergeschaltet angeordneten Spaltwassersammelräume
g, lt und 1, m sind gegeneinander so abgeschlossen, daß in den zweiten Sammelraum
nur noch ein geringer Teil des Spaltwassers eintritt. Dieses Spaltwasser wird aus
diesem Raum in bekannter Weise durch nicht dargestellte Leitungen abgeführt. Das
sich in dem Raum l durch Zuführung aus der Leitung o-p ansammelnde Spaltwasser wird
zum größten Teil durch den Spalt i in das Saugrohr der Turbine abgeleitet, und es
wirkt in bekannter Weise kühlend und schmierend auf die Flächen der Spaltstellen.