ES2280271T3 - Turbogenerador hidraulico. - Google Patents

Abstract

Generador hidráulico a turbinas con una rueda de turbina (41) y un generador (50), donde el generador (50) presenta un rotor (51) y un estator (54) con un bobina de excitación (55) que se dispusieron en una carcasa (15), y en donde el rotor (51) y la rueda de turbina (41) presentan un eje común (46), caracterizado porque el bobinado de excitación (55) del estator (54) se dispuso en sentido axial por fuera de la proyección radial del rotor (51) y porque el estator (51) presenta deflectores magnéticos con polos en forma de ganchos (56) que se guiaron axialmente dentro de la proyección radial del rotor (51).

Description

Turbogenerador hidráulico.

La invención se basa en un generador hidráulico a turbinas de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 1.

Estado de la técnica

Se conoce un generador hidráulico a turbinas del tipo usual en el rubro del documento US-PS 4 740 725. El generador hidráulico a turbinas presenta una rueda de turbina que es propulsada por un medio hidráulico que fluye. En un eje de la rueda de turbina está asentado un rotor, en forma de un imán permanente bipolar. Se guió en forma radial un estator con sus deflectores magnéticos alrededor de la cámara que aloja el rotor. Los deflectores magnéticos guían el flujo magnético hacia un núcleo, provisto de un bobinado de excitación, ubicado radialmente al lado del rotor.

La dificultad en tales generadores hidráulicos a turbinas radica en que el estator, que contiene el bobinado de excitación, no debe tener contacto con el medio hidráulico y, por lo tanto, requiere un cierre hermético de la turbina. Cada sellado entre la cámara de turbinas y la cámara de rotor implica pérdidas por fricción, de modo que el rotor de modo adecuado no está sellado respecto de la cámara de turbinas y por lo tanto también se carga con el medio hidráulico. La cámara de rotor y la cámara de estator por lo tanto se componen de piezas de carcasa que deben garantizar un sellado hermético.

En el documento DE-A1-195 05 698 también se revela un generador hidráulico a turbina conforme el estado de la técnica.

Es objeto de la presente invención, crear un generador hidráulico a turbinas compacto y de fácil montaje.

Ventajas de la invención

El generador hidráulico a turbinas según la invención con las propiedades caracterizantes de la reivindicación 1, presenta la ventaja que su construcción es compacta y que sus distintas partes pueden unirse a través de pasos de montaje sencillos. Por ejemplo no es necesario un repintado a elevado costo de los deflectores magnéticos y del bobinado de excitación del estator. La forma de construcción compacta permite que las distintas partes pueden ubicarse mediante un sencillo montaje en una única cámara.

Con las medidas indicadas en las subreivindicaciones es posible realizar ventajosas conformaciones ulteriores y mejoras del generador hidráulico a turbinas según la invención. Es posible realizar un sellado hermético de la cámara de rotor que contiene líquido respecto de la cámara de estator mediante una sencilla tapa separadora fabricada de un material plástico. Mediante la conformación de un asiento para el eje en la tapa separadora se asegura además que el eje no requiera un sellado adicional. Por lo tanto, no se requiere selladuras para las piezas en rotación.

Figura

Se representa un ejemplo de realización de la invención en las Figuras y se explica en mayor detalle en la siguiente descripción.

En ellas se muestra:

Figura 1 una representación en corte a través de una guarnición con un generador hidráulico a turbinas según la invención,

Figura 2 una representación en corte ampliada del detalle A en la Figura 1,

Figura 3 una vista de planta sobre un estator del generador a turbinas según la invención, y

Figura 4 una representación en corte según la línea IV-IV en la Figura 3.

Ejemplo de realización

En la Figura 1, se muestra una representación en corte a través de una guarnición 10, por ejemplo, en un ramal de conducto 14 que transporta agua. La guarnición 10 presenta una carcasa de conducción 11 en forma tubular con una sección 12 del lado del ingreso del flujo y una sección 13 de lado de la salida del flujo, así como una carcasa del generador 15. En la carcasa de conducción 11 se dispuso una válvula de estrangulación 18 sobre la que actúa un resorte a presión 17, la que en relación con la presión, libera el flujo al abrir una válvula de salida no representada aquí en el ramal del conducto. El sentido de flujo del agua se representó mediante flechas.

En la carcasa de conducción 11, se previó además una entrada bypass 21 y una salida bypass 22, que llevan a un bypass 30 ubicado por ejemplo en un fondo de la carcasa del generador 15. La válvula de estrangulación 18 en ese caso se reguló de modo tal que pueda fluir una cantidad de caudal mayormente constante a través del bypass 30. En la carcasa del generador 15 se dispuso un generador 50 propulsado por una turbina 40 con un rotor 51 y un estator 54.

La turbina 40 presenta una rueda de turbina 41 con paletas de turbina 42, donde las paletas de turbina 42 se ubican en el plano del bypass 30 y cuyo ancho se corresponde en lo esencial a la altura del bypass 30. En la carcasa de conducción 11 se conformó una hendidura 24 con un agujero ciego 25, donde en la hendidura 24 se inserta una sección inferior de la rueda de turbina 41. En el agujero ciego 25 se dispuso un asiento 44 para un eje fijo 46. En el eje 46 se colocaron dos cojinetes 47, unidos de modo no girable con la rueda de turbina 41. En una sección superior de la rueda de turbina 41 se fijó además un imán permanente 52 como rotor 51. El imán permanente 52 se imantó en forma radial en por ejemplo 16 polos. La rueda de turbina 41 está aojado por lo tanto junto con el imán permanente 52 en forma girable sobre el eje fijo 46. Pero también es factible unir la rueda de turbina 41 y los imanes permanentes 52 en forma no girable con el eje 46 y colocar el eje 46 de modo girable.

La carcasa del generador 15 se realizó con una cámara 32 para el asiento del generador 50. La cámara 32 se dividió en una cámara del lado del estator 34 y una cámara del lado del rotor 35. En la cámara 32 se dispuso de modo no girable el estator 54 con un bobinado de excitación 55 y con deflectores magnéticos con polos en forma de ganchos 56. La disposición del estator 54 se realiza en ese caso en sentido axial por encima del rotor 52, de modo que el bobinado de excitación 55 se ubica esencialmente por fuera de la proyección radial del imán permanente 52 y por ello no se encuentra en la proximidad inmediata de las líneas de campos magnéticos formadas por los polos del imán permanente 52.

Los deflectores magnéticos con polos en forma de gancho 56 se colocaron en cada caso por el polo norte y el polo sur del sentido de bobinado radial del bobinado de excitación 55 con secciones axiales 58 en dirección axial. A causa de ello, las líneas de los campos magnéticos del imán permanente 52 cortan los deflectores magnéticos con polos en forma de gancho 56 y guían la corriente magnética hacia el bobinado de excitación 55, en el que se induce una correspondiente tensión alterna que es conducida mediante conexiones 59 hacia un usuario (Figuras 3 y 4).

La cámara del lado del estator 34 y la cámara del lado del rotor 35 son separadas mediante una tapa separadora no magnética 60 que por ejemplo se fabricó de material plástico. La tapa separadora 60 presenta una sección axial 61, una primera sección radial 62, una segunda sección radial 63 en forma de brida, así como un asiento 65 para el eje 46, insertándose el asiento 65 en una abertura 57 del estator 54. De ese modo está sellado el eje 46 respecto de la cámara del lado del estator 34. La sección axial 61 se extiende a lo largo de las secciones axiales 58 de los deflectores magnéticos con polos en forma de gancho 56.

En la carcasa del generador 15 se conformó un fondo interno 67 con una hendidura anular 68. En la hendidura anular 68 se encuentra una junta 69. Para sellar la cámara del lado del rotor 35, la sección en forma de brida 63 de la tapa separadora 60 se apoya sobre la junta 69. En ese caso se previó un casquillo 71, que se deslizó dentro de la cámara 32 y oprime la sección 63 contra la junta 69. El sellado permite que la cámara del lado del rotor 35 pueda cargarse con agua. Por lo tanto en el presente generador a turbinas, se requiere solamente un sellado hacia el estator 54. Debido a que el eje 46 se ubica en el asiento 65 de la tapa separadora 60, además no se requieren juntas para piezas en rotación.

Para fijar el casquillo 71, la cámara 32 en su sección superior presenta una rosca 73, en la que puede enroscarse una tapa 75 que también se proveyó de una rosca. Al enroscar la tapa 75 se presiona el casquillo 71 contra la segunda sección radial 63 de la tapa separadora 60 y se logra así el sellado descrito entre la cámara del lado del rotor 35 y la cámara del lado del estator 34.

Para proteger el estator de la humedad además es factible, prever en la tapa 75 una abertura para ingresar una resina polimérica que luego se esparce por encima de la tapa separadora 60 y de ese modo rodea el bobinado de excitación 55.

El ejemplo de realización que se describió permite una forma de construcción compacta de un generador a turbinas, estando ubicadas las distintas partes mediante un sencillo montaje en una única cámara.

Claims (9)

1. Generador hidráulico a turbinas con una rueda de turbina (41) y un generador (50), donde el generador (50) presenta un rotor (51) y un estator (54) con un bobina de excitación (55) que se dispusieron en una carcasa (15), y en donde el rotor (51) y la rueda de turbina (41) presentan un eje común (46), caracterizado porque el bobinado de excitación (55) del estator (54) se dispuso en sentido axial por fuera de la proyección radial del rotor (51) y porque el estator (51) presenta deflectores magnéticos con polos en forma de ganchos (56) que se guiaron axialmente dentro de la proyección radial del rotor (51).

2. Generador hidráulico a turbinas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el estator (54) se dispuso en una cámara de carcasa (34) que está separada herméticamente de otra cámara de carcasa (35) mediante una tapa separadora (60).

3. Generador hidráulico a turbinas de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la tapa separadora (60) presenta una sección radial en forma de brida (63), con la que puede realizar una conexión sellada entre la carcasa (15) y la tapa separadora
(60).

4. Generador hidráulico a turbinas de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque en la cámara de la carcasa (34) se dispuso un casquillo (71) que presiona sobre la sección radial en forma de brida (63).

5. Generador hidráulico a turbinas de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque los deflectores magnéticos con polos en forma de ganchos (56) presentan secciones que se extienden en forma axial (58), que se extienden entre la carcasa (15) y la tapa separadora (60).

6. Generador hidráulico a turbinas de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque en la carcasa (15) se dispuso un casquillo (71) y porque las secciones que se extiende en forma axial (58) de los deflectores magnéticos (56) se extienden entre el casquillo (71) y la tapa separadora (60).

7. Generador hidráulico a turbinas de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la tapa separadora (60) presenta un asiento (65) para el eje (46).

8. Generador hidráulico a turbinas de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el eje (46) se dispuso fijo en la carcasa (15) y en la tapa separadora (60) y porque el rotor (51) y la rueda de turbina (41) se colocaron de modo girable en el eje (46).

9. Generador hidráulico a turbinas de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el eje (46) se colocó en forma girable en la carcasa (15) y en la tapa separadora (60) y porque el rotor (51) y la rueda de turbina (41) se dispusieron de modo no girable en el eje (46).