ES2280271T3 - Turbogenerador hidraulico. - Google Patents
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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.
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.
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.
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).
(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).
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