NO126949B - - Google Patents

Description

Kobling med forskyvbare tenner.

Oppfinnelsen angår en elektromoto-risk kobling for forbindelse og frigivelse av en pumpe f. eks. akkumuleringspumpe, og en vannturbin under drift ved fullt omdreiningstall av maskinenheten. Anordningen anvendes ved akkumuleringspumpe — maskinenhet til overføring av hydraulisk kraft i vannkraftverk, hvor vann-turbinen er forbundet med en synkron-generator som arbeider som asynkronmo-tor til tider utenfor hovedanvendelsen.

Hittil er der kjent flere forskjellige ut-førelser av koblinger mellom pumpe og turbin. Forbindelsen er utført horisontalt såvel som vertikalt, f. eks. som mekaniske, hydrauliske, faste eller elektromagnetiske koblinger. Disse koblinger har en rekke ulemper. Pumpen arbeider f. eks. ved fast forbindelse som ventilator, og dette betyr et stort energitap, slik at den samlede virk-ningsgrad av maskinenheten blir lav. Den hydrauliske forbindelse er vanligvis anordnet på den måte at der anvendes en Pel-ton-turbin som arbeider under det nederste vannivå, og dette krever en kostbar ut-pumping av vann fra turbinen. Ved mekaniske koblinger er det ved inn- og utkobling nødvendig å minske turbinens omdreiningstall til et minimum og deretter langsomt øke til fullt omdreiningstall igjen. Dette strider mot alle krav til innkobling under drift da synkronmaskinen, som er tilsluttet nettet, er fast koblet med turbinen og kommer ut av synkronisme. Elektromagnetiske koblinger kan ved store ytelser, slik som ved akkumuleringspumpe

-maskinenhet ikke anvendes. Oppfinnelsens vesen beror på at ten-

nenes forskyvningsinnretning er lagret i en elektromotors, særlig en synkronisert asyn-kronmotors rotor, som er forbundet med den drevne aksel. Overføringen av dreie-momentet skjer ved ytre og indre fortan-ninger på koblingshalvdelene og inn- og utkobling skjer hydraulisk ved hjelp av et differensialstempel og olje under trykk, som føres inn gjennom kanaler i pumpeakslen foran og bak stemplet.

Ved anordningen ifølge oppfinnelsen blir de nevnte ulemper overvunnet ved at den foreslåtte kobling kan overføre store ytelser, og inn- og utkobling av pumpen og turbinen er mulig ved fullt omdreiningstall med minimalt energiforbruk. Dessuten skjer innkobling ved synkront omdreiningstall, altså støtfritt.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningen.

Fig. 1 viser et aksialt snitt gjennom en

koblingsanordning ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser et sideriss av hele koblings-anordningen.

Den elektromotoriske kobling ifølge oppfinnelsen består fortrinnsvis av et to-delt rotorlegeme 1, som i sin øvre ende er forsynt med en sporkrans 2. Legemet 1 er utført som en arbeidssylinder i hvilken er anordnet et stempel 6 med to pådragsflater 3, 4. Flaten 3 er tilforordnet en tetnings-ring 5, og dens pådragsflate er mindre enn pådragsflaten 4. Flaten 4 er tilforordnet tetningsringer 7. I sporene i kransen 2 er forskyvbart anordnet en fortanning 8, som ved utkobling skyves inn i kransen 2, og ved innkobling skyves inn i tannkransen 9 på navet 10. Differensialstemplet 6 kan også være forsynt med dobbelt fortanning, eventuelt med en ytre og en indre fortanning, idet den ytre griper inn i fortanningen på pumpenavet 20, og den indre griper inn i fortanningen på turbinnavet 10. For å hindre spillerom er kransene 2 og 9 forsynt med fjærende kiler 11. Stemplet 6 har på sin underdel en tilførselsstang 12, som er forsynt med en aksial boring 13, gjennom hvilken olje under trykk tilføres flaten 3 gjennom kanaler 14 i stemplet 6. Stangen 12 forskyves fritt i en aksial boring 27 i akslen 15 og er i den indre ende forsynt med et stempel 16. Akselen 15 er i den del som befinner seg under stemplet 16 forsynt med en radial boring 17 gjennom hvilken olje under trykk ledes fra styrelageret 18 til flaten 3 på stemplet 6, og videre at trykkolje gjennom en radial boring 19 i akselen 15 bringes inn i det ringformede rom 27 mellom boringen i akslen 15 og stangen 12 og til flaten 4 på stemplet 6. Det delte legeme 1 av koblingen er forbundet med navet 20 ved hjelp av gjennomgående skruebolter 21. Forbindelsen mellom pumpeakslen 15 og navet 20 skjer på vanlig måte f. eks. ved hjelp av en mutter 22. Turbinakslen 23 er på lignende måte ved hjelp av en mutter 24 festet til navet 10. Det todelte legeme 1 av koblingen er forsynt med en krympering 25, som tjener til sammenpressing av de to halv-deler av legemet 1. Rundt krymperingen 25 er den aktive jerndel av rotoren anbragt, hvilken omgis av statoren 26. Stillingen av stemplet 6 i innkoblet og utkoblet tilstand angis av en viser 28, som betjenes av en stang 29. Rotoren 1 er vist i snitt og skra-vert. Tetningen i delingsplanet er ikke vist.

Sammenkoblingen av pumpen med turbinen resp. med synkrongeneratoren skjer ved at akslen 15 for den luftfylte, dvs. den vannfrie pumpe ved hjelp av rotoren 1 i asynkronmotoren under fullt omdreiningstall av generatoren, settes fra stillstand til suksessiv dreining og synkro-niseres etter at det fulle omdeiningstall er nådd. Turbinens nav 10 og rotoren 1 er anordnet overfor hverandre slik at ved fullt, synkront omdreiningstall befinner tennene 8 seg i stilling mot sporene i kransen 9. Innstillingen av tennene 8 mot sporene i kransen 9 kan også gjennomføres på annen måte, f. eks. ved forskyvning av den magnetiske akse i koblingselektromotoren. Etter å ha nådd fullt, synkront omdreiningstall blir forbindelsen utført på slik måte at trykkolje gjennom åpningene 19', 19 og gjennom det ringformede rom 27 til-føres flaten 4 på stemplet 6, slik at stemplet

6 trykkes med sin fortanning 8 inn i sporene i kransen 9. Således oppnås en fast forbindelse som er istand til å overføre et tilsvarende dreiemoment. Deretter blir asynkronmotoren koblet ut, pumpen luf-tes ut, dvs. den blir fylt med vann og maskinenheten blir satt i drift som pumpe-verk. Hvis det er nødvendig å stoppe pumpen, foretas det hele omvendt, dvs. pumpen fylles med luft, asynkronmotoren kob-les inn og trykkolje tilføres gjennom åpningene 17', 17 gjennom stangen 12 og videre gjennom kanalen 14 til flaten 3 på differensialstemplet 6. Derved blir stemplet 6 skjøvet ut av fortanningen 9 i sin nedre

stilling. Deretter blir asynkronmotoren koblet ut.

Oppfinnelsen kan også utføres slik at forskyvningen av stemplet 6 skjer gjennom den hule stang 12, som strekker seg gjennom hele pumpeakslen 15. Stangen er i sin nedre ende forsynt med en hydraulisk sy-linder og stempel, som forskyver stangen, slik at den føres fritt i boringen og trykkolje ledes til oversiden eller undersiden av stemplet som forårsaker forskyvningen.

Rotorlegemet 1 må da ikke være delt men kan bestå av ett stykke. Derved bortfaller krymperingen 25. Også stemplet 6 kan være utført på forskjelig måte, og dets forskyvning kan avvike fra den ovenfor beskrevne måte. Stangen 12 kan være i ett stykke med stemplet 6, men kan også være festet løsbart. I det tilfelle kan navet 20 på koblingen være forsynt med et innlegg, som muliggjør tilgang til røret 12. Denne anordning er best egnet når legemet 1 er fremstilt i ett enkelt stykke og muliggjør da en enkel demontering av koblingen. Legemet 1 og navet 10 kan også være således utformet at de to deler kan for-bindes fast med hverandre, f. eks. ved hjelp av skruer 30 og monteringsstifter, slik at utkoblingsmuligheten settes ut av kraft. Denne forbindelse har den fordel at i tilfelle vanskeligheter av en eller annen art, f. eks. ved beskadigelse av koblingen, utkobling av strømmen, manglende oljetrykk og lignende';kan der tilveiebringes en fast forbindelse av pumpen med turbinen.

Ved hjelp av oppfinnelsen oppnåes et vesentlig fremskritt overfor teknikkens stand, fremfor alt ved at der oppnåes at ved anvendelse av en synkronisert asyn-kronmotor får man en fullstendig støtfri,

rolig, hurtig og pålitelig forbindelse av

pumpen med turbinen ved fullt omdreiningstall av begge maskiner, idet overfør-ingen av den fulle belastning av maskinenheten først skjer ved en fast forbindelse mellom de to aksler. En videre fordel er at

den foreslåtte todelte utførelse av rotoren

1 og den demonterbare stang 12, mulig-gjør en montering og en demontering av

hele koblingen uten at turbinen og pumpen må demonteres. Koblingen utmerker

seg ved sin enkelhet, lette betjeningsmulig-het ved lavt oljetrykk. Tapene som følge av

utetthet bortfaller, og styringen av hele

innretningen kan gjennomføres automat-isk ved fjernbetjening. En videre grunn-leggende fordel ved innretningen er at den

muliggjør en vesentlig mer økonomisk tur-bindrift ved at ventilasjonstap av pumpen

bortfaller da den er koblet ut ved turbin-drift. En fordel ved innretningen er også

at koblingens elektromotor kan være av

liten ytelse da denne kun skal være istand

til å sette pumpen i rotasjon og er bare

i drift en ganske kort tid, dvs. inntil forbindelsen er opprettet.

Claims (5)

1. Koplingsanordning med forskyvbare

tenner, særlig for inn- og utskyvning under drift, karakterisert ved at tennenes (8) forskyvningsinnretning (6) er lagret i en elektromotors, særlig en synkronisert asyn-kronmotors rotor (1) som er forbundet med den drevne aksel (15).

2. Koplingsanordning ifølge påstand 1, karakterisert ved at rotoren (1) består av et to- eller flerdelt legeme som er forsynt med en for sammenspenning tjenende krympering (25) som danner rotorens (1) aktive jernkjerne.

3. Koplingsanordning ifølge påstand 1 og 2, karakterisert ved at tennenes (8) forskyvning skjer ved hjelp av et i rotoren (1) aksialt forskyvbart lagret differensialstempel (6) som forskyves på kjent måte, f. eks. ved hjelp av en hul stang (12) som i en ende er forsynt med et hjelpestempel (16).

4. Koplingsanordning ifølge påstand 3, karakterisert ved at den hule stang (12) er løsbart forbundet med differensialstemplet (6).

5. Koplingsanordning ifølge påstand-ene 1—4, karakterisert ved at differensialstemplet (6) er forsynt med dobbelt fortanning, en ytre og en indre fortanning, av hvilke den ytre griper inn i en fortanning på pumpenavet (20) og den indre griper inn i fortanningen på et turbinnav (10).