NO329650B1 - Fremgangsmåte og anordning for å motvirke slitasje fra partikkelholdig drivvann i et løpehjul - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og anordning for å motvirke slitasje fra partikkelholdig drivvann i et løpehjul (4) i en vannturbin (1) hvor løpehjulet (4) omfatter en løpehjulshub (16) og en skovl (18), eller en løpehjulshub (16), en skovl (18) og en løpehjulsring (20) og hvor skovlen (18) er festet til løpehjulshubben (16) i et første innfestingsområde (22), eller skovlen (18) er festet til løpehjulshubben (16) i et første innfestingsområde (22) og til løpehjulsringen (20) i et andre innfestingsområde (24), og hvor fremgangsmåten omfatter: - å fremføre en tilførselskanal (40) for renere vann enn drivvannet til i det minste det første innfestingsom rådet (22) eller det andre innfestingsområdet (24) og - å lede vann som er renere enn drivvannet til å strømme over i det minste en andel av skovlens (18) overflate.

Description

FREMGANGSMÅTE OG ANORDNING FOR Å MOTVIRKE SLITASJE FRA PARTIKKELHOLDIG DRIVVANN I ET LØPEHJUL

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å motvirke slitasje fra partikkelholdig drivvann i et løpehjul. Nærmere bestemt dreier det seg om en fremgangsmåte for å motvirke slitasje fra partikkelholdig drivvann i et løpehjul i en vannturbin hvor løpe-hjulet omfatter en løpehjulshub og en skovl, eller en løpehjulshub, en skovl og en lø-pehjulsring, og hvor skovlen er festet til løpehjulshubben i et første innfestingsområde, eller skovlen er festet til løpehjulshubben i et første innfestingsområde og til løpehjulsringen i et andre innfestingsområde. Oppfinnelsen omfatter også en anordning for utøvelse av fremgangsmåten.

Med drivvann menes i denne sammenheng vann som strømmer gjennom turbinen for ved trykkfall å avgi energi i turbinen.

Vannturbiner utsettes for slitasje fra vann som strømmer gjennom turbinen. Turbiner som tilføres elvevann slites typisk betydelig mer enn turbiner som tilføres vann fra et reservoar. Årsaken er at elvevann ofte inneholder betydelige mengder sand.

Selv om slitasjeproblemene i større eller mindre grad gjelder for alle turbinarter, er Francisturbiner særlig utsatt. Francisturbiner er ofte utformet med fine spalter i tet-ninger mellom dreibare og stillestående komponenter.

Det viser seg også at betydelig slitasje kan oppstå ved innfestingen mellom fast sam-menkoplede komponenter. Selv en relativt liten slitasje i strømnmgsveier eller tet-ninger vil medføre en betydelig økning i turbulens og vannlekkasje med tilhørende reduksjon i virkningsgrad.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

Det er tilveiebrakt en fremgangsmåte for å motvirke slitasje fra partikkelholdig drivvann i et løpehjul i en vannturbin hvor løpehjulet omfatter en løpehjulshub og en skovl, eller en løpehjulshub, en skovl og en løpehjulsnng, og hvor skovlen er festet til løpehjulshubben i et første innfestingsområde, eller skovlen er festet til løpehjulshub-ben i et første innfestingsområde og til løpehjulsrmgen i et andre innfestingsområde og hvor fremgangsmåten kjennetegnes ved at den omfatter: - å fremføre en tilførselskanal for renere vann enn drivvannet til i det minste det første mnfestingsområdet eller det andre innfestingsområdet; og - å lede vann som er renere enn drivvannet til å strømme over i det minste en andel av skovlens overflate.

Renere vann kan med fordel også ledes til å strømme over en andel av løpehjulshub-bens overflate, nærmere bestemt den del som ifølge kjent teknikk utsettes for partikkelholdig vann. Det samme gjelder også for løpehjulsringen når den er tilstede.

Fremgangsmåten kan utøves ved hjelp av en anordning for å motvirke slitasje fra partikkelholdig drivvann i et løpehjul i en vannturbin hvor løpehjulet omfatter en løpe-hjulshub og en skovl, eller en løpehjulshub, en skovl og en løpehjulsnng, og hvor skovlen er festet til løpehjulshubben i et første innfestingsområde, eller skovlen er festet til løpehjulshubben i et første innfestingsområde og til løpehjulsringen i et andre innfestingsområde, og som kjennetegnes ved at en tilførselskanal for renere vann enn drivvannet er fremført til i det minste det første innfestingsområdet eller det andre innfestingsområdet.

Tilførselskanalen kan forløpe gjennom i det minste et øvre lokk eller et nedre lokk.

Normalt omfatter et løpehjul en flerhet med skovler.

Tilførselskanalen kan forløpe gjennom en første spalte som omkranser løpehjulshub-ben. Derved fordeles strømmen av renere vann, foruten til skovlene, over en relativt stor andel av løpehjulshubbens innvendige flate.

Tilførselskanalen kan forløpe gjennom en andre spalte som omkranser løpehjulsringen. Pa tilsvarende måte som beskrevet overfor, fordeles derved renere vann over en relativt stor andel av løpehjulsringens innvendige flate.

Tilførselskanalen kan forløpe gjennom en første åpning i løpehjulsringen. Tilsvarende kan den forløpe gjennom en andre åpning i løpehjulsringen. Disse første og andre ka-naler er innrettet til å munne ut ved i det minste den første innfestmg eller den andre innfetning i en posisjon langs skovlen.

Den første og den andre spalte kan være utformet med tilpasninger for å lede det renere vann til områder hvor en endret strømningsrate er ønskelig. For eksempel kan spaltenes tverrsnitt være ulikt langs spaltenes omkrets.

Det er innlysende for en fagmann at kombinasjoner av flere tilførselskanaler kan an-ordnes for å lede renere vann til flere posisjoner i løpehjulet.

Fremgangsmåten og anordningen i henhold til oppfinnelsen muliggjør beskyttelse av vitale komponenter i en Francisturbin fra urent drivvann og forlenger i betydelig grad komponentenes levetid.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket fremgangsmåte og utfø-relsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et snitt av en vannturbin som er forsynt med en tilførselskanal ifølge

oppfinnelsen;

Fig. 2 viser i større målestokk et utsnitt fra fig. 1; og

Fig. 3 viser det samme som i fig. 2, men i en alternativ utførelsesform.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en vannturbin av i og for seg kjent utførel-se som omfatter et turbinhus 2 og et løpehjul 4.

Turbinhuset 2 er bygget sammen av et ledeapparat 6 som omkranser løpehjulet 4, en stagring 8 og en spiraltromme 10 som omkranser ledeapparatet 6. Turbinhusets 2 utløp er koplet til et sugerør 12.

Løpehjulet 4, som er koplet til en løpehjulsaksling 14, omfatter en løpehjulshub 16, en flerhet med skovler 18 og en løpehjulsnng 20, se fig. 2. Overgangen mellom skovlene 18 og løpehjulshubben 16 utgjør et første innfestingsområde 22, mens overgangen mellom skovlene 18 og løpehjulsringen 20 utgjør et andre innfestingsområde 24.

Turbinhuset 2 omfatter et øvre lokk 26 og et nedre lokk 28, idet en øvre labynnttet-ning 30 er anordnet mellom løpehjulshubben 16 og det øvre lokk 26, mens en nedre labyrinttetning 32 er anordnet mellom løpehjulsringen 20 og det nedre lokk 28.

Betegnelsene øvre og nedre henfører seg til turbinen 1 i normal bruksstilling.

Et tilførselsrør 34 for renere vann forløper gjennom det øvre lokk 26 og det nedre lokk 28 til henholdsvis løpehjulshubbens 16 utside og løpehjulsringens 20 utside.

En ringformet første spalte 36 er tildannet mellom løpehjulshubben 16 og det øvre lokk 26, mens en ringformet andre spalte 38 er tildannet mellom løpehjulsringen 20 og det nedre lokk 28.

I dette foretrukne utførelseseksempel utgjør tilførselsrøret 34, den første spalte 36, den andre spalte 38 og eventuelle nngrom mellom løpehjulet 4 og turbinhuset 2 en tilførselskanal 40 for renere vann til løpehjulet 4.

Under drift strømmer renere vann via tilførselsrøret 34 og spaltene 36, 38 mn til løpe-hjulet 4 hvor det fordeles på overflaten av skovlene 18, løpehjulshubben 16 og løpe-hjulsringen 20. Det partikkelholdige drivvann hindres derved, i det minste delvis på en andel av løpehjulet 4, fra å komme i kontakt med materialet i løpehjulet 4.

I en alternativ utførelsesform, se fig. 3, er det anordnet en første åpning 42 i løpe-hjulshubben 16 for å kunne lede renere vann for eksempel til områder langs det første innfestingsområdet 22.

Tilsvarende er det anordnet en andre åpning 44 i løpehjulsringen 20 for å kunne lede renere vann for eksempel til områder langs det andre innfestingsområdet 24.

I denne alternative utførelsesform utgjør også tilførselsrørene 34 og åpningene 42 og 44 en del av tilførselskanalen 40.

Det renere vann kan for eksempel være renset vann fra samme kilde som drivvannet, eller vann fra en renere kilde.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for å motvirke slitasje fra partikkelholdig drivvann i et løpehjul (4) i en vannturbin (1) hvor løpehjulet (4) omfatter en løpehjulshub (16) og en skovl (18), eller en løpehjulshub (16), en skovl (18) og en løpehjulsnng (20), og hvor skovlen (18) er festet til løpehjulshubben (16) i et første innfestingsområde (22), eller skovlen (18) er festet til løpehjulshubben (16) i et første innfestingsområde (22) og til løpehjulsringen (20) i et andre innfestingsområde (24), karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter: - å fremføre en tilførselskanal (40) for renere vann enn drivvannet til i det minste det første innfestingsområdet (22) eller det andre innfestingsområdet (24) og - å lede vann som er renere enn drivvannet til å strømme over i det minste en andel av skovlens (18) overflate.

2. Anordning for å motvirke slitasje fra partikkelholdig drivvann i et løpehjul (4) i en vannturbin (1) hvor løpehjulet (4) omfatter en løpehjulshub (16) og en skovl (18), eller en løpehjulshub (16), en skovl (18) og en løpehjulsnng (20), og hvor skovlen (18) er festet til løpehjulshubben (16) i et første innfestingsområde (22), eller hvor skovlen (18) er festet til løpehjulshubben (16) i et første innfestingsområde (22) og til løpehjulsringen (20) i et andre innfestingsområde (24), karakterisert ved at en tilførselskanal (40) for renere vann enn drivvannet er fremført til i det minste det første innfestingsområdet (22) eller til det andre innfestingsområdet (24).

3. Anordning i henhold til krav 2, karakterisert ved at tilfør-selskanalen (40) forløper gjennom et øvre lokk (26).

4. Anordning i henhold til krav 2, karakterisert ved at tilfør-selskanalen (40) forløper gjennom et nedre lokk (28).

5. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at tilfør-selskanalen (40) forløper gjennom en første spalte (36) som omkranser løpe-hjulshubben (16).

6. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at tilfør-selskanalen (40) forløper gjennom en andre spalte (38) som omkranser løpehjuls-ringen (20).

7. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at tilfør-selskanalen (40) forløper gjennom en første åpning (42) i løpehjulshubben (16).

8. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at tilfør-selskanalen (40) forløper gjennom en andre åpning (44) i løpehjulsringen (20).