Claims (5)
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
1. Hydroelektrischer Maschinensatz, welcher eine elektrische Maschine mit einem Rotor und eine Francismaschine aufweist, wobei der Rotor der elektrischen Maschine und das Laufrad der Francismaschine einer rotierenden Einheit angehören, welche an einem dem Maschinensatz zugeordneten Fundament gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Einheit (2,4) im Umfangsbereich eines Tragringes (2 ) des Rotors (2) und im Umfangsbereich des Laufrades (4) jeweils mittels eines Kranzes von hydrostatischen Radiallagern (6,7) gelagert ist.1. Hydroelectric machine set, which has an electric machine with a rotor and a Francis machine, the rotor of the electric machine and the impeller of the Francis machine belonging to a rotating unit, which is mounted on a foundation assigned to the machine set, characterized in that the rotating unit (2,4) is mounted in the peripheral area of a support ring (2) of the rotor (2) and in the peripheral area of the impeller (4) by means of a ring of hydrostatic radial bearings (6,7).
2. Hydroelektrischer Maschinensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsbereich des Tragringes (2 ) des Rotors (2) mit dem Umfangsbereich des Laufrades (4) direkt mittels einer Hohlwelle (8) verbunden ist.2. Hydroelectric machine set according to claim 1, characterized in that the peripheral area of the support ring (2) of the rotor (2) is connected to the peripheral area of the impeller (4) directly by means of a hollow shaft (8).
3. Hydroelektrischer Maschinensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Einheit (2,4) zusätzlich im Umfangsbereich des Tragringes (2') des Rotors (2) und/oder im Umfangsbereich des Laufrades (4) mittels eines Kranzes von hydrostatischen Axiallagern (9) gelagert ist.3. Hydroelectric machine set according to Claim 1, characterized in that the rotating unit (2,4) is additionally supported in the peripheral area of the support ring (2') of the rotor (2) and/or in the peripheral area of the impeller (4) by means of a ring of hydrostatic axial bearings (9) is stored.
4. Hydroelektrischer Maschinensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) ringförmig ausgebildet ist.4. Hydroelectric machine set according to claim 1, characterized in that the rotor (2) is annular.
5. Hydroelektrischer Maschinensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsstellen (11) zwischen den Betriebswasserraum begrenzenden Wänden des Laufrades (4) und den Betriebswasserraum begrenzenden Wänden des stationären Oberwasserteiles und/oder Unterwasserteiles der Francismaschine (3,4) mittels einer hydrostatischen Dichtungsvorrichtung (12) abgedichtet sind.5. Hydroelectric machine set according to Claim 1, characterized in that the transition points (11) between the walls of the impeller (4) delimiting the service water space and the walls of the stationary upper water part and/or underwater part of the Francis machine (3, 4) delimiting the service water space by means of a hydrostatic sealing device (12) are sealed.
Die Erfindung betrifft einen hydroelektrischen Maschinensatz, welcher eine elektrische Maschine mit einem Rotor und eine Francismaschine aufweist, wobei der Rotor der elektrischen Maschine und das Laufrad der Francismaschine einer rotierenden Einheit angehören, welche an einem dem Maschinensatz zugeordneten Fundament gelagert ist.The invention relates to a hydroelectric machine set which has an electric machine with a rotor and a Francis machine, the rotor of the electric machine and the impeller of the Francis machine belonging to a rotating unit which is mounted on a foundation assigned to the machine set.
Bei den bekannten derartigen Maschinensätzen ist das Laufrad der Francismaschine mit dem Rotor der elektrischen Maschine durch eine Welle verbunden, welche mittels hydrodynamischer Lager gegenüber dem Fundament gelagert ist.In the known machine sets of this type, the impeller of the Francis machine is connected to the rotor of the electrical machine by a shaft which is mounted relative to the foundation by means of hydrodynamic bearings.
Je grösser nun der Maschinensatz wird, um so nachgiebiger wird er, so dass die biegekritischen Drehzahlen tiefer zu liegen kommen oder alle Materialstärken wesentlich vergrössert werden müssen. Damit wird schnell eine technische und wirtschaftliche Grenze für die Grösse des Maschinensatzes erreicht.The larger the machine set becomes, the more flexible it becomes, so that the critical bending speeds are lower or all material thicknesses have to be significantly increased. This quickly reaches a technical and economic limit for the size of the machine set.
Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, einen hydroelektrischen Maschinensatz zu schaffen, der wesentlich stabiler gebaut ist, so dass grössere Einheitsleistungen erreichbar sind.The inventor has set himself the task of creating a hydroelectric machine set that is built much more stably, so that greater unit performance can be achieved.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit dem Grösserwerden des Maschinensatzes insbesondere die Kräfte sowie die Wege, auf denen diese Kräfte zwischen dem Rotorkranz der elektrischen Maschine, der gelagerten Welle und dem Laufschaufelkranz der Francismaschine zu übertragen sind, grösser werden, und dass sich die Kräfte und Wege zwischen den Lagern und dem Fundament ebenso vergrössern.The invention is based on the finding that as the machine set increases in size, in particular the forces and the paths along which these forces are to be transmitted between the rotor rim of the electric machine, the mounted shaft and the rotor blade rim of the Francis machine increase, and that the Also increase forces and distances between the bearings and the foundation.
Die gestellte Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen hydroelektrischen Maschinensatz erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die rotierende Einheit im Umfangsbereich eines Tragringes des Rotors und im Umfangsbereich des Laufrades jeweils mittels eines Kranzes von hydrostatischen Radiallagern gelagert ist.The stated object is achieved according to the invention in the hydroelectric machine set described at the outset in that the rotating unit is mounted in the peripheral area of a support ring of the rotor and in the peripheral area of the impeller by means of a ring of hydrostatic radial bearings.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Umfangsbereich des Tragringes des Rotors mit dem Umfangsbereich des Laufrades direkt mittels einer Hohlwelle verbunden ist.It is particularly advantageous if the peripheral area of the support ring of the rotor is connected to the peripheral area of the impeller directly by means of a hollow shaft.
Um bei Maschinensätzen mit vertikal verlaufender Achse auch die Gewichtskräfte auf kürzestem Weg aufzunehmen, kann die rotierende Einheit im Umfangsbereich des Tragringes des Rotors und/oder im Umfangsbereich des Laufrads mittels eines Kranzes von hydrostatischen Axiallagern gelagert werden.In order to absorb the weight forces over the shortest possible route in machine sets with a vertical axis, the rotating unit can be mounted in the peripheral area of the support ring of the rotor and/or in the peripheral area of the impeller by means of a ring of hydrostatic axial bearings.
Vorteilhafterweise wird der Rotor der elektrischen Maschine ringförmig ausgebildet.Advantageously, the rotor of the electrical machine is annular.
Weiter ist es für den hydroelektrischen Maschinensatz vorteilhaft, die Übergangsstellen zwischen den Betriebswasserraum begrenzenden Wänden des Laufrads und den Betriebswasserraum begrenzenden Wänden des stationären Oberwasserteiles und/oder Unterwasserteiles der Francismaschine mittels einer hydrostatischen Dichtungsvorrichtung abzudichten.It is also advantageous for the hydroelectric machine set to seal the transition points between the walls of the impeller delimiting the service water space and the walls of the stationary upper water part and/or underwater part of the Francis machine delimiting the service water space by means of a hydrostatic sealing device.
In der Zeichnung, anhand welcher die Erfindung näher erläutert wird, ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt.In the drawing, which is used to explain the invention in more detail, an exemplary embodiment of the subject of the invention is shown in simplified form.
Die einzige Figur zeigt einen vertikalen Axialschnitt durch einen hydroelektrischen Maschinensatz.The only figure shows a vertical axial section through a hydroelectric machine set.
Der dargestellte hydroelektrische Maschinensatz weist eine elektrische Maschine mit einem Stator 1 und einem Rotor 2 mit einem Tragring 2' für die Pole oder die Wicklung, sowie eine Francismaschine mit einem stationären Leitradkranz 3 und einem Laufrad 4 auf. Der Rotor 2 der elektrischen Maschine und das Laufrad 4 der Francismaschine gehören zur rotierenden Einheit des Maschinensatzes, die gegenüber einem Fundament 5 gelagert ist.The hydroelectric machine set shown has an electric machine with a stator 1 and a rotor 2 with a support ring 2 ′ for the poles or the winding, and a Francis machine with a stationary stator ring 3 and an impeller 4 . The rotor 2 of the electrical machine and the impeller 4 of the Francis machine belong to the rotating unit of the machine set, which is mounted on a foundation 5 .
Dabei ist die rotierende Einheit 2, 4 im Umfangsbereich des Tragrings 2' des Rotors 2 und im Umfangsbereich des Laufrads 4 jeweils mittels eines Kranzes von hydrostatischen Radiallagern 6 bzw. 7 gelagert.The rotating unit 2, 4 is mounted in the peripheral area of the support ring 2' of the rotor 2 and in the peripheral area of the impeller 4 by means of a ring of hydrostatic radial bearings 6 and 7, respectively.
Weiter ist der Umfangsbereich des Tragrings 2' des Rotors 2 mit dem Umfangsbereich des Laufrads 4 direkt mittels einer Hohlwelle 8 verbunden.Furthermore, the peripheral area of the support ring 2 ′ of the rotor 2 is connected to the peripheral area of the impeller 4 directly by means of a hollow shaft 8 .
Auf diese Weise sind diejenigen Teile der rotierenden Einheit, in denen die Betriebskräfte auftreten, auf kürzestem Wege miteinander verbunden und ohne Umwege im Fundament gelagert. Dadurch wird der Maschinensatz sehr stabil und trotzdem leicht, was den Bau grösserer Einheiten ermöglicht. Dadurch dass die Lager der rotierenden Einheit als hydrostatische Lager ausgebildet sind, bleiben auch die Reibungskräfte trotz der grösseren Lagerdurchmesser klein.In this way, those parts of the rotating unit in which the operating forces occur are connected to one another over the shortest possible route and stored directly in the foundation. This makes the machine set very stable and yet light, which allows the construction of larger units. Because the bearings of the rotating unit are designed as hydrostatic bearings, the frictional forces also remain small despite the larger bearing diameters.
Beim Ausführungsbeispiel ist auch die Axiallagerung der rotierenden Einheit 2,4 im Umfangsbereich, d. h. im Umfangsbereich des Tragrings 2' des Rotors 2 durch einen Kranz von hydrostatischen Axiallagern 9 gebildet.In the embodiment, the axial bearing of the rotating unit 2.4 in the peripheral area, d. H. formed in the peripheral area of the support ring 2 'of the rotor 2 by a ring of hydrostatic axial bearings 9.
Der Rotor 2 der elektrischen Maschine hat eine grosse zentrale Öffnung, d. h. ist ringförmig ausgebildet, so dass lediglich die den Betriebswasserraum nach oben begrenzende Wand 10 des Laufrads 4 in den zentralen Bereich der rotierenden Einheit reicht.The rotor 2 of the electric machine has a large central opening, i. H. is ring-shaped so that only the wall 10 of the impeller 4 that delimits the service water space at the top extends into the central region of the rotating unit.
Die Ubergangsstelle zwischen der Wand 10 des Laufrads 4 und der den Betriebswasserraum nach oben begrenzenden Wand 11 des stationären Oberwasserteils, d. h. des Leitschaufelkranzes 3 ist mittels einer hydrostatischen Dichtungsvorrichtung 12 überbrückt. Gewünschtenfalls könnten solche hydrostatischen Dichtungsvorrichtung auch an den Übergangsstellen 13 und 14 zwischen der äusseren Wand 15 des Laufrads 4 und den den Betriebswasserraum begrenzenden Wänden des stationären Oberwasserteils bzw. Unterwasserteils der Francismaschine angeordnet werden.The point of transition between the wall 10 of the impeller 4 and the wall 11 of the stationary headwater part which delimits the service water space at the top, i. H. of the vane ring 3 is bridged by means of a hydrostatic sealing device 12 . If desired, such hydrostatic sealing devices could also be arranged at the transition points 13 and 14 between the outer wall 15 of the impeller 4 and the walls of the stationary upper water part or lower water part of the Francis machine delimiting the service water space.
Die Francismaschine kann als Turbine, als Pumpe oder als Pumpturbine betrieben sein.The Francis machine can be operated as a turbine, as a pump or as a pump turbine.
Der Umfangsbereich des Laufrads 4 umfasst auch die Ringscheibe 15, und der Umfangsbereich des Tragrings 2' auch den Bereich der stirnseitigen Flanke des Tragrings.The peripheral area of the impeller 4 also includes the annular disk 15, and the peripheral area of the support ring 2' also includes the area of the face flank of the support ring.
ss
1010
1515
2020
2525
3030
3535
4040
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5050
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6060
6565
BB
1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings