DE710021C - Turbinen- oder Pumpenaggregat, bei welchem der Aussenkranz des Turbinen- oder Pumpenlaufrades Traeger der umlaufenden Pole der zu dem Aggregat gehoerenden elektrischen Maschine ist - Google Patents

Description

• Turbinen- oder Pumpenaggregat, bei welchem der Außenkranz des Turbinen-oder Pumpenlaufrades Träger der umlaufenden Pole der zu dem Aggregat gehörenden elektrischen Maschine ist Bei Turbinen- oder Pumpenaggregaten, deren Läufradaußenkranz Träger der umlaufenden. Pole der zu dem Aggregat gehörenden elektrischen Maschine ist, bereitet die Beherrschung der durch die während des Laufes des Aggregates auftretenden Zentrifugalkräfte und durch die von den Polen der elektrischen Maschine ausgehenden Erwärmung während des Betriebes des Aggregates auftretenden Dehnungen und Verspannungen im Laufradkranz Schwierigkeiten in bezug auf die Beibehaltung des Luftspaltes zwischen dem Ständer und den umlaufenden Polen der elektrischen Maschine. Bekanntlich hängt der Wirkungsgrad einer elektrischen Maschine in weiten Grenzen von der Luftspaltgröße und der Beherrschung der Erwärmung in dem Ständer- und Läufereisen ab, woraus sich ergibt, daß bei der Entwicklung der Turbinenaggregate der in Rede stehenden Bauart diesen Merkmalen besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden muß.
• Gemäß der Erfindung wird bei einem Turbinen- oder Pumpenaggregat der obengenannten Art mit Spaltverringerungseinrichtunge:n an den Verbindungsstellen zwischen - dem Laufradkranz und dem feststehenden Wasserführungsrohr das in bekannten Fangschalen aufgefangene Spaltwasser zur Kühlung des von dem Laufradkranz gebildeten Polradkranzes herangezogen. Zur Erzielung einer solchen Kühlung ist der die Pole tragende Außenkranz mit Kühlkanälen versehen, durch welche das Spaltwasser der oberwasserseitigen Fangschale in die unterwasserseitige, in bekannter Weise mit .einer Abflußleitung versehene Fangschale abfließt.
• Zur Erzielung einer wirksamen Kühlung sind diese Kühlkanäle in einer Vielzahl in der Umfangsrichtung des Laufradkranzes (innerhalb desselben) angeordnet. Bei Laufradkränzen von verhältnismäßig großer Stärke, also bei Turbinen- oder Pumpenaggregaten sehr großer Abmessung, kann es zweckmäßig sein, innerhalb des die Pole tragenden Außenkranzes als Kühlmittelkammern oder Kühlmittelringräume wirkende Aussparungen vorzusehen, an welche dann die Kühlkanäle als Ein- und Austrittsöffnungen für das Kühlwasser angeschlossen sind. Zur Erzielung einer guten Zirkulation des Kühlwassers innerhalb der Kühlkanäle bzw. Kühlmittelkammern oder der Ringräume können verschiedene Anordnungen und Ausbildungen der Kanäle und Kammern bzw. Räume vorgesehen sein. So ist es .z. B. möglich, mehrere Kühlmittelkammern oder Ringräume in radialer Richtung hintereinander anzuordnen und untereinander durch eine Vielzahl von Öffnungen, die über die zwischen zwei radialbenachbarten Kammern oder Räumen liegenden Trennwände verteilt sind, zu- verbinden. Auch können sich die Kammern oder Ringräume an ihrem äußeren Umfang nach dem Unterwasser zu konisch erweitern. Gleichgültig, ob es sich um die Benutzung von durch den Laufradkranz geführten Kanälen oder von innerhalb des Laufradkranzes angeordneten Kühhnittelräumen handelt, ist es besonders zweckmäßig, die oberwasserseitige Eintrittsöffnung der Kühlkanäle o. dgl. auf einem kleineren Durchmesser des Laufradkranzes anzuordnen als die unterwasserseitigen Austrittsöffnungen dieser Kanäle o. dgl.
• Zur Vergrößerung der wirksamen Kühlfläche können die radialen Begrenzungsflächen der in dem Außenkranz vorgesehenen Kühlmittelkammern oder Ringräume mit Ringrippen versehen sein, deren Zwischenräume labyrinthartige Führungen für das Kühlwasser bilden.
• Gestattet die Stärke des Laufradkranzes nicht die Anordnung der Eintritts- und Austrittsöffnungen der Kühlkanäle auf verschiedenen Durchmessern des Laufradkranzes, so können zur Gewährleistung der angestrebten Strömung des Kühlwassers die Kanäle durch den Laufradkranz so geführt sein, daß die Eintritts- und Austrittsöffnungen derselben auf gleichem Durchmesser des Laufradkranzes liegen, aber in der Umfangsrichtung .gegeneinander versetzt sind.
• Zwecks Anpassung der Durchströmgeschwindigkeit und Durchflußmenge des Kühlwassers innerhalb des Laufradkranzes an die belastungsabhängige Erwärmung dieses Kranzes können die Ein- oder Austrittsöffnungen der Kanäle o. dgl. in ihrer Größe einstellbarausgebildet sein. Eine solche Einstellung kann z. B. durch Benutzung innerhalb des Kranzes angeordneter thermischer Glieder, die auf eine Regelklappe o. dgl. wirken, selbsttätig während des Betriebes erfolgen; -oder die Einstellung der Größe der Ein- oder Austrittsöffnungen der Kanäle kann auch von Hand bei Stillstand des Laufrades vorgenommen werden.
• Eine bekannte-- Anordnung, bei welcher an die unterwasserseitige Fangschale für das Spaltwasser ein Abflußrohr angeschlossen ist, welches zur Ausnutzung des Soges für die Erzielung des Abflusses des Spaltwassers aus der oberwasserseitigen Fangschale in die unterwasserseitige Fangschale in das Turbinensaugrohr mündet, ist auch für die Verwirklichung der Erfindung besonders vorteilhaft für die Erzeugung der Kühlwasserzirkulation innerhalb des Laufradkranzes.
• Die Erfindung ermöglicht es, durch die Ausnutzung des Spaltwassers für die Kühlung des von dem Laufradkranz gebildeten Polradkranzes der elektrischen Maschine eine gute Wärmeabfuhr aus diesem Kranz zu eine wodurch die sonst als sehr nachteilig empfundenen Wärmebeanspruchungen innerhalb des Laufradkranzes in Fortfall kommen. Selbstverständlich )rann in den Fällen, wo Spaltwasser nicht in genügender, für die Kühlung ausreichender Menge anfällt, auch eine besondere Speiseleitung an das oberwasserseitige Wasserführungsrohr der Turbine oder Pumpe angeschlossen sein, durch welches den Fangschalen oder besonders vorgesehenen Sammelräumen für das Kühlwasser an der oberwasserseitigen Stirnseite des Laufradkranzes die für die Kühlung des Laufradkranzes erforderliche Kühlwassermenge zugeführt wird. Auch bei Benutzung einer. solchen besonderen Speiseleitung kann der Sog des Saugrohres in der bekannten Weise für die Zirkulation und Abführung des Kühlwassers ausgenutzt werden. Auch durch den zwischen der - oberwasserseitigen und unterwasserseitigen Stirnfläche des Turbinenlaufradkranzes vorhandenen Druckunterschied innerhalb des Wasserführungsrofres kann ein für die Kühlung des Laufradkranzes aus-.-eichender Durchfluß des Kühlwassers durch diesen Kranz erzielt werden.
• Das Ausführungsbeispiel der Zeichnung zeigt die Anwendung des Erfindungsgedankens bei einem mit Ringraum für das Kühlwasser versehenen Laufradkranz eines Curbinenaggregates, wie solche in Untervasserkraftwerken Verwendung finden.
• a ist der Laufradkranz, welcher Tr:iger der umlaufenden Pole b der zugehörigen elektrischen Maschine ist. Dieser Kranz a ist mit einem Ringhohlraum c versehen, welcher über die Kanäle d und. e, die als Eintritts- und Austrittsöffnungen für das zur Kühlung dienende Spaltwasser dienen, mit bekannten Fangschalen f und g in Verbindung steht. In bekannter Weise sind an den Verbindungsstellen zwischen dem Laufradkranz a und dem feststehenden Triebwasserführungsrohr h Spaltverringerungseinrichtungen i angeordnet. Das an den Verbindungsstellen zwischen dem Kranz und dem Wasserführungsrohr durchströmende Spaltwasser wird in den Fangschalen f und g gesammelt. Dadurch, daß an die unterwasserseitige Fangschale g- ein Abführungsrohr k für das Spaltwasser angeschlossen ist, welches in das Saugrohr der Turbine mündet, wird erreicht, daß durch den in diesem Abführungsrohr k sich auswirkenden Sog das Spaltwasser von der oberwasserseitigen Fangschale f durch den Eintrittskanal d, den Ringraum c und den Austrittskanal e in die unterwasserseitige Fangschale g abfließt. Die in der Umfangsrichtung des Laufradkranzes in einer Vielzahl vorhandenen Eintritts- und Austrittsöffnungen d, e für das zur Kühlung des Laufradkranzes a benutzte Spaltwasser sind so angeordnet, daß die oberwasserseitigen Eintrittsöffnungen d auf einem kleineren Durchmesser des Laufradkranzes a liegen als die unterwasserseitigen Austrittsöffnungen e. Zufolge der auf das in dem Ringraum c vorhandene Wasser ausgeübten Zentrifugalkraft wird auch durch diese Anordnung der Öffnungen d,e auf verschiedenen Durchmessern eine ,gute Strömung des Spaltwassers von der oberwasserseitigen Fangschale j zur unterwasserseitigen Fangschale g erreicht. Zur Erhöhung der Stabilität des hohl ausgebildeten Laufradkranzes a können Versteifungsrippen' oder Stützwände innerhalb des Laufradhohlraumes angeordnet sein.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Turbinen- oder Pumpenaggregat, bei welchem der Außenkranz des Turbinen-oder Pumpenlaufrades Träger der umlaufenden Pole der zu -dem Aggregat gehörenden elektrischen Maschine ist und an den Verbindungsstellen zwischen Laufradkranz und feststehendem Wasserführungsrohr Spaltverringerungseinrichtungen angeordnet sind, deren Spaltwasser in Fangschalen aufgefangen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der die Pole (b) tragende Außenkranz (a) mit Kühlkanälen (d, e) o. dgl. versehen ist, durch welche das Spaltwasser der oberwasserseitigen Fangschale (f) in die unterwasserseitige, in bekannter Weise mit Abflußleitungen versehene Fangschale (g) abfließt.
2. 2. Turbinen- oder Pumpenaggregat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (d, e) als Ein- und Austrittsöffnungen an innerhalb des Außenkranzes (a)angeordnete Kühlmittelkammern oder einen Ringraum (c) angeschlossen sind.
3. 3. Turbinen- oder Pumpenaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kammern oder der Ringraum (c) an ihrem Außenumfang nach dem Unterwasser zu konisch erweitern.
4. 4. Turbinen- oder Pumpenaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kühlmittelkammern oder Ringräume (c) in radialer Richtung hintereinander angeordnet und untereinander durch eine Vielzahl von Öffnungen, die über zwischen zwei radial benachbarten Kammern oder Räumen liegende Trennwände verteilt sind, verbunden sind. .
5. 5. Turbinen- oder Pumpenaggregat nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Begrenzungsflächen der Kammern oder Ringräume (c) mit Ringrippen versehen sind, deren Zwischenräume labyrinthartige Führungen für das Kühlwasser bilden.
6. 6.Turbinen- oder Pumpenaggregat nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die oberwasserseitigen Eintrittsöffnungen der Kühlkanäle (d) o. dgl. auf einem kleineren Durchmesser des Laufradkranzes (a) liegen als die unterwasserseitigen Austrittsöffnungen dieser Kanäle (e) o. dgl.
7. 7. Turbinen- oder Pumpenaggregat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintritts- und Austrittsöffnungen der Kanäle (d, e) auf gleichem Durchmesser des Laufradkranzes (a) liegen und in der Umfangsrichtung gegeneinander versetzt an dem Laufradkranz angeordnet sind. B. Turbinen- oder Pumpenaggregat nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da.ß die Ein- oder Austrittsöffnungen der Kanäle (d, e) o. dgl. zwecks Veränderung der Fließgeschwindigkeit und Durchflußmenge des Kühlwassers in ihrer Größe einstellbar sind.