WO2017133966A1

WO2017133966A1 - Turbine cover

Info

Publication number: WO2017133966A1
Application number: PCT/EP2017/051721
Authority: WO
Inventors: Martin Schabasser; Andreas Leiter
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2016-02-04
Filing date: 2017-01-27
Publication date: 2017-08-10
Anticipated expiration: 2018-08-04
Also published as: DE102016201698B3

Abstract

The invention relates to a turbine cover for a large hydraulic machine, comprising a lower and an upper deck (1, 2) and ribs (10) extending between the upper and lower deck, wherein at least two circumferentially distributed ribs (10) deviate by more than 5° in terms of magnitude from the radial orientation.

Description

Turbinendeckel turbine cover

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Turbinendeckel für eine hydraulische Maschine, z.B. eine Turbine, Pumpe oder Pumpturbine. The present invention relates to a turbine cover for a hydraulic machine, e.g. a turbine, pump or pump turbine.

Turbinendeckel bestehen typischerweise aus einem unteren Deck, einem oberen Deck und Rippen, die zwischen dem unteren und dem oberen Deck verlaufen. Dadurch wird die allgemeine Steifigkeit gewährleistet. Da der Turbinendeckel auch gegenüber von Umfangskräften, die z.B. aus dem Leitapparat resultieren können, eine ausreichende Verdrehsteifigkeit aufweisen muss, wird im allgemeinen Stand der Technik der Turbinendeckel durch sogenannte Mantelbleche weiter versteift. Mantelbleche erstrecken sich dabei zwischen den Rippen. Sie können komplett umlaufend sein, oder sich nur in einzelne Segmente zwischen den Rippen erstrecken. Durch die Mantelbleche werden die Herstellungskosten erhöht. Außerdem wird die Zugänglichkeit zum Raum bei der Wellendichtung durch die Mantelbleche erheblich eingeschränkt. Turbine lids typically consist of a lower deck, an upper deck and fins extending between the lower and upper decks. This ensures the overall rigidity. Since the turbine cover is also opposite peripheral forces, e.g. can result from the diffuser, must have sufficient torsional rigidity, in the general state of the art, the turbine cover is further stiffened by so-called shrouds. Sheath plates extend between the ribs. They can be completely circumferential or extend only in individual segments between the ribs. Through the jacket plates, the production costs are increased. In addition, the accessibility to the space at the shaft seal is considerably limited by the shrouds.

Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, einen gattungsgemäßen Turbinendeckel anzugeben, der die notwendige Verdrehsteifigkeit aufbringt und dabei ohne Mantelbleche auskommt, um so die Herstellkosten zu senken und die Zugänglichkeit zur Wellendichtung zu gewährleisten. The inventors have set themselves the task of specifying a generic turbine cover, which applies the necessary torsional rigidity and thereby manages without jacket plates, so as to reduce the manufacturing costs and to ensure accessibility to the shaft seal.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Turbinendeckel mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Turbinendeckels ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen. According to the invention this object is achieved by a turbine cover having the features of independent claim 1. Further advantageous embodiments of the turbine cover according to the invention will become apparent from the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt: Figur 1 Turbinendeckel gemäß dem Stand der Technik; The solution according to the invention is explained below with reference to figures. The following is shown in detail: Figure 1 turbine cover according to the prior art;

Figur 2 Erfindungsgemäßer Turbinendeckel gemäß einer ersten Figure 2 inventive turbine cover according to a first

Ausführungsform; embodiment;

Figur 3 Erfindungsgemäßer Turbinendeckel gemäß einer zweiten FIG. 3 Turbine cover according to the invention in accordance with a second

Ausführungsform; embodiment;

Figur 4 Erfindungsgemäßer Turbinendeckel gemäß einer dritten FIG. 4 Turbine cover according to the invention in accordance with a third

Ausführungsform; embodiment;

Figur 5 Erfindungsgemäßer Turbinendeckel gemäß einer vierten FIG. 5 Turbine cover according to the invention in accordance with a fourth

Ausführungsform. Embodiment.

Figur 1 zeigt in Draufsicht einen stark schematisierten Turbinendeckel gemäß dem Stand der Technik. Der mit 1 bzw. 2 bezeichnete Kreisring stellt ein Deck des Turbinendeckels dar. Es kann sich dabei entweder um das ober oder um das untere Deck handeln. In Realität werden die beiden Decks unterschiedliche Größen haben, was aber für die Erläuterung der vorliegenden Erfindung keine Rolle spielt. Die Rippen, von denen eine beispielhaft mit 10 bezeichnet ist, sind radial ausgerichtet. D.h. die Längsachsen der Rippen laufen alle auf den Mittelpunkt des Kreisrings zu. Jeweils zwei benachbarte Rippen werden durch ein Mantelblech verbunden, von denen eines beispielhaft mit 11 bezeichnet ist. Figure 1 shows a plan view of a highly schematic turbine cover according to the prior art. The circle marked 1 and 2 represents a deck of the turbine cover. It can be either the upper or the lower deck. In reality, the two decks will have different sizes, but this does not play any role in explaining the present invention. The ribs, one of which is exemplified by 10, are radially aligned. That the longitudinal axes of the ribs all converge toward the center of the annulus. Each two adjacent ribs are connected by a jacket plate, one of which is exemplified by 11.

Figur 2 zeigt in Draufsicht einen stark schematisierten Turbinendeckel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Bezeichnungen entsprechen denen von Figur 1. In den folgenden Figuren werden diese daher weggelassen. Der erfindungsgemäße Turbinendeckel weißt keine Mantelbleche auf. Drei der Rippen weisen eine Abweichung von der radialen Ausrichtung auf. Zur Kenntlichmachung wurde die radiale Ausrichtung der betroffenen Rippen durch einen gestrichelten Umriss angedeutet. Gegenüber der radialen Ausrichtung sind diese Rippen nun um 20° im Uhrzeigersinn verdreht. Mathematisch kann das durch eine Abweichung von -20° bzw. +160° von der radialen Ausrichtung ausgedrückt werden. Um der Klarheit willen soll in diesem Dokument folgenden Konvention zur Bezeichnung der Abweichung von der radialen Ausrichtung der Rippen gelten: Es wird von der betragsmäßig kleineren Verdrehung ausgegangen; die Orientierung der Verdrehung entspricht der mathematischen Konvention (positiv heißt gegen den Uhrzeigersinn). D.h. gemäß dieser Konvention beträgt die in Figur 2 vorliegende Abweichung von der radialen Ausrichtung -20° (und nicht +160°). Das bedeutet, dass die Abweichung in einer Richtung maximal 90° beträgt. Eine Verdrehung über diesen Wert hinaus gilt gemäß der Konvention dann als eine Abweichung in der anderen Richtung mit einem betragsmäßigen Winkel, der kleiner als 90° ist. Eine betragsmäßige Abweichung von mehr als 5° bedeutet gemäß dieser Konvention eine Verdrehung der Rippe gegenüber der radialen Ausrichtung um mehr als 5° im oder gegen den Uhrzeigersinn. Figure 2 shows in plan view a highly schematic turbine cover according to an embodiment of the present invention. The names correspond to those of Figure 1. In the following figures, these are therefore omitted. The turbine cover according to the invention does not have any jacket plates. Three of the ribs are deviated from the radial orientation. To identify the radial alignment of the affected ribs was through a dashed outline indicated. Compared to the radial alignment these ribs are now rotated by 20 ° clockwise. Mathematically, this can be expressed by a deviation of -20 ° and + 160 ° from the radial orientation. For the sake of clarity, the following convention for designating the deviation from the radial orientation of the ribs is to be used in this document: It is assumed that the torsion is smaller in magnitude; the orientation of the rotation corresponds to the mathematical convention (positive means counterclockwise). That is, according to this convention, the deviation from the radial orientation shown in Fig. 2 is -20 ° (and not + 160 °). This means that the deviation in one direction is a maximum of 90 °. A twist beyond this value is then considered, according to the convention, to be a deviation in the other direction with an absolute angle that is less than 90 °. An absolute deviation of more than 5 ° means according to this convention a rotation of the rib with respect to the radial orientation by more than 5 ° clockwise or counterclockwise.

Man erhält bereits eine signifikante Erhöhung der Verdrehsteifigkeit, wenn wenigstens zwei auf den Umfang verteilte Rippen um betragsmäßig mehr als 5° gegenüber der radialen Ausrichtung abweichen. Eine Abweichung von mehr als 60° führt dagegen zu einer eingeschränkten Zugänglichkeit zur Wellendichtung bei nur noch sehr geringer Erhöhung der Verdrehsteifigkeit. Je nach benötigter Verdrehsteifigkeit kann eine Ausprägung der Erfindung wie in Figur 2 dargestellt bereits ausreichend sein, um den Anforderungen zu genügen. Die Verdrehsteifigkeit kann erhöht werden, wenn weitere Rippen verdreht werden. Im Prinzip können alle Rippen um denselben Winkel verdreht sein. A significant increase in the torsional stiffness is already obtained if at least two ribs distributed over the circumference deviate by more than 5 ° relative to the radial orientation. A deviation of more than 60 °, however, leads to a limited accessibility to the shaft seal with only a very small increase in the torsional rigidity. Depending on the required torsional stiffness, an expression of the invention as shown in FIG. 2 may already be sufficient to meet the requirements. The torsional stiffness can be increased if further ribs are twisted. In principle, all ribs can be twisted by the same angle.

In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Turbinendeckels dargestellt. Es weisen dieselben Rippen wie in Figur 2 eine Abweichung von der radialen Ausrichtung von -20° auf. Die restlichen Rippen weisen eine Abweichung von +20° auf. Die Verdrehsteifigkeit dieser Anordnung ist größer als bei der aus Figur 2. FIG. 3 shows a further embodiment of the turbine cover according to the invention. The same ribs as in FIG. 2 have a deviation from the radial orientation of -20 °. The remaining ribs have a deviation of + 20 °. The torsional rigidity of this arrangement is greater than that of FIG. 2.

In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Turbinendeckels dargestellt. Hier alterniert die Abweichung der Rippen von der radialen Ausrichtung in umfänglicher Reihenfolge zwischen -20° und +20°. D.h. die Hälte der Rippen hat eine Abweichung von -20° und die andere Hälfte der Rippen hat eine Abweichung von +20°. Diese Anordnung (und die aus Figur 5) ist besonders vorteilhaft, wenn der Turbinendeckel zusätzlich auf Stülpung beansprucht ist. Dann ist es wichtig, dass die Summe (inkl. Vorzeichen) aller Abweichungen der Rippen von der radialen Ausrichtung gleich 0 ist, und die Rippen in etwa regelmäßig angeordnet sind. Durch die Stülpung würde sich sonst das obere Deck relativ zum unteren verdrehen. In Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Turbinendeckels dargestellt. Hier verlaufen jeweils zwei benachbarte Rippen parallel zueinander. Die Anordnung von Figur 5 erhält man dadurch, dass die Rippen alternierend um +15° und -15° Grad verdreht wurden. Eine analoge Anordnung, d.h. mit paarweisen parallelen Rippen, könnte man auch durch eine Verdrehung von jeder zweiten Rippe um +30° (oder um -30°) erreichen, wobei die übrigen Rippen radial ausgerichtet bleiben. Auch diese beiden Anordnungen weisen eine hohe Verdrehsteifigkeit auf. FIG. 4 shows a further embodiment of the turbine cover according to the invention. Here, the deviation of the ribs from the radial orientation alternates in circumferential order between -20 ° and + 20 °. That the ribs have a deviation of -20 ° and the other half of the ribs have a deviation of + 20 °. This arrangement (and that of Figure 5) is particularly advantageous when the turbine cover is additionally claimed on protuberance. Then it is important that the sum (including sign) of all deviations of the ribs from the radial orientation is 0, and the ribs are arranged approximately regularly. Otherwise the upper deck would twist relative to the lower one due to the protuberance. FIG. 5 shows a further embodiment of the turbine cover according to the invention. Here two adjacent ribs run parallel to each other. The arrangement of Figure 5 is obtained in that the ribs were alternately rotated by + 15 ° and -15 ° degrees. An analogous arrangement, i. with pairwise parallel ribs, one could also reach by + 30 ° (or -30 °) by twisting every other rib with the remaining ribs remaining radially aligned. These two arrangements have a high torsional rigidity.

Die erfindungsgemäßen Anordnungen sind damit wesentlich einfacher aufgebaut, als die im Stand der Technik beschriebenen, da sie keine Mantelbleiche benötigen. Aus den Darstellungen geht auch hervor, dass die Zugänglichkeit zur Wellendichtung gewährleistet bleibt. The arrangements according to the invention are thus constructed much simpler than those described in the prior art, since they do not require a jacket bleach. The illustrations also show that accessibility to the shaft seal remains ensured.

Claims

claims

Turbine cover for a hydraulic machine comprising a lower and an upper deck (1, 2) and ribs (10) extending between the upper and lower deck, characterized in that at least two circumferentially distributed ribs (10) from the radial Alignment amount differ by more than 5 ° and less than 60 °.

The turbine cover of claim 1, wherein each rib (10) deviates in magnitude from the radial orientation by more than 5 ° and less than 60 °, and wherein at least two circumferentially distributed ribs (10) deviate in the positive direction from the radial orientation and the remaining ribs (10) deviate in a negative direction from the radial orientation.

Turbine cap according to claim 1, wherein each rib (10) deviates in magnitude from the radial orientation by more than 5 ° and less than 60 °, and wherein at least two circumferentially distributed ribs (10) deviate in the negative direction from the radial orientation and the remaining ribs (10) in the positive direction deviate from the radial orientation.

4. Turbine cover according to claim 2 or 3, wherein the number of ribs is even and greater than or equal to 6, and wherein in circumferential order, each second rib (10) deviates in the positive direction from the radial orientation.

5. turbine cover according to claim 1 or 4, wherein the number of ribs is straight, and wherein each two adjacent ribs (10) are aligned parallel to each other.