AT319868B

AT319868B - Mehrstufige Pumpturbine

Info

Publication number: AT319868B
Application number: AT699472A
Authority: AT
Inventors: Ing Fedor Jelusic Dipl
Original assignee: Escher Wyss Ag
Priority date: 1972-08-14
Filing date: 1972-08-14
Publication date: 1975-01-10

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Pumpturbine, insbesondere für Speicherkraftwerke mit in Stromrichtung aufeinanderfolgenden, an einer gemeinsamen Welle arbeitenden Stufen, mit festen und mit verstellbaren Schaltungsmitteln, nämlich festen Verbindungsleitungen zum Führen des Betriebsmediums zwischen den einzelnen Stufen, mindestens einem verstellbaren Absperrorgan für die Verbindungsleitung zum Ein- oder Ausschalten mindestens einer Stufe von der Seite des Betriebsmediums her und gegebenenfalls einer Kupplung zwischen der Welle und dem in der ein- oder ausschaltbaren Stufe angeordneten Läufer.

Eine solche Pumpturbine ist z. B. aus der Schweizer Patentschrift Nr. 416502 bekannt. Bei dieser Pumpturbine wird der Erkenntnis Rechnung getragen, dass eine Pumpturbine während ihrer Anwendung als Turbine nicht denselben Wirkungsgrad erreicht, wie als Pumpe, wozu dann im Pumpenbetrieb, je nach der gegebenen Auslegung eines solchen Aggregats, z. B. eine Pumpstufe mehr nötig ist. Bei den bekannten aus Pumpen und Pumpturbinen zusammengesetzten Maschinengruppen dieser Art nimmt die Anlage viel Bauraum in Anspruch und ihr Gesamtwirkungsgrad wird durch die Energieverluste in den langen Verbindungsleitungen bzw. in den Absperrorganen herabgesetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, an solchen Anlagen einen besseren Wirkungsgrad unter gleichzeitiger Herabsetzung des bisher nötigen Bauraumes zu erzielen.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs beschriebenen Pumpturbine erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass alle Stufen mit ihren Läufern und alle Schaltungsmittel, nämlich die Verbindungsleitungen mit ihren festen Leitschaufeln und ein Bypasskanal, das Absperrorgan mit seinem Abschlusskörper und gegebenenfalls die Kupplung, in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Eine besonders zweckmässige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen mit ihren festen Leitschaufeln und der Bypasskanal jeweils als im Axialschnitt U-förmige, in einem zur Welle koaxialen Ringraum liegende Kanäle und das Absperrorgan mit seinem Abschlusskörper als zur Welle koaxialer Ringschieber mit Stellmitteln zum axialen Verschieben des Abschlusskörpers in die eine oder andere Schaltstellung ausgeführt sind.

Weiter ist es von Vorteil, wenn die Wand des Abschlusskörpers im Axialschnitt sichelförmig ist und verschoben in die eine oder andere Schaltstellung jeweils entweder die Verbindungsleitung mit den festen Leitschaufeln oder den Bypasskanal teilweise ergänzt, wobei die Krümmungen dieser Wand der Krümmung der Verbindungsleitung mit den festen Leitschaufeln bzw. der Krümmung des Bypasskanals zweckmässig angepasst sind.

Das Verschieben des Abschlusskörpers wird dadurch erleichtert, dass Mittel zum Führen des Abschlusskörpers während seines koaxial zur Welle verlaufenden Verschiebens vorhanden sind, wobei vorzugsweise der Abschlusskörper für sein zur Welle koaxiales Führen Bolzen aufweist, welche in helicoidale Schlitze des Gehäuses eingreifen.

Eine vorteilhafte Anlage mit nur einem Ringschieber wird dadurch erreicht, dass die mindestens eine einoder ausschaltbare Stufe die unterwasserseitige Stufe ist, und eine Ableitung vorhanden ist, welche das Betriebsmedium, diese Stufe auslassend, ins Unterwasser wegführt.

Eine vorteilhafte Lösung des Ein- oder Ausschaltens der einen Stufe, auch von der Seite der Welle her, wird dadurch erreicht, dass die gegebenenfalls vorgesehene Kupplung als Zahnkupplung ausgeführt ist mit einem auf der Welle axial-verschiebbar aber unverdrehbar gelagerten Zahnring, für dessen Zähne Ausnehmungen im Läufer vorgesehen sind, wobei an sich bekannte Mittel zum Verschieben des Zahnringes in die eine oder andere Schaltungsposition zwecks Ein- oder Auskuppelns vorhanden sind.

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung im weiteren näher beschrieben und erklärt. Es zeigen, je in einem axialen Längsschnitt : Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung geschaltet für Turbinenbetrieb, bei dem eine Stufe ausgeschaltet ist, Fig. 2 dasselbe Ausführungsbeispiel wie Fig. 1 jedoch geschaltet für Pumpenbetrieb, bei dem diese eine Stufe eingeschaltet ist, Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel in Schaltstellung für Pumpenbetrieb, und Fig. 4 dasselbe Ausführungsbeispiel wie Fig. 3, jedoch in der andern Schaltstellung, nämlich für Turbinenbetrieb.

Das erste Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ist eine dreistufige Pumpturbine für ein Speicherkraftwerk.

Sie weist drei in Stromrichtung aufeinanderfolgende Stufen mit Läufern--l, 2 und 3--auf. Die drei Stufen arbeiten an einer gemeinsamen Welle--4--. Die Welle-4-ist mit einem nicht gezeigten Motorgenerator verbunden und steht vertikal im Raum. Es wäre aber auch möglich, die erfindungsgemässe Pumpturbine horizontal zu orientieren.

Um die Pumpturbine einmal für Pumpenbetrieb ein anderesmal für Turbinenbetrieb schalten zu können, sind einerseits feste, anderseits verstellbare Schaltungsmittel vorgesehen.

Diese Schaltungsmittel sind erstens die Verbindungsleitungen. Ober diese strömt das Betriebsmedium zubzw. zwischen den einzelnen Stufen mit den Läufern--l, 2 und 3--, u. zw. im Turbinenbetrieb (in Fig. l gezeigt) von einem Oberwasserspiralgehäuse--5--zu einem Unterwasserspiralgehäuse --6-- und im Pumpenbetrieb (in Fig. 2 gezeigt) vom Unterwasserspiralgehäuse--6--zum Oberwasserspiralgehäuse--5--.

Die Stromrichtung während des Turbinenbetriebes ist in Fig. 1 mittels eines Pfeiles--T-und diejenige des Pumpenbetriebes in Fig. 2 mittels eines Pfeiles--P--angedeutet.

Weitere Schaltmittel, nämlich verstellbare Absperrorgane sind an den Verbindungsleitungen zum Ein- oder

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einem Zahnring--7--vorgesehen. Der Zahnring--7--ist an der Welle --4-- unverdrehbar aber axial verschiebbar gelagert. Der Läufer-2 bzw. 3--ist an der Welle drehbar gelagert.

Die Zähne des Zahnringes-7-passen in die in dem jeweils ein- oder ausschaltbaren Läufer-2 bzw.

3-ausgeführten Ausnehmungen-18--. Es sind bekannte hydraulische Mittel vorgesehen zum Verschieben des Zahnringes --7-- zwecks Ein- bzw. Auskuppelns des Läufers--2 bzw. 3--. Die nicht gezeigten Verbindungsleitungen eines Stellsystems sind durch die Welle geführt. Es wäre auch eine mechanische Einrichtung zum Verschieben des Zahnringes-7--möglich.

Ist die Maschine für Pumpenbetrieb geschaltet, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, ist der Läufer-2 bzw. 3-- eingekuppelt und dreht sich mit der Welle-4--.
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ausgekuppelt.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Mehrstufige Pumpturbine, insbesondere für Speicherkraftwerke mit in Stromrichtung aufeinanderfolgenden, an einer gemeinsamen Welle arbeitenden Stufen, mit festen und mit verstellbaren Schaltungsmitteln, nämlich festen Verbindungsleitungen zum Führen des Betriebsmediums zwischen den einzelnen Stufen, mindestens einem verstellbaren Absperrorgan für die Verbindungsleitungen zum Ein- oder Ausschalten mindestens einer Stufe von der Seite des Betriebsmediums her und gegebenenfalls einer Kupplung zwischen der
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dass alle Stufen mit ihren Läufern (1, 2,3) und alle Schaltungsmittel, nämlich die Verbindungsleitungen mit ihren festen Leitschaufeln (10) und ein Bypasskanal (11), das Absperrorgan mit seinem Abschlusskörper (12) und gegebenenfalls die Kupplung (7), in einem gemeinsamen Gehäuse (8) angeordnet sind.
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Claims

mit ihren festen Leitschaufeln (10) und der Bypasskanal (11) jeweils als im Axialschnitt U-förmige, in einem zur Welle (4) koaxialen Ringraum liegende Kanäle und das Absperrorgan mit seinem Abschlusskörper (12) als zur Welle (4) koaxialer Ringschieber mit Stellmitteln zum axialen Verschieben des Abschlusskörpers (12) in die eine oder andere Schaltstellung ausgeführt sind. EMI3.4 Abschlusskörpers (12) im Axialschnitt sichelförmig ist und verschoben in die eine oder andere Schaltstellung jeweils entweder die Verbindungsleitung mit den festen Leitschaufeln (10) oder den Bypasskanal (11) teilweise ergänzt, wobei die Krümmungen dieser Wand der Krümmung der Verbindungsleitung mit den festen Leitschaufeln (10) bzw. der Krümmung des Bypasskanals (11) zweckmässig angepasst sind.

EMI3.5 sein zur Welle (4) koaxiales Führen Bolzen (16) aufweist, welche in helicoidale Schlitze (17) des Gehäuses (8) eingreifen. EMI3.6 mindestens eine ein- oder ausschaltbare Stufe die unterwasserseitige Stufe ist, und eine Ableitung (14) vorhanden ist, welche das Betriebsmedium, diese Stufe auslassend, ins Unterwasser wegführt. EMI3.7 gegebenenfalls vorgesehene Kupplung als Zahnkupplung ausgeführt ist mit einem auf der Welle (4) axialverschiebbar aber unverdrehbar gelagerten Zahnring (7), für dessen Zähne Ausnehmungen (18) im Läufer (2 bzw. 3) vorgesehen sind, wobei an sich bekannte Mittel zum Verschieben des Zahnringes (7) in die eine oder andere Schaltungsposition zwecks Ein- oder Auskuppelns vorhanden sind.