Hydraulische Kraftanlage. Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kraftanlage, welche wenigstens einen als Generator und Motor verwendbaren elektri schen Teil, sowie mehrere als Turbinen- und Pumpenräder verwendbare Kreiselräder auf weist.
Es sind bereits Anlagen dieser Art be kannt, bei denen zum Beispiel zwei Kreisel räder sowohl für den Pumpen- als den Tur binenbetrieb in Reihe geschaltet werden, so dass der hydraulische Teil der Anlage als zweistufige Pumpe bezw. zweistufige Turbine verwendet wird. Bei solchen Anlagen kommt häufig, beispielsweise beim Drehstrombetrieb, für beide Betriebsarten eine einzige Umlaufs zahl in Frage.
Damit in einem solchen Falle der hydraulische Teil der Bedingung genügen kann, dass er beim kleinsten Gefälle als Turbine und bei der grössten Förderhöhe als Pumpe noch mit gutem Wirkungsgrad ar beiten soll, müssen die Winkel der Lauf räder und Leitapparate bezw. der Pumpen räder und Diffusoren bestimmte Werte haben. Diese Winkel werden für gewöhnlich so ge wählt, dass sich für die beiden Betriebsarten keine allzu grossen Unterschiede im Wirkungs grad ergeben. Dies gestattet jedoch für keine der zwei Betriebsarten, -aus dem hydrauli schen Teil die bestmöglichen Wirkungsgrade herauszuholen.
Um diesen Übelstand zu be heben, werden bei einer hydraulischen Kraft anlage der eingangs erwähnten Art erfindungs gemäss je zwei Kreiselräder für den Turbinen betrieb parallel, für den Pumpenbetrieb da gegen in Reihe geschaltet. Es lässt sich rechnerisch nachweisen und es ist durch Versuche bestätigt worden, dass bei einer solchen Schaltungsweise des hydraulischen Teils die Kreiselräder für beide Betriebsarten bei derselben Umdrehungszahl und bei unge fähr derselben Turbinen- bezw. Pumpenlei stung mit bestem Wirkungsgrad arbeiten, so dass bei allen Betriebsverhältnissen eine gün stigste Ausnutzung sämtlicher Teile der Anlage gewährleistet ist.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine Ausführungsform nach der Erfindung bei spielsweise veranschaulicht. Es bezeichnet 1 einen Motor-Generator. Auf jeder Seite des selben ist ein als Turbine oder als Pumpe verwendbarer hydraulischer Teil 2, 21 ange baut.
Die beiden nicht gezeigten Laufräder dieser hydraulischen Teile 2, 21 sind fliegend auf einer durchgehenden Welle 3 aufgekeilt. 4. 41 sind Saugrohre, von denen das erstere durch einen Sau"rohrkrümrner 5 an den hydraulischen Teil 2 und das zweite durch einen Saugrohrkrümmer 51 an den hydrau lischen Teil 21 angeschlossen ist. 13 ist eine in zwei Äste 6, 7 sich verteilende Druck leitung und 8 ist eine Umleitung, welche den Ast 6 mit dem Saugrohr 41 zu verbinden gestattet. 9, 10, 11 und 12 sind Absperr vorrichtungen, die beispielsweise als Schieber, gut schliessende Drosselklappen oder soge- narinte Zweiweg-Kugelschieber ausgebildet sein können.
Für den Turbinenbetrieb werden die Ab sperrvorrichtungen 9, 11 und 12 geöffnet, während die Absperrvorrichtung 10 geschlos sen wird. Das der Anlage durch die Druck leitung 13 zufliessende Wasser strömt dann in Richtung der in ausgezogenen Linien eingetragenen Pfeile T durch die verschie denen Teile der Anlage. Die als Turbinen arbeitenden hydraulischen Teile 2, 21 sind in diesem Falle parallel geschaltet. Für den Pumpenbetrieb werden die Absperrvorrich tungen 9 und 12 geschlossen, die Absperr vorrichtungen 10 und 11 dagegen geöffnet. Das von der Anlage geförderte Wasser durch strömt dann die verschiedenen Teile in Rich tung der in gestrichelten Linien eingetrage nen Pfeile * P.
Der als Pumpe arbeitende hydraulische Teil 2 saugt durch das Saug rohr 4 Wasser an und drückt es in den obern Teil des Astes 6 sowie in die Umlei tung 8, von wo es über den obern Teil des Saugrohres 41 und den Saugrohrkrümmer 5' in den die zweite Stufenpumpe bildenden hydraulischen Teil 21 gelangt. Letzterer för dert das Wasser durch den Ast 7 in die Druckleitung 13.
Bei der beschriebenen An lage ist es möglich, zu erreichen, dass bei praktisch derselben Umdrehungszahl die Leistung bei Pumpenbetrieb sich innerhalb der Grenzen der Leistung bei Turbinenbetrieb bewegt, und dass sowohl beire Turbinen- als auch beirr Pumpenbetrieb ein Arbeiten mit bestem Wirkungsgrad bei möglichst voll- kommenerAusnutzung sämtlicher Teile der Anlage stattfindet. Die Anordnung ist dabei äusserst einfach.
Ferner kann bei Turbinen betrieb der Generator nur reit einem Tur binenrad betrieben werden, was auch bei kleinem Kraftbedarf noch mit gutem Wir kungsgrad zu arbeiten errnüglicht. Dieser Vorteil ist nicht zu verachten, da man öfters in die Lage kommen dürfte, namentlich in der Übergangszeit, auch kleinere Leistungen abgeben zu müssen.
Die Erfindung lässt sieh auch bei Anlagen reit mehr als zwei Kreiselrädern anwenden, wobei je zwei der letzteren für den Turbinen betrieb parallel, für den Pumpenbetrieb in Reihe zu schalten sind. Anstatt je zwei Kreiselräder mit einem gemeinsamen elek trischen Teil zür verbinden, kann auch in Verbindung mit jedem Kreiselrad ein als Generator und Motor verwendbarer elektri scher Teil vorgesehen werden. Das ermöglicht beim Turbinenbetrieb gewünschtenfalls ge wisse aus einem Kreiselrad und einem elek trischen Teil bestehende Einheiten ganz aus zuschalten.
Hydraulic power plant. The invention relates to a hydraulic power plant which has at least one electrical part that can be used as a generator and motor, and a plurality of impellers that can be used as turbine and pump wheels.
There are already systems of this type be known in which, for example, two centrifugal wheels are connected in series for both the pump and the turbine operation, so that the hydraulic part of the system BEZW as a two-stage pump. two-stage turbine is used. In such systems, for example, with three-phase operation, a single circulation number is possible for both operating modes.
So that in such a case the hydraulic part can meet the condition that it should work with good efficiency at the smallest gradient as a turbine and at the highest head as a pump, the angles of the impellers and diffusers must bezw. the pump wheels and diffusers have certain values. These angles are usually chosen in such a way that there are not too great differences in efficiency between the two operating modes. However, this does not allow any of the two operating modes to get the best possible efficiency out of the hydraulic part.
In order to be able to remedy this problem, two gyroscopes for turbine operation are connected in parallel with a hydraulic power system of the type mentioned at the outset, and in series for pump operation. It can be proven mathematically and it has been confirmed by tests that with such a switching method of the hydraulic part, the gyroscopes for both modes of operation at the same number of revolutions and at approximately the same turbine or turbine. Pump performance work with the best possible degree of efficiency, so that the most favorable utilization of all parts of the system is guaranteed under all operating conditions.
In the accompanying drawing, an embodiment according to the invention is illustrated in example. It denotes 1 a motor generator. On each side of the same a hydraulic part 2, 21 which can be used as a turbine or a pump is built.
The two running wheels, not shown, of these hydraulic parts 2, 21 are keyed overhung on a continuous shaft 3. 4. 41 are suction pipes, of which the first is connected to the hydraulic part 2 by a sow pipe elbow 5 and the second is connected to the hydraulic part 21 by a suction pipe elbow 51. 13 is a pressure line that is distributed in two branches 6,7 and 8 is a diversion which allows the branch 6 to be connected to the suction pipe 41. 9, 10, 11 and 12 are shut-off devices that can be designed, for example, as slides, well-closing throttle valves or so-called internal two-way ball valves.
For the turbine operation, the shut-off devices 9, 11 and 12 are opened while the shut-off device 10 is closed. The water flowing into the system through the pressure line 13 then flows in the direction of the arrows T entered in solid lines through the various parts of the system. The hydraulic parts 2, 21 working as turbines are connected in parallel in this case. For the pump operation, the Absperrvorrich lines 9 and 12 are closed, the shut-off devices 10 and 11, however, opened. The water pumped by the system then flows through the various parts in the direction of the arrows * P shown in dashed lines.
The hydraulic part 2 working as a pump sucks water through the suction pipe 4 and pushes it into the upper part of the branch 6 and into the diversion device 8, from where it over the upper part of the suction pipe 41 and the suction pipe elbow 5 'into the second stage pump forming hydraulic part 21 arrives. The latter conveys the water through the branch 7 into the pressure line 13.
With the system described, it is possible to achieve that, with practically the same number of revolutions, the output during pump operation is within the limits of the output during turbine operation, and that both turbine and pump operation work with the best possible degree of efficiency with the maximum possible coming utilization of all parts of the system takes place. The arrangement is extremely simple.
Furthermore, when the turbine is in operation, the generator can only be operated with a turbine wheel, which makes it possible to work with a good degree of efficiency even with a small power requirement. This advantage is not to be despised, as one should often be in a position, especially in the transition period, to have to give up smaller services.
The invention can also be used in systems with more than two impellers, two of the latter being connected in parallel for turbine operation and in series for pump operation. Instead of connecting two gyroscopes with a common elec tric part, an electric part that can be used as a generator and motor can also be provided in conjunction with each gyro. When the turbine is in operation, this enables certain units consisting of a rotor and an electrical part to be completely switched off.