Kreiselmaschine. Bei hydraulischen Speicheranlagen werden einerseits Pumpen benötigt, die vermittelst überschüssiger mechanischer oder elektrischer Energie Wasser in ein Speicherbecken hinauf pumpen, lind anderseits Turbinen, die dieses aufgespeicherte Wasser bei eintretendem Kraft bedarf wieder in mechanische oder elektrische Energie umzusetzen gestatten. Kommt bei solchen Anlagen nur eine Umsetzung elek trischer Energie in Frage, so werden zweck mässig die elektrischen Teile so ausgebildet, dass sie sich sowohl als Generator, als auch als Motor verwenden lassen.
Die Aufstellung von drei Maschinengattungen, nämlich von Pumpen, Motorgeneratoren und Turbinen, ver ursacht jedoch einen verhältnismässig hohen Kapitalaufwand, den man schon dadurch her abzudrücken versucht hat, dass man die Tur bine so ausbildete, dass sie sich beim Pumpen betrieb als Pumpe verwenden lässt. Das ist hydraulisch wohl möglich, bedingt aber bei den bisher bekannt gewordenen Bauarten des hydraulischen Teils für den Pumpenbetrieb eine höhere Betriebsdrehzahl als für den Turbinenbetrieb, so dass als Elektromaschinen keine Synchronmaschinen, sondern nur Asyn- chronmaschinen verwendet werden können.
Dies stellt insofern einen Nachteil dar, als Asynchronmaschinen weniger wirtschaftlich als Synchronmaschinen sind. Zwecks Behe bung dieses Nachteils ist bereits vorgeschlagen worden, zwei Kreiselmaschinenaggregate, die auf ein und denselben Motorgenerator arbei ten, vorzusehen und sie beim Turbinenbetrieb hydraulisch parallel und beim Pumpenbetrieb hydraulisch hintereinander zu schalten, um sowohl für den Pumpen-, als auch für den Turbinenbetrieb mit der gleichen Betriebs drehzahl arbeiten zu können. Das stellt aber immer noch keine wirtschaftliche Lösung dar, da der Kapitalaufwand auch bei dieser Art Speicherkraftanlagen noch nicht nennenswert verringert werden kann.
Diese Aufgabe wird dagegen durüh vorliegende Erfindung gelöst, gemäss der innerhalb einer Kreiselmaschine mit mindestens zwei Laufrädern eine Um schaltvorrichtung vorgesehen ist, die je nach ihrer Einstellung mit Bezug auf die beiden Laufräder es der Maschine ermöglicht, bei gleichem Gefälle und gleicher Betriebsdreh- zahl entweder als Punipe oder als Turbine zu arbeiten.
Eine solche Ausbildung des hy draulischen Teils von hydraulischen Speicher anlagen ermöglicht, den Kapitalaufwand für jenen Teil, sowie die Gestehungskosten des elektrischen Stromes wesentlich herabzudrük- ken. An Stelle- von je einer Pumpe und einer Turbine ist es. bei Anwendung der Erfindung möglich, mit einer einzigen Turbinenpumpe auszukommen, und an Stelle von zwei druck- seitigen Absperrschiebern braucht man nur einen; ferner wird die erforderliche Verteil- rohrleitung vereinfacht und die Maschinen hauskosten können um etwa 1/4-1/3 verringert werden.
Auf der Zeichnung ist eine Ausführung der Erfindung beispielsweise veranschaulicht, ' und zwar zeigt Abb. 1 einen Achsialschnitt durch eine zwei Laufräder aufweisende Turbinenpumpe und Abb. 2 einen Schnitt durch die als Über strömstück ausgebildete Umschaltvorrichtung. Die dargestellte Turbinenpumpe weist einen Stutzen 1 auf, der als Pumpensaugrohr zu dienen hat, sowie zwei Laufräder 2, 5 und einen als Turbinensaugrohr dienenden Stutzen 9.
Mit 3 sind trompetenförmige Kanäle bezeich net, und 4 ist ein Überströmstück von stern förmigem Querschnitt, das in Deckeln 10, 11 zentrisch und achsial gelagert ist und von aussen her vermittelst Schneckengetriebe 12, sowie Handrad 13 in die für den Pumpen- bezw. Turbinenbetrieb erforderliche Stellung gebracht werden kann. Das zwischen den Laufrädern 2, 5 angeordnete Überströmstück 4 weist sternförmige Kanäle 14 (Fig. 2) auf. 6 bezeichnet einen Leitapparat und 7 die Druckspirale der Turbinenpumpe, welche an das nicht gezeigte Speicherbecken angeschlossen ist.
Beim Pumpenbetrieb wird das Wasser durch das Saugrohr 1 angesaugt, vermittelst des Laufrades 2 durch die trompetenförmigen Kanäle 3 und das Überströmstück 4 in das 0 der Druckseite zugekehrte Laufrad 5 und vermittelst dieses Laufrades 5 durch den Leitapparat 6 in die Druckspirale 7 und von da in das Speicherbecken hineingedrückt.
Beim Turbinenbetrieb jedoch wird das Überströmstück 4 soweit zentrisch um die Maschinenachse gedreht, dass die sternförmi gen Kanäle 14 nicht mehr in die trompeten- förmigen Kanäle 3, sondern in die zwischen letzteren liegenden Lücken 8 und damit in das Turbinensaugrohr 9 münden.
Weiterhin wird beim Turbinenbetrieb das Pumpensaugrohr 1 durch einen unterwasser- seitigen, nicht gezeigten Schieber vom Unter wasser abgesperrt und durch eine kleine, ebenfalls nicht gezeigte Hilfspumpe oder einen Ejektor von dem darin befindlichen Wasser bezw. Sickerwasser entleert.
Beim Turbinenbetrieb läuft nun das Wasser von der Druckspirale 7 her durch den ver stellbaren Leitapparat 6 in das druckseitige Laufrad 5, von da durch das Überströmstück 4 in die Lücken 8 und in das Turbinensaug rohr 9. Das Laufrad 2 läuft also beim Tur binenbetrieb leer in Luft mit. Die beiden Laufräder 2 und 5 sind hierbei so gegen einander abgestimmt, dass sich bei gleichem Gefälle beim Turbinenbetrieb die gleiche Be triebsdrehzahl wie beim Pumpenbetrieb er gibt. Bei einer mehr als zweistufigen Tur binenpumpe kann diese Abstimmung auch durch die Anzahl der durch das Überström- stück 4 zu- oder abgeschalteten Laufräder erreicht werden.
Anstatt für die Betätigung des Überströmstückes 4 ein Handrad vorzu sehen, kann an dessen Stelle zum Beispiel auch ein Motor vorgesehen werden.
Falls der elektrische Teil als synchroner Motorgenerator ausgebildet ist, so wird er zweckmässig mit einer asynchronen Hilfswick lung von bestimmter Stärke ausgestattet, um für die Zeit des Anfahrens beim Pumpenhe- trieb diesen Motorgenerator und die mit ihm gekuppelte Kreiselmaschine der beschriebenen Bauart auf die Betriebsdrehzahl bringen zu können.
Gyroscope. In hydraulic storage systems, pumps are required on the one hand that pump water up into a storage basin using excess mechanical or electrical energy, and on the other hand turbines that allow this stored water to be converted back into mechanical or electrical energy when power is required. If only a conversion of electrical energy comes into question in such systems, the electrical parts are expediently designed so that they can be used both as a generator and as a motor.
The installation of three types of machines, namely pumps, motor generators and turbines, causes a relatively high capital expenditure, which one has tried to reduce by designing the turbine in such a way that it can be used as a pump when pumping. This is possible hydraulically, but requires a higher operating speed for the pump operation than for the turbine operation in the previously known types of the hydraulic part, so that only asynchronous machines can be used as electric machines.
This is a disadvantage in that asynchronous machines are less economical than synchronous machines. In order to remedy this disadvantage, it has already been proposed to provide two centrifugal machine units that work on the same motor generator and to connect them hydraulically in parallel during turbine operation and hydraulically in series during pump operation in order to use both for the pump and the turbine to be able to work at the same operating speed. However, this is still not an economical solution, as the capital expenditure cannot be significantly reduced even with this type of storage power system.
In contrast, this object is achieved by the present invention, according to which a switching device is provided within a centrifugal machine with at least two running wheels, which, depending on its setting with respect to the two running wheels, enables the machine to use either as a gradient with the same gradient and the same operating speed Punipe or to work as a turbine.
Such a design of the hy draulic part of hydraulic storage systems enables the capital expenditure for that part, as well as the production costs of the electric current to be significantly reduced. Instead of a pump and a turbine it is. When using the invention it is possible to get by with a single turbine pump, and instead of two pressure-side gate valves, only one is needed; In addition, the required distribution pipeline is simplified and the machine house costs can be reduced by about 1 / 4-1 / 3.
In the drawing, an embodiment of the invention is illustrated, for example, Fig. 1 shows an axial section through a turbine pump having two impellers and Fig. 2 shows a section through the switching device designed as an overflow piece. The turbine pump shown has a connector 1, which has to serve as a pump suction pipe, as well as two impellers 2, 5 and a connector 9 serving as a turbine suction pipe.
With 3 trumpet-shaped channels are designated net, and 4 is an overflow piece of star-shaped cross-section, which is mounted centrally and axially in covers 10, 11 and from the outside by means of worm gear 12, and handwheel 13 in the for the pump respectively. Turbine operation required position can be brought. The overflow piece 4 arranged between the impellers 2, 5 has star-shaped channels 14 (FIG. 2). 6 designates a diffuser and 7 the pressure spiral of the turbine pump, which is connected to the storage basin, not shown.
During pump operation, the water is sucked in through the suction pipe 1, by means of the impeller 2 through the trumpet-shaped channels 3 and the overflow piece 4 into the impeller 5 facing the pressure side and by means of this impeller 5 through the diffuser 6 into the pressure spiral 7 and from there into the Storage basin pressed in.
During turbine operation, however, the overflow piece 4 is rotated centrally about the machine axis to such an extent that the star-shaped channels 14 no longer open into the trumpet-shaped channels 3, but into the gaps 8 between the latter and thus into the turbine suction pipe 9.
Furthermore, during turbine operation, the pump suction pipe 1 is shut off from the underwater by an underwater slide, not shown, and removed from the water contained therein by a small auxiliary pump or an ejector, also not shown. Leachate emptied.
When the turbine is running, the water now runs from the pressure spiral 7 through the adjustable diffuser 6 in the pressure-side impeller 5, from there through the overflow piece 4 into the gaps 8 and into the turbine suction pipe 9. The impeller 2 runs so empty in the turbine operation Air with. The two impellers 2 and 5 are matched to each other in such a way that with the same gradient when the turbine is running, the operating speed is the same as when the pump is running. In the case of a turbine pump with more than two stages, this coordination can also be achieved by the number of impellers connected or disconnected by the overflow piece 4.
Instead of providing a handwheel for actuating the overflow piece 4, a motor, for example, can also be provided in its place.
If the electrical part is designed as a synchronous motor generator, it is expediently equipped with an asynchronous auxiliary winding of a certain strength in order to bring this motor generator and the centrifugal machine of the type described with it to operating speed while the pump is being started up can.