Verfahren zum Entleeren von Wasserturbinen und Pumpen, deren Laufrad mindestens zum Teil in den Unterwasserspiegel eintaucht. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entleeren von Wasserturbinen und Pum pen, ,deren Laufrad mindestens zum Teil in den Unterwasserspiegel eintaucht und die auch bei abgesperrtem Wasserdurchfluss von einem treibenden Teil mitgenommen werden.
Derartige Verhältnisse treten beispielsweise bei. hydroelektrischen Kraftanlagen mit Spei cherpumpe und hochliegendem Unterwasser spiegel auf, wo ein einmal als Generator und ein andermal als Motor laufender elektrischer Teil bald mit einer Turbine und bald mit einer Pumpe zusammen zu arbeiten hat. Bei solchen Anlagen wird häufig mindestens die Turbine mit dem elektrischen Teil starr ge kuppelt, um einen möglichst gedrängten, ein fachen Aufbau zu erhalten, da es dann mö lieh ist, mit weniger Traglagern auszu kommen.
Solchen Anlagen haftet jedoch der Nachteil an, dass bei hochliegendem Unter wasserspiegel und abgesperrtem Wasser durchfluss durch die Turbine bezw. Pumpe im Falle, wo das Laufrad dieser Kreisel maschine von dem als Motor laufenden elek- trischen Teil noch mitgenommen wird, das Laufrad den ganz beträchtlichen Widerstand zu überwinden hat, den das im Gehäuse noch vorhandene Wasser der Drehung des Lauf rades entgegengesetzt. Die Erfindung be zweckt nun, ein Verfahren zu schaffen, das ein sehr rasches Entleeren des Gehäuses der jenigen Kxeiselniaschine (Wasserturbine be ziehungsweise Pumpe) ermöglicht, deren leer laufendes Laufrad mitgenommen wird.
Zu diesem Zwecke wird erfindungsgemäss nach erfolgter Trennung der leer mitlaufenden Turbine bezw. Pumpe vom Unterwasserkanal die pumpende Wirkung des Laufrades dieser Kreiselmaschine zum Entleeren ihres Ge häuses benutzt.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind ver schiedene Anlagen zum Ausführen des Ge genstandes der Erfindung bildenden Ver fahrens beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt: Fig. 1 eine hydroelektrische Anlage mit Turbine, Generatormotor und Speicherpumpe, bei der das Turbinensaugrohr in eine vom lrnterwasserkanal durch eine Schütze trenn bare Ausgusskammer ragt, Fig. 2 eine ähnliche Anlage, bei der je doch das Saugrohr unmittelbar bis in deii Unterwasserkanal reicht, wobei in dieser Figur die Speicherpumpe der Einfachheit halber weggelassen ist;
Fig.3 zeigt eine Abänderung einer Ein zelheit.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 ist 1 eine Wasserturbine, die über eine starre Kupp lung 8 mit einem elektrischen Teil 25 ver bunden ist. Letzterer arbeitet beim Tur binenbetrieb als Generator. Der Turbine 1 strömt das treibende Wasser durch eine Leitung 2 zu, während es durch ein Saug rohr 3 in eine Ausgusskammer 4 abströmt, die durch eine in senkrechter Richtung ver schiebbare Stütze 5 vom Unterwasserkanal 6 trennbar ist. Mit dem elektrischen Teil 25, der auch als Motor laufen kann, steht ferner über eine Kupplung -I0 eine Speicherpumpe i in Wirkungsverbindung.
Links von der starren Kupplung 8 ist ein einziges Trag lager 9 vorhanden, während die Welle des elektrischen Teils 25 zwischen den Kupp lungen 8, 10 von zwei Traglagern 11, 1? gestützt wird. An dem Gehäuse der Tur bine 1, die tiefer liegt als der Unterwasser spiegel, ist eine mit einem :@bsperrorgan 19 ausgestattete Leitung 13 angeschlossen, die in den Unterwasserkanal 6 ausgiesst. Eine Leitung 14 ermöglicht. unter Umgehung eines Ilauptschiebers 15, Kühlwasser aus der Speiseleitung 2 in das Turbinengehäuse 1 einzuführen. 16 ist eine Hilfspumpe, die in die Ausgusskammer 4 gelangendes Leck wasser, sowie durch die Leitung 14 der Tur bine 1 zuströmendes.
Kühlwasser durch Lei tungen 17, 18 hindurch in den Unterwasser kanal 6 fördert. 21 bezeichnet eine absperr bare Hilfsleitung, die den untersten Teil des Gehäuses unmittelbar mit dem Turbinen- saugrohr 3 zu verbinden gestattet, zum Zwecke, auch eine Entleerung des untersten Gehäuseteils der Turbine zu ermöglichen.
Bei arbeitender Turbine 1 ist deren Ge häuse ganz mit Wasser gefüllt und die Schütze 5 aufgezogen, so da.ss auch die Aus gusskammer 4 ganz mit Wasser gefüllt ist. Wird nun durch Schliessen des Hauptschie bers 15 der Wasserzufluss zur Turbine 1 ab gesperrt, deren Laufrad aber durch den nun mehr als Motor laufenden elektrischen Teil 25 weiter in Umdrehung gehalten, also von diesem Teil 25 mitgenommen, so ist die Schütze 5 in die in Fig. 1 gezeigte Lage herunterzulassen. Das mitgenommene Tur binenrad übt jetzt, trotzdem es mit dem Dreh sinn der Turbine weiterläuft, eine pumpende Wirkung aus und fördert das in der Saug kammer 4 enthaltene Wasser durch die Lei tung 13 in den Unterwasserkanal 6, wobei eine Belüftung durch das Standrohr 22 statt findet.
Ist die Ausgusskammer 4 um einen bestimmten Betrag entleert worden,, was sehr rasch erfolgen kann, das heisst wenn der Wasserspiegel in derselben beispielsweise die in Fig.l. dargestellte Höhe einnimmt, so wird ein Organ 20, das ein Einströmen von Luft in das Saugrohr 3 gestattet, geöffnet, worauf die Wassersäule im Saugrohr 3 ab gerissen wird. Dabei tritt, soviel Wasser aus dem Saugrohr 3 in die Kammer 4 über, als deren. luftgefüllter Raum fassen kann; es ist darauf zu achten, dass die Kammer 4 vor dem Öffnen des Organs 20 um soviel entleert worden ist, dass der Spiegel der abgerissenen Wassersäule im Saugrohr 3 unterhalb der Leitung 21 liegt.
Nach dem Abreissen der Wassersäule und nach erfolgter gänzlicher Entleerung des Turbinengehäuses mit Hilfe der Leitung 21 läuft dann das Turbinenrad in einem luftgefüllten, und nicht mehr in einem wassergefüllten Raum. Als Folge davon werden die Widerstände, die das Tur binenlaufrad bei seiner Drehung zu über winden hat, um ein ganz Bedeutendes ver mindert. Um zu verhindern, dass sich das in der Luft drehende Turbinenlaufrad mit der Zeit zu stark erhitzt, wird durch die Lei tung 14 Kühlwasser zugeführt, das nach Ausübung seiner Kühlwirkung in die Aus gusskammer 4 abfliesst.
Dieses Wasser wird zusammen mit Leckwassei,, das an der Schütze 5 in die Kammer 4 eindringt, durch die Hilfspumpe 16 in den Unterwasserkanal 6 gefördert, derart, dass der Wasserspiegel im Saugrohr 3 dauernd auf einer solchen Höhe gehalten wird, dass ein Rückströmen von Wasser in die Turbine 1 ausgeschlossen ist.
Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung unter scheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten einmal dadurch, da.ss das Saugrohr 0' der Turbine 1 nicht in eine besondere Aus gusskammer 4 ragt, sondern bis an den Unterwasserkanal 6 heranreicht, von dem es mittelst einer Schützes getrennt werden kann. Sodann wird hier die Entlüftungsleitung 22 durch einen in einer Mauer angeordneten Kanal gebildet.
Bei dieser Anordnung kann der Wasserspiegel im Turbinengehäuse, wenn das leer mitlaufende Turbinenrad als Pum penrad arbeitet, nicht soweit abgesenkt wer den, wie bei der Anordnung naeh Fig. 1, da keine beim Absenken sieh finit Luft füllende Ausgleichkammer vorhanden ist, so dass die Wassersäule im Saugrohr ä bereits vor einer genügenden Entleerung des Turbinenge häuses abreisst. Die weitere Entleerung des Gehäuses hat dann über die Leitung ?1 zu erfolgen.
Eine weitergehende Entleerung ist auch in dem Falle, wo das Saugrohr 3 bis an den I;nter Tacserka.nal 6 lleranreieht, mög- lieh,, wenn in der in Fig. 3 gezeigten Weise in Verbindung mit einem solchen Saug rohr 3 noch eine Hilfskammer 23 vorgesehen wird, die in ähnlicher Weise wirkt, wie die Kammer 4 nach der Anordnung nach Fig. 1. Diese Hilfskammer 23 kann zweckmässig über ein Beruhigungsgitter 24 mit dem Saug rohr 3 in Verbindung stehen.
Die Erfindung lässt sich sinngemäss auch in Verbindung mit Pumpen anwenden, wenn diese mit dem elektrischen Teil 25 starr ge kuppelt sind und daher bei abgesperrtem Wasserdurchfluss durch die Pumpe vom ge nannten Teil leer mitgenommen wercleti.
Process for emptying water turbines and pumps, the impeller of which is at least partially immersed in the underwater level. The invention relates to a method for emptying water turbines and Pum pen, whose impeller is at least partially immersed in the underwater level and which are carried along by a driving part even when the water flow is shut off.
Such relationships occur, for example. hydroelectric power plants with storage pump and high-lying underwater mirror, where an electrical part running once as a generator and another time as a motor has to work together with a turbine and now with a pump. In such systems, at least the turbine is often rigidly coupled to the electrical part in order to obtain a compact, simple structure, since it is then possible to get along with fewer support bearings.
Such systems, however, have the disadvantage that when the water level is high and the water is blocked, the flow through the turbine is or. Pump in the case where the impeller of this centrifugal machine is carried along by the electrical part running as a motor, the impeller has to overcome the considerable resistance that the water still present in the housing opposes to the rotation of the impeller. The invention be now aims to create a method that allows a very rapid emptying of the housing of those Kxeiselniaschine (water turbine or pump), the idle impeller is taken.
For this purpose, according to the invention, after separation of the idle turbine is BEZW. Pump from the underwater channel used the pumping action of the impeller of this centrifugal machine to drain its housing.
In the accompanying drawings, ver different systems for performing the subject of the invention forming process are illustrated, for example, namely: Fig. 1 shows a hydroelectric system with turbine, generator motor and storage pump, in which the turbine suction pipe is separated from the intrusion water channel by a contactor Bare pouring chamber protrudes, Fig. 2 shows a similar system, in which, however, the suction pipe extends directly into the underwater channel, the storage pump being omitted in this figure for the sake of simplicity;
3 shows a modification of a detail.
In the arrangement of FIG. 1, 1 is a water turbine which is via a rigid hitch be 8 with an electrical part 25 connected ver. The latter works as a generator during turbine operation. The turbine 1 flows the driving water through a line 2, while it flows through a suction pipe 3 into a pouring chamber 4, which is separable from the underwater channel 6 by a ver slidable support 5 in the vertical direction. A storage pump i is also operatively connected to the electrical part 25, which can also run as a motor, via a clutch -I0.
Left of the rigid coupling 8, a single support bearing 9 is available, while the shaft of the electrical part 25 between the hitch lungs 8, 10 of two support bearings 11, 1? is supported. On the housing of the turbine 1, which is lower than the underwater mirror, a line 13 equipped with a: @bsperrorgan 19 is connected, which pours into the underwater channel 6. A line 14 enables. Introducing cooling water from the feed line 2 into the turbine housing 1, bypassing an Ilauptschieber 15. 16 is an auxiliary pump, the leakage water reaching the pouring chamber 4, and water flowing through the line 14 of the turbine 1.
Cooling water through lines 17, 18 in the underwater channel 6 promotes. 21 denotes a shut-off auxiliary line which allows the lowest part of the housing to be connected directly to the turbine suction pipe 3, for the purpose of also allowing the lowest part of the turbine housing to be emptied.
When the turbine 1 is working, its housing is completely filled with water and the contactors 5 are pulled up so that the pouring chamber 4 is also completely filled with water. If the water supply to the turbine 1 is shut off by closing the main slide valve 15, but the impeller is kept rotating by the electrical part 25, which is now more like a motor, i.e. is carried along by this part 25, the contactors 5 are in the position shown in FIG 1 to lower the position shown. The entrained tur binenrad now exercises, despite the fact that it continues to run with the sense of rotation of the turbine, a pumping effect and promotes the water contained in the suction chamber 4 through the Lei device 13 in the underwater channel 6, with ventilation through the standpipe 22 instead .
If the pouring chamber 4 has been emptied by a certain amount, which can be done very quickly, that is, if the water level in it is, for example, the one in Fig.l. assumes the height shown, an organ 20, which allows air to flow into the suction pipe 3, is opened, whereupon the water column in the suction pipe 3 is torn off. This occurs as much water from the suction tube 3 into the chamber 4 than their. can hold air-filled space; it must be ensured that the chamber 4 has been emptied by so much before the opening of the organ 20 that the level of the torn off water column in the suction pipe 3 is below the line 21.
After the water column has been torn off and after the turbine housing has been completely emptied with the aid of the line 21, the turbine wheel then runs in an air-filled space and no longer in a water-filled space. As a result, the resistance that the turbine impeller has to overcome during its rotation is reduced by a very significant amount. In order to prevent the turbine impeller rotating in the air from heating up too much over time, cooling water is supplied through the line 14, which flows off into the pouring chamber 4 after its cooling effect has been exercised.
This water is conveyed together with water leakage which penetrates into the chamber 4 at the gate 5, by the auxiliary pump 16 into the underwater channel 6, in such a way that the water level in the suction pipe 3 is constantly kept at such a level that water flows back in the turbine 1 is excluded.
The arrangement shown in Fig. 2 differs from the one shown in Fig. 1 in that the suction pipe 0 'of the turbine 1 does not protrude into a special pouring chamber 4, but extends up to the underwater channel 6 from which it can be separated by means of a contactor. The ventilation line 22 is then formed here by a channel arranged in a wall.
With this arrangement, the water level in the turbine housing, when the idle turbine wheel works as a pump, cannot be lowered as much as in the arrangement according to Fig. 1, since there is no compensation chamber that fills finite air when lowering, so that the water column in the suction pipe ä already tears off before the turbine housing has been sufficiently emptied. The housing must then be emptied further via line? 1.
A more extensive emptying is also possible in the case where the suction pipe 3 approaches the inner Tacserka channel 6, if in the manner shown in FIG. 3 in connection with such a suction pipe 3 there is also an auxiliary chamber 23 is provided, which acts in a similar manner to the chamber 4 according to the arrangement of FIG. 1. This auxiliary chamber 23 can be conveniently connected to the suction pipe 3 via a calming grille 24.
The invention can also be used analogously in connection with pumps when these are rigidly coupled to the electrical part 25 and are therefore taken along empty from the part mentioned when the water flow through the pump is shut off.