CH158331A - Kreiselmaschinenaggregat für hydraulische Speicherung. - Google Patents

Description

      Kreisehnaschinenaggregat    für     hydraulische    Speicherung.    Die Erfindung betrifft ein Kreisel  maschinenaggregat für hydraulische Spei  cherung, welches aus abwechselnd betrie  bener Pumpe und Turbine besteht. Die     Er-          findung    besteht darin, dass ein der Pumpe  und der Turbine gemeinsamer     Laufradboden     vorgesehen ist, der an seinem Umfang die  druckseitigen Räume der Pumpe gegen die  druckseitigen Räume der Turbine abdichtet.  Vorteilhaft ist zwischen dem Druckraum der  Pumpe und dem Druckraum der Turbine     eine     Trennwand vorgesehen.

   Ferner kann ausser  den mit der Pumpe und den mit der Turbine  verbundenen     Regelorganen    den Druckräumen  ein     Abschlussorgan    vorgeschaltet sein, das  wahlweise je einen der den Laufrädern zuge  ordneten Druckräume abschliesst.  



  Auf der Zeichnung sind zwei Ausfüh  rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes  schematisch dargestellt.  



       Fig.    1 erläutert eine Ausführungsform  mit senkrechter Welle;       Fig.    2 zeigt einen     Schnitt    nach der Linie       I-I    der     Fig.    1;         Fig.    3 veranschaulicht eine     %veitere    Aus  führungsform mit     wagrechter    Welle und  mit gemeinsamem Druckraum für Turbine  und Pumpe.  



  Nach     Fig.    1 ist eine elektrische Maschine  1 mit senkrechter Welle im Maschinensaal  des Krafthauses 3 aufgestellt. Im Funda  ment des Krafthauses 3 befindet sich das       Kreiselmaschinenaggregat    4, das durch die  Welle 5 mit der elektrischen Maschine 1 ver  bunden ist.  



  Das     greiselmaschinenaggregat    4 besteht  aus abwechselnd betriebener Pumpe und  Turbine. Im Gehäuse 6, das ein- oder mehr  teilig sein kann, ist zwischen dem Druck  raum 8 der Pumpe und dem Druckraum 9  der Turbine eine Trennwand 7 vorgesehen.  Die Druckräume 8 und 9 sind gemeinsam an  das Druckrohr 10, das zu einem nicht ein  gezeichneten Speicherbecken führt, ange  schlossen. Ihnen ist das     Abschlussorgan    11  vorgeschaltet, das wahlweise je einen der  Druckräume 8, 9 vom Druckrohr 10 ab  schliesst.

        Dass Gehäuse 6 umschliesst das     Pumpen-          leitrad    12, das     mit    dem     Pumpendruckraum    8  in Verbindung steht, und das     Turbinenleit-          rad    13, das mit dem     Turbinendruckraum    9 in  Verbindung steht. Innerhalb der Leiträder  12, 13 befinden sich die auf der Welle 5 be  festigten Laufräder 14 für die Pumpe und  15 für die Turbine, die einen gemeinsamen       Laufradboden        2;9    aufweisen, der an seinem  Umfang die druckseitigen Räume der Pumpe  gegen die     druckseitigen    Räume der Turbine  abdichtet.

   Diese druckseitigen Räume um  fassen alle Räume von den     Laufradaustritten     bis und mit dem gemeinsamen Druckraum 21       (Fig.    3) oder den getrennten Druckräumen 8  und 9     (Fig.    1). An das Pumpenlaufrad 14  ist das Pumpensaugrohr 16, und an das Tur  binenlaufrad 15 das Turbinensaugrohr 17  angeschlossen.  



  Beim     Turbinenbetrieb    wird die Klappe 11  zum Abschluss des     Pumpendruckraumes    8 in  die gestrichelte Lage umgelegt. Hierauf wer  den der Druckraum 8 und das Saugrohr 16  in der Nähe der Pumpe in bekannter Weise,  zum Beispiel mittelst Druckluft, Auspumpen  oder dergleichen, entleert. Dabei wird das  Saugrohr 1-6 je nach der Lage des Unter  wasserspiegels gegenüber den Laufrädern des       Kreiselmaschinenaggregates    4 für das Aus  pumpen mittelst eines     Abschlussorganes    19  abgeschlossen.

   Wird nun das     Abschlussorgan     18 geöffnet und durch das zufliessende Was  ser das     Kreiselmaschinenaggregat    4 als Tur  bine in Betrieb gesetzt, wobei es die elek  trische Maschine 1 antreibt, so läuft das  Pumpenlaufrad 14 ohne wesentliche Lei  stungsverluste in einem mit Luft gefüllten  Raum leer mit.  



  Beim Pumpenbetrieb muss die elektrische  Maschine 1, sofern sie eine Synchron  maschine ist, auf die Betriebsdrehzahl ge  bracht werden, bevor sie als Motor auf das  Netz geschaltet werden kann. Hierfür lässt  man zum Beispiel das Kreiselmaschinen  aggregat 4 in der oben beschriebenen Weise  als Turbine laufen. Läuft die     elektrische     Maschine als Motor, so wird das Abschluss-         organ    18 geschlossen und die Umschaltklappe  11 zum Abschluss des     Turbinendruckraumes     9 in die gezeichnete Lage umgelegt. Gleich  zeitig wird das     Abschlussorgan    19 geöffnet  und der     Pumpendruckraum    8 in bekannter  Weise entlüftet, so dass er sich mit Wasser  anfüllt.

   Saugt nun die Pumpe an, so kann  das     Abschlussorgan    18 geöffnet werden. Mit  dem Entlüften des     Piimpendruckraumes    8  werden der Druckraum 9 und das Saugrohr  17 der Turbine in bekannter Weise entleert,  so dass! das Turbinenlaufrad in einem Luft  raum leer mitlaufen kann.  



  Der Druckraum 8 nach     Fig.    2 hat die  Form eines     Spiralgehäuses    mit einem in  Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn ab  nehmenden Querschnitt und der darüber be  findliche Druckraum 9 diejenige eines     Spiral-          gehäuses    mit einem im Uhrzeigersinn abneh  menden Querschnitt. Diese Gehäuseanord  nung ergibt sich infolge der Zuleitung des  Betriebsmittels in den Druckraum der Pumpe  und der Ableitung des Betriebsmittels aus  dem Druckraum der Turbine, die derart er  folgen, dass sowohl während des Pumpen  betriebes, als auch während des Turbinen  betriebes die Welle der Kreiselmaschine den  gleichen Drehsinn hat.  



  Bei der Ausführungsform des Erfin  dungsgegenstandes nach     Fig.    3 ist eine wag  rechte Welle 20 und ein nicht unterteilter  Druckraum 21 für Pumpe und Turbine vor  gesehen. Beim Turbinenbetrieb erfolgt der  Abschluss der Pumpe vom Druckraum 21  durch den Ringschieber 22, der gleichzeitig  als Regelorgan der Pumpe dienen kann, wo  bei ein von einem nicht eingezeichneten  Hilfsmotor verstellbares Gestänge 23 zur An  wendung kommt. Beim Pumpenbetrieb er  folgt der Abschluss der Turbine vom Druck  raum 21 durch die drehbaren Leitschaufeln  24, die in bekannter Weise durch Hebel 25  und das Zwischenstück 26 mit dem Regulier  ring 27, der durch das Gestänge 28 verstellt  wird, verbunden sind und zur Leistungsrege  lung der Turbine dienen.

   Die Abdichtung  am Umfang des     Laufradbodens    29 dichtet je  weils die druckseitigen Räume des     im    Be-      trieb befindlichen Teils vom     Laufradaustritt     an bis und mit dem gemeinsamen Druckraum  21 gegen die     druckseitigen    Räume des leer  laufenden Teils zwischen dem     Austritt    des  Laufrades dieses Teils und dem geschlosse  nen Regelorgan 22 oder 24.  



  Die Entleerung des nicht im     Betrieb    be  findlichen Teils erfolgt in an sich bekannter  Weise. Dabei können das     Pumpenlaufrad    14  und das Turbinenlaufrad 15 auf der Druck  seite gegenseitig mittelst einer Labyrinth  dichtung abgedichtet sein. Bei gleicher     Leit-          schaufelzahl    für Pumpe und Turbine kann  die Verstellung einer Leitschaufel der Pumpe  und einer Leitschaufel der Turbine mittelst  derselben Welle erfolgen und diese die  gleiche, beiden Leitschaufeln gemeinsame  Drehachse aufweisen. Auch können für die  Turbine oder für die Pumpe oder für beide  Ringschieber sowohl als     Abschlussorgan,    als  auch als Regelorgan verwendet werden.  



  Durch den der Pumpe und der Turbine  gemeinsamen     Laufradboden    29 ergibt sich  der Vorteil, dass das im Betrieb befindliche  Laufrad das andere wirksam kühlt, und dass  ausserdem auch das Spaltwasser, das aus dem  im Betrieb befindlichen Teil durch die ge  meinsame Abdichtung zwischen den     druck-          seitigen    Räumen der beiden Laufräder hin  durchtritt, zur Kühlung des leerlaufenden  Laufrades beiträgt. Auch wird vorteilhafter  weise unter Beibehaltung der sowohl für  Pumpe als für Turbine günstigsten Strö  mungsführung eine gedrängte Bauart, insbe  sondere eine günstige Länge erhalten.  



  Die Erfindung beschränkt sich nicht auf  die dargestellten Ausführungen. Anstatt,  dass ein der Pumpe und der Turbine gemein  samer     Laufradboden    durch die Ausbildung  von Pumpen- und Turbinenlaufrad als Dop  pelrad in einem Stück hergestellt ist, kann  der gemeinsame     Laufradboden    zwei- oder  mehrteilig ausgeführt sein, und ein Teil mit  dem Pumpenlaufrad, ein anderer Teil mit  dem Turbinenlaufrad verbunden und das  Ganze durch Verschraubung oder derglei  chen zum gemeinsamen     Laufradboden    zu-         sammengestellt    sein.

   Es können die Stirn  wände des Gehäuses in einer senkrechten  Ebene zur Wellenachse verlaufen, während  die spiralförmig ausgebildeten Druckräume  für Pumpe und Turbine durch eine in der  Richtung der Wellenachse ungefähr schrau  benförmige Wand getrennt werden. Ferner  kann das Gehäuse als Kesselgehäuse ausge  bildet sein. Bei entgegengesetztem Drehsinn  für Pumpe und Turbine kann der gemein  same Druckraum die Form eines     Spiral-          gehäuses    haben. Das Pumpenlaufrad und  das Turbinenlaufrad können derart verschie  dene Durchmesser haben, dass unter Anpas  sung an die für sie massgebenden Betriebs  verhältnisse beim Pumpenbetrieb und     beine     Turbinenbetrieb die gleiche Drehzahl ermög  licht ist.

   Schliesslich kann eine zwischen dem  Druckraum und dem Laufrad der Pumpe be  findliche     Abschliessvorrichtung    und eine zwi  schen dem Druckraum und dem Laufrad der       Turbine    befindliche     Abscbliessvorrichtung     von demselben Hilfsmotor bedient werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Kreiselmaschinenaggregat für hydrau- lische,Speicherung, welches aus abwechselnd betriebener Pumpe und Turbine besteht, ge kennzeichnet durch einen der Pumpe und der Turbine gemeinsamen Laufradboden (29), der an seinem Umfang die druckseiti- gen Räume der Pumpe gegen die drucli:seiti- gen Räume der Turbine abdichtet.

   UNTERAN SPRüCHE 1. Kreiselmaschinenaggregat nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet. dass zwi schen dem Druckraum (8) der Pumpe und dem Druckraum (9) der Turbine eine Trennwand (7) vorgesehen ist. 2. Kreiselmaschinenaggregat nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Trennwand als eine in der Richtung der Wellenachse unge fähr schraubenförmig verlaufende Wand ausgebildet ist. d. Kreiselmaschinenaggregat nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei nicht unterteiltem Druckraum beim Tur binenbetrieb der Abschluss der Pumpe vom Druckraum der Turbine durch mit der Pumpe verbundene Regelorgane er folgt.

   4. Kreiselmaschinenaggregat nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass- bei nicht unterteiltem Druckraum beim Pum penbetrieb der Abschluss der Turbine vom Druckraum der Pumpe durch mit der Turbine verbundene Regelorgane erfolgt. 5. Kreiselmaschinenaggregat nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenlaufrad und das Turbinenlaufrad derart verschiedene Durchmesser haben, dass unter Anpassung an die für sie mass gebenden Betriebsverhältnisse beim Pum penbetrieb und beim Turbinenbetrieb die gleiche Drehzahl ermöglicht ist.

   6.,. Kreiselmaschinenaggregat nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass ausser den mit der Pumpe und den mit der Turbine verbundenen Regelorganen den Druckräumen (8, 9), die den Laufrädern zugeordnet sind, ein Abschlussorgan vor geschaltet ist, das wahlweise je einen die ser Druckräume abschliesst.

   7. Kreiselmaschinenaggregat nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen dem Druckraum und dem Lauf rad der Pumpe befindliche Abschliessvor- richtung und eine zwischen dem Druck raum und dem Laufrad der Turbine be findliche Abschliessvorrichtung von dem selben Hilfsmotor bedient werden.

   B. Kreiselmaschinenaggregat nach Patentan spruch, mit Leitschaufelregelung, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Verstellung einer Leitschaufel der Pumpe und einer Leit- sehaufel der Turbine mittelst derselben Welle erfolgt und diese die gleiche, bei den Leitschaufeln gemeinsame Drehachse aufweist.