CH166297A - Hydroelektrische Speicheranlage. - Google Patents

Hydroelektrische Speicheranlage.

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CH166297A
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Aktiengesellschaft Gebr Sulzer
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Sulzer Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/10Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto characterised by having means for functioning alternatively as pumps or turbines
    • F03B3/106Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto characterised by having means for functioning alternatively as pumps or turbines the turbine wheel and the pumps wheel being mounted in adjacent positions on the same shaft in a single casing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description


  Hydroelektrische Speicheranlage.    Bei bekannten hydroelektrischen Spei  cheranlagen mit gemeinsamer Druckleitung  für Turbine und Pumpe bereitet die Um  schaltung vom Turbinenbetrieb auf den Pum  penbetrieb oft erhebliche Schwierigkeiten,  da die Umsteuerorgane zu ihrer Betätigung  einen grossen Kraftaufwand erfordern oder  in vielen Fällen nicht genügend dicht halten.  Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile  durch Anwendung eines zwischen einer zum  Umsteuerorgan führenden Leitung und dem  Umsteuerorgan einschaltbaren     Absperrorga-          nes    zum Absperren dieser Leitung zu ver  meiden, wobei das Umsteuerorgan und das  Absperrorgan derart miteinander gekuppelt  sind, dass das Umsteuerorgan nur wenn das  Absperrorgan in der Schliessstellung ist ver  stellt werden kann.  



  Die Erfindung ist in der Zeichnung an  hand einiger schematisch dargestellter Aus  führungsbeispiele zur Veranschaulichung ge  bracht.  



  Fig. 1 zeigt den Grundriss einer Speicher  anlage, während in Fig. 2 bis 6 verschiedene    Bauarten der Umsteuervorrichtung darge  stellt sind.  



  In der Gesamtanordnung der Speicheran  lage nach Fig. 1 stellt 1 die Turbine, 2 die  Pumpe dar, welche unmittelbar mit dem  Motorgenerator 3 gekuppelt sind und ständig  mitlaufen. Die Leitungen 4 und 5 führen  von der Turbine 1 bezw. von der Pumpe  zu der gemeinsamen Druckleitung 6 und  können durch die Umsteuervorrichtung 7 ab  wechselnd mit der Druckleitung 6 verbunden  oder von dieser abgesperrt werden. Die ge  zeichnete Stellung der     UmsteuQrvorrichtung     7 entspricht .dem     Turbinenbetrieb.    Dabei  strömt das Druckwasser aus dem nichtge  zeichneten Staubecken in Richtung des  Pfeils 8 zur Turbine 1 und gibt darin seine       aufgespeicherte    Energie ab. Der Motorgene  rator 3 ist ,dann imstande, die zum Bei  spiel während des.

   Tages auftretenden Be  lastungsspitzen des elektrischen Netzes zu  decken. Während dieses Betriebes befindet  sich kein Wasser in der Pumpe     \?,    so dar  diese leer mitläuft.      Bei sehr geringer     Belastung    des Netzes,  also zum Beispiel während der Nacht, wird  durch Umschalten der Umsteuervorrichtung  7 die Turbine von der Druckleitung getrennt  und die Pumpe mit der Druckleitung 6 in  Verbindung gesetzt. Die Pumpe wird in die  sem Fall vom Motorgenerator angetrieben  und fördert Wasser in Richtung des Pfeils  9 wiederum in das Staubecken.

   In den  Übergangazeiten, während deren vom Motor  generator 3 weder Leistung aufgenommen,  noch abgegeben wird, werden sowohl die  Turbine 1, als auch die     Pumpe    2 durch die  Umsteuervorrichtung 7 von der Druckleitung  abgeschlossen und entleert. Der Motor  generator läuft dann als Synchronmotor und  dient zur Verminderung des Blindstromes im  elektrischen Netz ("Phasenschieberbetrieb").  



  Die, Umsteuervorrichtung 7, deren bei  spielsweise Ausführungsform aus Fig. 2     er-          siehtlich    ist, weist ausser der als Umsteuer  organ     dienenden    Klappe U ein Absperr  organ A auf. Das Umsteuerorgan U ist um  die Achse 10 drehbar angeordnet und schliesst  entweder die zur Pumpe führende Leitung  5 oder die zur Turbine     führende        Leitung     4 ab. Um das Umsteuerorgan U betätigen zu  können, wird jeweils durch Drehen des     Ab-          sperrorganes    A um die Achse 11 in die strich  punktiert gezeichnete Lage die Druckleitung  6 abgesperrt.

   Das Umsteuerorgan ist mit dem  Absperrorgan derart     verbunden,    dass es nur       verstellt    werden kann, wenn das Absperr  organ in der Schliessstellung ist. Eine der  artige Kupplung zweier Organe bezw. eine  Blockierung ist an sich in vielen Ausfüh  rungen bekannt, so dass die     Darstellung    dieser  Kupplung in diesem und allen andern Bei  spielen auf der Zeichnung der Übersicht  halber weggelassen worden ist. Das in der  Turbinenleitung befindliche Wasser fliesst  dann durch die Turbine ab, indem sich die  Umsteuervorrichtung 7 und die Leitung 4 mit  Luft füllen, welche durch das Luftventil 12  einströmt. Das Umsteuerorgan U ist nun voll  ständig entlastet     und    kann ohne grossen  Kraftaufwand gedreht werden.

   Zur besseren  Abdichtung des Absperrorganes A ist ein    beweglicher Dichtungsring 13 vorgesehen,  welcher im Gehäuse 14 geführt ist und durch  Unterdrucksetzen des Raumes 15, zum Bei  spiel mit Hilfe von Druckwasser, auf das  Absperrorgan A gepresst wird. Die äussere  Fläche 16 des Absperrorganes A ist als Kugel  ausgebildet, während die innere Fläche 17 zu  sammen mit der Fläche 18 des     Umsteuer-          organes    A so geformt ist, dass der Flüssig  keitsstrom unter Vermeidung toter Räume  eine sanfte Umlenkung erfährt.  



  Die als Umsteuerorgan dienende Klappe  U kann, wie Fig. 3 zeigt, auch durch zwei  Klappen UI und U2 ersetzt sein. Diese Aus  bildung ergibt den Vorteil, dass die Druck  leitung 6 während des     Phasenschieberbetrie-          bes    sowohl durch das Absperrorgan A, als  <B>i</B> auch  durch die Klappen     UI    (gestrichelte  Lage) und U2, also in doppelter     Hinsicht    ab  gedichtet werden kann. Auch bei dieser Aus  führung können die     Klappen.    U1 und U2 nur  verstellt werden, wenn .das     Absperrorgan    A  sich in     der3chliessstellung    befindet.  



       Fig.    4 und 5 zeigen eine     Umsteuervorrich-          tung    mit kugeligem Gehäuse, in welchem das  Absperrorgan A als konzentrische Kugel  haube drehbar gelagert ist. Das Umsteuer  organ U ist in diesem Fall als Rohrkrümmer  ausgebildet. Die Drehachse 19 des     Um-          steuerorganes    steht senkrecht auf der die  Achsen der drei an die     Umsteuervorrichtung     angeschlossenen Leitungen 4, 5 und 6 ent  haltenden Ebene, während die Drehachse 20  des     Absperrorganes    dazu, wie aus dem       Grundrlss    nach     Fig.    5 ersichtlich ist, einen  Winkel von 45   bildet.

   Die Anschlüsse aller  drei Leitungen 4, 5     und.    6 sind mit beweg  lichen     Dichtungsringen    21, 22 und 23 ver  sehen, welche durch Unterdruck-setzen der  entsprechenden Räume 24, 25 und 2,6 dich  tend auf das     Umsteuerorgan    U oder auf -das  Absperrorgan     z1    gepresst werden können.  Auch hier .sind     Umsteuerorgan    U und Ab  sperrorgan A derart gekuppelt, dass das Um  steuerorgan nur verstellt werden kann, wenn  sich das Absperrorgan in -der     Schliessstellung     befindet.

        Die in Fig. 4 und 5 dargestellte Um  steuervorrichtung wird folgendermassen be  tätigt: Zunächst wird durch Entlasten des  Raumes 26 der bewegliche Dichtungsring 23  zurückgezogen, worauf das Absperrorgan A  nach     oben    gedreht werden kann und beim  darauffolgenden Wiederanpressen des Ringes  23 die Druckleitung 6 dichtend absperrt. Nun  können auch die Dichtungsringe 21 und 22  vom Umsteuerorgan U abgehoben werden, so  dass dieses im     entlasteten    Zustand im Sinne  des Uhrzeigers gedreht werden kann, bis der  Rohrkrümmer eine Verbindung zwischen der  Druckleitung 6 und der Leitung 5 herstellt.

    Sobald dies der Fall ist und die Dichtungs  ringe 21 und 22 wiederum angepresst wor  den sind, kann das Absperrorgan A bei  gleichzeitigem Abheben des Dichtungsringes  23 wiederum in die gezeichnete Lage zurück  gedreht werden. Nachher braucht nur noch  der Dichtungsring 23 bis zum Umsteuer  organ U vorgeschoben zu werden, so dass der  Wasserstrom     geschlossen    aus der Umsteuer  vorrichtung in die Druckleitung übertritt.  



  Gemäss Fig. 6 besteht das Umsteuerorgan  aus einem Rohrkrümmer U, welcher in der  Führung 27 gelagert ist und um eine Achse  28, die mit der Achse der Druckleitung 6  zusammenfällt, gedreht werden kann, wäh  rend die Drehachse des     Absperrorganes    A  dazu senkrecht steht. Beim Übergang von der  Druckleitung 6 zum Rohrkrümmer ist ein  beweglicher Dichtungsring 23 vorgesehen, der  entweder auf das Absperrorgan A oder auf  das Umsteuerorgan U gepresst werden kann  und im letzteren Fall zugleich als Wasser  führung dient. Die Anschlüsse der Leitungen  4 und 5 sind dagegen mit festen Dichtungs  ringen 29 und 30 versehen.

   Die Abdichtung  erfolgt hier dadurch, dass das Umsteuerorgan  U in Richtung der Drehachse 28 verschoben  und dadurch auf die Dichtungsringe 29 und  30 angepresst, bezw. für den Umsteuervor  gang von diesen abgehoben werden kann. So  bald die Druckleitung 6 durch das Absperr  organ A abgeschlossen ist, wird der Raum  31 unter dem Kolben 32 unter Druck gesetzt  und dadurch wird das Umsteuerorgan von    den Dichtungsringen 29 und 30 abgehoben.  Es kann dann mit Hilfe der Zahnstange 33  und des Zahnsegmentes 34 um 180   ge  dreht und nachher durch Entlasten des Rau  mes 31 wiederum auf die Dichtungsringe 29  und 30 aufgesetzt werden. Es besteht auch  die Möglichkeit, den Raum 31 ständig unter  Druck zu lassen, zum Beispiel dadurch, dass  er mit der Druckleitung 6 in     Verbindung     steht.

   Das Umsteuerorgan U wird in diesem  Fall angehoben und entlastet, sobald die  Druckleitung durch das Absperrorgan A ab  geschlossen wird und der von     unten    auf den  Kolben 32 wirkende Druck überwiegt. Wenn  nachher das Absperrorgan A wiederum zu  rückgedreht wird, senkt sich das Umsteuer  organ selbsttätig unter dem Einfluss des von  der Druckleitung her wirkenden Wasser  druckes. Auch hier sind Umsteuerorgan und  Absperrorgan derart miteinander verbunden,  dass das     Umsteuerorgan    nur verstellt werden  kann, wenn sich .das Absperrorgan in der  Schliessstellung befindet.  



  Das als Kugelhaube     ausgebildete    Absperr  organ A könnte natürlich auch mit einer     dein     Leitungsquerschnitt entsprechenden Öffnung  versehen sein, welche bei     geöffneter    Stellung  als Wasserführung dient und einen glatten  Übergang zwischen der an die     Umsteuervor-          richtung    angeschlossenen Leitung und dem       Umsteuerorgan    herstellt.

   In     .den    Fällen, in  denen die Pumpe zwei getrennte Laufräder  besitzt und durch zwei     getrennte    Leitungen  an die     Umsteuervorrichtung    angeschlossen  ist,     -wird    das     Umsteuerorgan    so ausgebildet,       bezw.    durch so viele Organe ersetzt, dass nicht  nur die zur Turbine führende, sondern auch  jede der zur Pumpe führenden Leitungen ab  wechselnd oder gleichzeitig abgesperrt     bezw.     mit der Druckleitung verbunden werden  können.  



  Das Ganze kann derart ausgebildet sein,  dass die     Betätigung    der     Umsteuervorrichtung     durch Handantrieb oder .durch elektrische  oder hydraulische     .Steuerung    erfolgen kann.  Zweckmässig ist auch     eine        .Schnellschluss-          steuerimg    vorgesehen, welche bei Stromunter  bruch während des     Pumpenbetriebes        entweder         in Abhängigkeit vom Strom selber oder von  der Drehzahl oder von der Strömungsge  schwindigkeit in der Druckleitung der Pumpe  ausgelöst wird und das Absperrorgan in die  Schliessstellung bringt.

   Die Steuerung kann  zum Beispiel als Fernsteuerung auch so aus  gebildet sein, dass durch eine einfache  Schaltbewegung die Organe des Schiebers  selbsttätig in der gewünschten Reihenfolge  betätigt werden. Ausserdem kann das Ab  sperrorgan derart angeordnet und der An  trieb desselben derart ausgebildet sein, dass  ausser der     Drehbewegung    noch eine weitere  das Organ von den Dichtungsflächen ab  hebende Bewegung bewirkt     werden    kann,  indem zum Beispiel die Drehachse 11 bezw.  19 in einer Richtung senkrecht zur Abdich  tungsebene verschiebbar angeordnet ist.  



  Die beschriebenen Ausführungen besitzen  gegenüber bisherigen Ausführungen den Vor  teil, dass ausser der Umsteuervorrichtung  keine besonderen Absperrvorrichtungen be  nötigt werden, welche bei den oft grossen  Leitungsquerschnitten und den hohen     Drük-          ken    sehr teuer ausfallen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Hydroelektrische Speicheranlage mit ge meinsamer Druckleitung für Turbine und Pumpe und einem während des Betriebes verstellbaren Umsteuerorgan, welches die Druckleitung mit der Pumpe bezw. der Tur bine verbindet, gekennzeichnet durch ein zwi schen einer zum Umsteuerorgan führenden Leitung und dem Umsteuerorgan einschalt bares Absperrorgan zum Absperren dieser Leitung, wobei das Umsteuerorgan und das Absperrorgan derart miteinander gekuppelt sind, dass das Umsteuerorgan nur wenn das Absperrorgan in der Schliessstellung ist, ver stellt werden kann. UNTERANSPRÜCHE: 1. Speicheranlage nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Absperr organ und das Umsteuerorgan eine zu sammenhängende Führung für die durch strömende Flüssigkeit bilden (Fig. 2). 2.
    Speicheranlage nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch mindestens einen be weglichen Dichtungsring, der während des Umsteuervorganges auf das Absperr organ, während des Normalbetriebes da gegen auf das Umsteuerorgan dichtend g o epresst wird und in diesem Fall zugleieli als Wasserführung dient. 3.
    Speicheranlage nach Patentanspruch, da- durch gekennzeichnet, dass das Umsteuer organ derart angeordnet und der Antrieb desselben derart ausgebildet ist, dass ausser der Drehbewegung noch eine wei tere, das Organ von den Dichtungsflächen abhebende Bewegung bewirkt werden kann. 4. Speicheranlage nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch einen derartigen An trieb des Absperrorganes, dass ausser der Drehbewegung noch eine weitere, das Organ von !den Dichtungsflächen ab hebende Bewegung bewirkt werden kann. 5.
    Speicheranlage nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Drehachse des Umsteuerorganes mit der Achse der an die Umsteuervorrichtung angeschlos senen Druckleitung zusammenfällt, wäh rend die Drehachse des Absperrorganes dazu senkrecht steht. 6. Speicheranlage nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass als Umsteuer organ eine oder mehrere Klappen vorge sehen sind. 7.
    Speicheranlage nach Patentanspruch und Unteranspruch. 1, dadurch gekennzeich net, dass das Absperrorgan als Kugel haube ausgebildet und mit einer :dem Leitungsquerschnitt entsprechenden Öff nung versehen ist, welche in der Offen- stellung mit dem Umsteuerorgan zusam men eine zusammenhängende Wasser führung bildet.
    S. Speicheranlage nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch eine derartige Aus bildung und Anordnung -des Umsteuer- organes, dass es durch den Druck der durchströmenden Flüssigkeit auf !die Dichthingsflächen gepresst wird, und dass. wenn das Absperrorgan in der Schliess stellung ist, das Umsteuerorgan mittelst eines Hilfsmotors zum Abheben von den Dichtungsflächen in der Richtung der Drehachse verschoben wird. 9.
    Speicheranlage nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch einen Antrieb des Absperrorganes, derart, dass dieses in Abhängigkeit eines elektrischen Stromes im Sinne eines Schnellschlussorganes in Schliessstellung gebracht wird. 10. Speicheranlage nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen Antrieb des Absperrorganes, derart, dass dieses in Abhängigkeit von der Drehzahl der Ma schine im Sinne eines Schnellschluss- organes in Schliessstellung gebracht wird. 11. Speicheranlage nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch einen Antrieb des Absperrorganes, derart, dass dieses in Ab hängigkeit von der Strömungsgeschwin digkeit in der Druckleitung im Sinne eines Schnellschlussorganes in Schliess stellung gebracht wird.
CH166297D 1931-08-24 1931-08-24 Hydroelektrische Speicheranlage. CH166297A (de)

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