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.