Maschinenaggregat, das eine hydraulische Maschine aufweist, die als Turbine und als Pumpe arbeiten kann Die Erfindung betrifft ein Maschinen aggregat, das eine hydraulische Maschine, die sowohl als Turbine als auch als Pumpe arbei ten kann, aufweist.
Lm den Bedingungen des wechselseitigen Betriebes; das heisst der Anströmung der Turbine oder der Pumpe in entgegengesetz ter Fliessrichtung und des wahlweisen Tur binen- oder Pumpenbetriebes, zu genügen, wurden beispielsweise Kraftwerke bzw. Pum- penstationen bekannt oder vorgeschlagen, bei denen die verwendeten Pumpen- oder Tur binenaggregate mit einer Einlaufspirale und zwei Triebwasserführungsrohren oder mit zwei entgegengesetzt angeordneten Maschinen so versehen sind, dass das Maschinenaggregat aus verschiedenen Richtungen angeströmt werden kann.
Für den abwechselnden Pumpen- und Tur binenbetrieb, wie er z. B. in Pumpspeicher- kraftwerken verlangt wird, werden eine Pumpe, die Turbine und der Generator zu einem -Maschinenaggregat zusammengebaut. Nach Bedarf wird die elektrische Maschine als Motor oder als Generator benützt und mit der Pumpe bzw. mit der Turbine gekuppelt. Beide hvdraulische -Maschinen haben ihre eigenen 7.u- und Abläufe sowie ihre eigenen Lager und Absehlussorgane.
Es ist. auch bekannt, dass dazu AZialtur- binen oder -pumpen, z. B. die sogenannten Un- terwasserkraftwerksturbinen (auch Rohrturbi nen), verwendet werden können und diese als komplette Maschinenaggregate gekapselt in einem das Aggregat tragenden Teil des Was serführungsrohres einzubauen sind, so dass sie um eine Drehachse in die entgegengesetzte Anströmrichtung geschwenkt werden können.
Mit der schwenkbaren Anordnung in einer Drehvorrichtung kann das Aggregat wahlweise als Turbine oder Pumpe verwendet werden. Es wird so in die entsprechende Anströmrichtung gedreht und dort verankert, dass in der je weiligen Betriebsstellung die Leitradschaufeln, bezogen auf die entsprechende Fliessrichtung des Triebmittels, vor bzw. hinter dem Laufrad liegen. Also kann sowohl Turbinen- als auch Pumpenbetrieb in entgegengesetzten Richtun gen stattfinden.
Bei der Anwendung der Unterwasserkraft werkst.urbine ist es ferner z. B. möglich, die Turbine statt in einer Drehvorrichtung unter zubringen, sie mit einem Leitrad je vor und hinter dem Laufrad zu versehen.
Bei den ersteren Arten der vorerwähnten Kraftwerksanlagen werden die maschinellen und baulichen Aufwände durch die doppelte Anordnung von Triebwasserführungsrohren oder besonders durch den Einbau von ent gegengesetzt abwechslungsweise arbeitenden Maschinenaggregaten sehr gross. Dadurch ist die Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage unter Umständen nicht gewährleistet.
Mit der Anwendung von Axialturbinen oder -pumpen in einer Schwenkvorrichtung ist zwar schon die -'#V irtschaftlichkeit der Anlage gegeben. Sie stellt jedoch in gewissen Fällen, z. B. bei Unterwasserkraftwerken mit niedri gem Kraftwerkskörper oder bei Kraftanlagen mit niederem Gefälle überhaupt, eine kon struktive und vereinzelt betriebliche Behinde rung dar. Trotzdem könnten in diesen Fäl len für den Turbinen- wie auch für den Pum penbetrieb sowohl in der einen als auch in der entgegengesetzten Fliessrichtung die glei chen Wirkungsgrade und Betriebsleistungen garantiert werden.
Die Unterwasserkr aftwerksturbine mit zwei Leitapparaten und einem in der Mitte ange ordneten Laufrad kann zwar fest im Kraft werkskörper angebracht sein und braucht bei -wahlweiser wechselseitiger Anströmung und Betriebsverwendung nicht komplett gedreht zu werden. Sie hat aber den Nachteil eines ge ringeren Gesamtwirkungsgrades, da ständig einer der beiden Leitapparate bei wechsel seitiger Anströmung jeweils in einer Richtung störend wirkt.
Der Gegenstand der hier vorliegenden Er findung ist ein Maschinenaggregat, das eine hydraulische Maschine aufweist, die sowohl als Turbine als auch als Pumpe arbeiten kann, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Ma schine zwei Räder besitzt, die so ausgebildet und einzeln feststellbar sind, dass sie wahl weise als Leitrad und als Laufrad dienen kön nen und da.ss sie wechselseitig anströmbar ist, wobei jeweils bei Turbinenbetrieb das dem Zu lauf nächstliegende Rad festzustellen ist und das Leitrad bildet, während das andere Rad das Laufrad bildet.
Bei Pumpenbetrieb könnte gegebenenfalls auch umgekehrt verfahren werden und das dein Auslauf am nächsten liegende Rad fest gestellt. werden.
Die Erfindung soll allen Bedingungen der -wechselseitigen Anströmung und des wahlwei sen Pumpen- oder Turbinenbetriebes genügen, indem sie alle Nachteile der bisher bekannten Konstruktionen für die eine oder die andere Betriebsart vermeidet, und es gestattet, alle Eigenschaften der verschiedenen Betriebsarten in einer gesehlossenenMaschine zukombinieren.
Die Anordnung zweier Räder und deren wahlweise Verwendung als Lauf- oder Leit- räder gestattet es, unter geringstem Bauauf wand und unter Vermeidung besonderer be trieblicher Zeitverluste oder ungünstiger hy draulischer Auswirkungen den Erfordernissen einer wirtschaftLehen wechselseitigen Anströ- inung zu entsprechen;
das heisst. die besonderen Vorteile der axial durchflossenen Maschine mit zwei Rädern liegen begründet in ihrer ein fachen, gedrängten Konstruktion und den damit verbundenen relativ niedrigen Herstel lungskosten -sowie vor allem in ihrer -virt- sehaftlichen Verwendbarkeit bei Kraftanlagen niederen Gefälles als Pumpspeicher- bzw. Ebbe- und Flutaggregat.
Insbesondere für diese, aber auch in an dern Fällen kann ein besonderer Vorteil damit verbunden sein, dass die Schaufeln auch der art um-estellt werden können, dass die hydrau lische Maschine aueli als Durehlass, Leersehuss oder dergleichen für das Triebmittel betrie ben werden kann.
In der Zeichnung sind mehrere Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt: Fig.l ein Aggregat mit axialdurehflos- sener Doppelrad-Turbomasehine mit wasser durchflossener elektrischer Maschine, Fig. ? bis 8 eine seheniatisehe Darstellung der wechselseitigen Funktion der Turbo maschine bei Turbinen- und Pumpenbetrieb sowie als Durehlass, Fig.9 ein weiteres Beispiel,
Fig. 10 und<B>11.</B> ein weiteres Beispiel, Fig.12 ein weiteres Beispiel, Fig. 13 ein weiteres Beispiel, Fig. l.4- das letzte Beispiel.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weist eine axial angeströmte, als Pumpe oder Tur bine verwendbare hydraulische Maschine mit zwei Rädern 1 und 2 auf, die beide in der Nabe 3, 3', welche mittels Stützschaufeln 4-, 4' zentrisch in den Wasserführungsrohrteilen 5, 5' gehalten wird, gelagert sind. Ferner ist eine als Aussenläufer ausgebildete, die Räder konzentrisch umgebende elektrische, z. B. ge- iiiäss Fig. 10 ausgebildete Maschine 6, die von einem llehäuse 6' abgedeckt ist, vorhanden.
An die Aussenkränze 7, 7' der Räder 1 und 2 schliessen sieh beiderseitig die im Mauerwerk 8, 8' verankerten Wasserführungsrohrteile 5, 5' an. An den Spaltstellen 9, 9' zwischen den Aussenkränzen und Wasserrohrteilen sind, wie bekannt, Spaltverringerungseinrichtungen mit. den zugehörigen Fangschalen für die Abfüh rung des an diesen Stellen durchtretenden Spaltwassers vorgesehen. Ebenfalls ist in dem Spält 10 zwischen den beiden Aussenkränzen 7, 7' eine Dichtung vorgesehen, die einerseits ständig mit einem Rad fest verbunden sein kann.
Sie kann aber auch als doppelseitiges DiehtungsmitteIstück eingebaut und am Ge häuse der elektrischen Maschine 6 befestigt. sein, von deren Dichtungen jeweils eine bei wechselseitigem Betrieb der Maschine als Still stands- und die andere als Gleit- bzw. Betriebs dichtung in Tätigkeit tritt. Die Ausbildung der Dichtung kann unabhängig von dem Er findungsgedanken beliebiger Art sein.
Als Abschlussorgane sind bei diesem Aus führungsbeispiel Drosselklappen 11, 11' vor gesehen, die drehbar im Mauerwerk 8, 8' der Wasserführung gelagert sind.
Die beiden Räder 1 und 2 sind so an geordnet und ausgebildet, dass wahlweise je weils eines der beiden einzeln feststellbar ist und, nachdem es festgestellt worden ist, die Tätigkeit als Leitrad übernimmt, wobei es gegenüber dem feststehenden Teil der Ma schine beispielsweise durch eine Klauenkupp- lung arretiert ist, während das andere Rad als Laufrad arbeitet.
Zu diesem Zweck sind die in Form und Ab- messungen übereinstimmenden Schaufeln der beiden Räder 1 und 2 in den Kränzen um Eadialzapfen drehbar gelagert, so dass ihre %Vinkellage geändert und festgestellt werden kante.
Wenn die Turbomaschine als Turbine arbei tet, wirkt die elektrische Maschine als Gene rator, wenn sie als Pumpe arbeitet als Motor. Die verschiedenen Winkellagen der Schau feln sind in Fig. 8 veranschaulicht, wobei a der maximale Verstellwinkel ist.
Die Umstellung der Schaufeln beim @V ech- sel der beiden Räder erfolgt um den Winkel ss, wobei a die Stellung der Schaufel als Leit- rad und a' als Laufrad bedeutet.
Als Pumpe mit. wechselseitiger Pumprich- tung werden die Schaufeln aus der Winkellage b nach b' um den Winkel y verstellt.
Für den Betrieb der Turbomaschine als Turbine, als Durchlass oder Leerschuss mit wechselseitiger Fliessrichtung werden die Schaufeln in die Stellung c und cl gebracht.
Die _NVirkung der 'VVinkellagenverstellung veranschaulichen die Fig.2 bis 7, welche die Räder des ersten Beispiels zeigen. Bei der Stellung nach Fig. 2 wirkt das Rad 2 als Leit- rad und das Rad 1 als Laufrad, während nach Fig. 3 bei entgegengesetzter Anströmung des Betriebswassers das Rad 1 als Leitrad und das Rad 2 als Laufrad dient.
Die Anströ- mung des Betriebswassers ist durch die Pfeile P und die Drehrichtung durch den Pfeil R angedeutet. Fig.2, 3 zeigen die Räder, wenn die hydraulische Maschine des Aggregats als Turbine arbeitet. bei verschiedener Anström- richtung. Wenn die Turbomaschine als Pumpe arbeitet, bildet jeweils - wie Fig.2, 3 zei gen - das dem Zulauf nächstliegende Rad das Leitrad.
Die Fig. 4 und 5 zeigen die Maschine als Pumpe arbeitend, wobei die Pfeile R die Dreh richtung angeben, und wobei in Fig. 4 das Rad 1 und in Fig.5 das Rad 2 als Leitrad wirkt. Hier arbeitet die Maschine in verschie dener Anströmrichtung als Pumpe.
Die Fig.6 und 7 geben die Schaufel stellung für den Fall wieder, dass die Maschine als Turbine arbeitend als Durchlass oder Leer schuss betrieben wird, wobei, je nach den Er fordernissen, beide Räder frei beweglich, oder das eine frei beweglich, das ändere fest, oder beide fest sein können.
Es ist nun möglich, die hydraulische Ma schine und die mit ihr das Maschinenaggregat bildende elektrische bzw. mechanische Ma schine zu einem geschlossenen Ganzen zu ver- einigen, wobei die Verbindung verschieden ge staltet werden kann. So sind bei der Ausfüh rungsform nach Fig. 9 die Magnetwicklungen der elektrischen Maschine mit dem einen und die Ankerwicklungen mit dem andern Rad ver bunden. Es ist der Teil 6", der den Anker eines Synchrongenerators bilden kann, mit dem Radaussenkranz 7' über eine entspre chende Tragkonstruktion 12 verbunden, so dass der Anker mit dem Aussenkranz 7' des Rades 2 (Fig. 1) umläuft, wenn dieses Rad als Lauf rad wirkt.
Der Ständer 6<B>'</B> der elektrischen Maschine ist unmittelbar mittels eines Tragflansches 13 mit dem Aussenkranz 7 des andern Rades 1 verbunden, der mit diesem umläuft, wenn das Rad 1 als Laufrad verwendet wird. Die Teile 6", 6"' bilden zusammen je nach Be triebsweise einen Motor oder einen Generator.
Die elektrische Maschine arbeitet als Ge nerator, wenn die hydraulische Maschine als Turbine arbeitet und als Motor, wenn die Ma schine als Pumpe arbeitet.
Die Verbindung der hydraulischen Ma schine mit der elektrischen Maschine ist bei der Ausführungsform nach Fig. 10 so erreicht, dass der Ständer 6" der elektrischen Maschine an dem feststehenden Gehäuse 6' befestigt ist, während der Rotor 6"' abwechselnd mit dem einen oder dem andern Radaussenkranz durch eine besondere Kupplungseinrichtung verbun den wird.
Die Einrichtung zeigen die Fig. 10 und 11. Die Kupplung -erfolgt durch mehrere gleichmässig über die Innenseite des Rotor kranzes 16 verteilte exzentrische Rollen 14, 14', die mittels an ihnen vorgesehenen Hebeln 15, 15' verstellt werden können und den Rotor 6"' genau zentrisch auf dem Aussenkranz 7 oder 7' des jeweiligen Laufrades lagern. Die Ver bindung ist so gestaltet, dass sie bei Kraft abgabe ständig fester wird. Sobald der Rotor kranz 16 fest mit dem einen der beiden Kränze 7 oder 7' gekuppelt ist, kann das andere Rad gelöst und festgestellt werden.
In der Darstellung nach den Fig.10 und 1.1 befinden sich die Rollen 14 in Klemmstel- lung und verbinden den Aussenkranz 7' des Rades 2 mit dem Rotorkranz 16.
Ein anderes Beispiel zeigt Fig. 12.
Die Nabenkörper 17 und 1<B>7</B> sind bei die sem Ausführungsbeispiel so stark erweitert, dass darin Generatoren normaler Bauart ohne Getriebe untergebracht werden können. In denn Mittelstück des Wasserführungsrohres 19, das zwischen den beiden Mauerwerken 8, 8' eingespannt ist, sind als Verschlussorgane zwei Zylinderschieber 18, 18' gegen die Naben körper 17, 17' hin verschiebbar, die den die Nabenkörper umschliessenden Ringraum ab schliessen.
Zum Ausserbetriebsetzen muss eines der Absperrorgane betätigt werden. Sind beide Schieber geschlossen, so kann der Raum im ZVasserführungsrohr 19 entleert werden.
Die beiden Räder 1 und 2 sind ähnlich wie bei dem Beispiel nach Fig.l zwischen den beiden Stützsehaufelringen 4, 4' so' angeord net, dass jeweils eines nach Festlegung die Funktion eines Leitrades übernimmt.
Bei kleinen Maschineneinheiten dieser Ausführung kann beispielsweise auf der einen Seite in einem der erweiterten Nabenkörper eine Maschine, die als Generator und Motor arbeiten kann, und auf der andern gegenüber liegenden Seite dazugehörige Regeleinrich tungen, wie Regler, Servomotor usw. sowie eine Kühleinrichtung, eingebaut werden.
Bei grossen und grössten Maschinenein heiten kann eine Seite als begehbarer Ma schinenraum, der durch eine der hohlen Stütz schaufeln zugänglich ist, ausgebildet sein.
Die Erweiterung der beiden Turbinen naben hat noch den Vorteil, dass die Räder der Maschine geschützt sind, da die Naben gleich zeitig als Wellenbreeher dienen. Dies ist be sonders für die Verwendung der Maschinen aggregate in Ebbe- und Flutanlagen, die star ken Meeresströmungen ausgesetzt sind, von Bedeutung.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig.13 zeigt, dass alle zum Betrieb der elektrischen Maschine notwendigen Teile in nur auf einer Seite der Anlage erweiterten Turbinennabe unterge bracht werden können. Die erweiterte Nabe 17 ist. im Mauerwerk 8 abgestützt, während die am Rad 2 sieh an schliessende -Nabe 24 mittels der Stützschau feln 26 im Wasserführungsrohr 27, das in diesem Fall aus Stahlguss besteht, abgestützt ist.
Als Verschlussorgan dienen hierbei auf der Seite der erweiterten Nabe 17 ein Zy lin- dersehieber 18 und auf der gegenüberliegenden Seite eine Drosselklappe 11.
Fig.l4 veranschaulicht ein Beispiel mit Anordnung von Sehleifkupplungen bzw. von Sehleifbremsen bei der Doppelrad-Turbo- masehine. Die Abbildung gibt den Axial- sehnitt durch die Nabe wieder. 69 sind Stücke der Schaufeln der beiden Schaufelräder. Die Sehaufeln sind mit den scheibenförmigen Wurzeltellern 70 in den umlaufenden Naben teilen 71 und 72 gelagert.
Gehalten werden die umlaufenden Teile durch die feststehen den Nabenteile 73 und 7.1. Zu der elektrischen 3Iasehine, mit der die Räder zusammenwirken, führt die Welle 75, auf die die Kupplung 76 auff;esetzt ist. Mittels dieser kann wechsel weise der Kraftschluss zwischen dem einen oder dem andern Rad mit der Welle 75 her gestellt werden. Die Kupplung 76 ist als ,Schleifkupplung mit den Reibscheiben 77 aus gebildet.
Diese werden durch die drueköl- gesteuerten Kolben 78 gegen die umlaufenden Naabenteile 71 oder 72 gepresst und bewirken so eine weiche Angleichung der Umlaufge- seliwindigkeiten der jeweils zu kuppelnden Teile. Die feste Kupplung erfolgt sodann an schliessend durch Einschieben der drucköl- gesteuert.en Bolzen 79.
In ähnlicher Weise wird das jeweils als Leitrad bestimmte Schau felrad gegenüber dem feststehenden Nabenteil durch eine Schleifbremse weich abgebremst, und zwar mit Hilfe der druckölbetätigten Reibscheiben 80. Die Feststellung des be treffenden Leitrades erfolgt sodann durch die Bolzen 81.
Machine unit having a hydraulic machine that can work as a turbine and as a pump The invention relates to a machine unit that has a hydraulic machine that can work both as a turbine and as a pump.
Lm the conditions of mutual operation; that is, the flow to the turbine or the pump in the opposite direction of flow and the optional turbine or pump operation, for example, power plants or pump stations have been known or proposed in which the pump or turbine units used have an inlet spiral and two headrace pipes or two oppositely arranged machines are provided so that the machine unit can be flown against from different directions.
For the alternating pump and tur binenbetrieb, as z. If required, for example in pumped storage power stations, a pump, turbine and generator are assembled to form a machine unit. If required, the electric machine is used as a motor or generator and coupled with the pump or turbine. Both hydraulic machines have their own 7.u and processes as well as their own bearings and closure organs.
It is. also known that for this purpose ACial turbines or pumps, z. B. the so-called underwater power plant turbines (also tubular turbines) can be used and encapsulated as complete machine units in a part of the water guide pipe carrying the unit, so that they can be pivoted around an axis of rotation in the opposite direction of flow.
With the pivoting arrangement in a rotating device, the unit can be used either as a turbine or a pump. It is rotated and anchored in the corresponding direction of flow so that in the respective operating position the stator blades are in front of or behind the impeller, based on the corresponding direction of flow of the propellant. So both turbine and pump operation can take place in opposite directions.
When using the underwater power werkst.urbine it is also z. B. possible to accommodate the turbine instead of a rotating device, to provide it with a stator in front of and behind the impeller.
In the former types of the aforementioned power plants, the mechanical and structural costs are very large due to the double arrangement of headrace pipes or especially due to the installation of opposite alternately working machine assemblies. As a result, the profitability of the entire system may not be guaranteed.
With the use of axial turbines or pumps in a swivel device, the system is already economically viable. However, in certain cases, e.g. B. in underwater power plants with niedri gem power plant body or power plants with a low gradient at all, a constructive and occasional operational handicap tion. Nevertheless, could in these cases len for the turbine as well as for the Pum pen operation both in the one and in the opposite flow direction guarantees the same efficiency and operating performance.
The underwater power plant turbine with two diffusers and an impeller arranged in the middle can be firmly attached to the power plant body and does not need to be completely rotated if there is alternating flow and operational use. But it has the disadvantage of a lower overall efficiency, since one of the two diffusers constantly has a disruptive effect in one direction with alternating flow.
The subject matter of the present invention is a machine unit which has a hydraulic machine which can work both as a turbine and as a pump, characterized in that the machine has two wheels which are designed and individually lockable that they can optionally serve as a guide wheel and an impeller and that the flow can flow alternately, with the wheel closest to the inflow being determined during turbine operation and forming the stator, while the other wheel forms the impeller.
In the case of pump operation, the reverse procedure could also be used, and the wheel closest to your outlet could be determined. will.
The invention is intended to satisfy all conditions of alternating flow and optional pump or turbine operation by avoiding all the disadvantages of the previously known constructions for one or the other operating mode, and it allows all properties of the various operating modes to be combined in a closed machine.
The arrangement of two wheels and their optional use as running or idler wheels make it possible to meet the requirements of an economic mutual flow of water with the least amount of construction work and avoiding special operational time losses or unfavorable hydraulic effects;
this means. The particular advantages of the axially flow-through machine with two wheels are based on its simple, compact design and the associated relatively low manufacturing costs, as well as, above all, in its -virtual usability in low-gradient power plants as pumped storage or ebb and flow Flood unit.
In particular for this, but also in other cases, a particular advantage can be associated with the fact that the blades can also be converted in such a way that the hydraulic machine can also be operated as a permanent, empty or similar for the propellant.
In the drawing several Ausfüh approximately examples of the subject invention are shown. It shows: FIG. 1 a unit with an axially continuous double-wheel turbo machine with an electric machine through which water flows, FIG. to 8 a visual representation of the mutual function of the turbo machine in turbine and pump operation as well as a Durehlass, Fig. 9 another example,
10 and 11. Another example, FIG. 12 another example, FIG. 13 another example, FIG. 1.4 - the last example.
The embodiment of Fig. 1 has an axially flowed, hydraulic machine usable as a pump or turbine with two wheels 1 and 2, both in the hub 3, 3 ', which by means of support blades 4, 4' centrally in the water pipe parts 5 , 5 'is held, are stored. Furthermore, a designed as an external rotor, the wheels concentrically surrounding electrical, z. For example, a machine 6 designed according to FIG. 10, which is covered by a housing 6 ', is present.
The water pipe parts 5, 5 'anchored in the masonry 8, 8' adjoin the outer rims 7, 7 'of the wheels 1 and 2 on both sides. At the gap points 9, 9 'between the outer crowns and water pipe parts, gap reducing devices are, as is known, with. the associated catch shells for the Abfüh tion of the crevice water passing through at these points provided. A seal is also provided in the gap 10 between the two outer rims 7, 7 ', which on the one hand can be permanently connected to a wheel.
However, it can also be installed as a double-sided DiehtungsmitteIstück and attached to the housing of the electrical machine 6. One of the seals of which, when the machine is operated alternately, acts as a standstill seal and the other as a sliding or operating seal. The formation of the seal can be of any kind regardless of the inventive concept.
As closing organs, throttle valves 11, 11 'are seen in this exemplary embodiment, which are rotatably mounted in the masonry 8, 8' of the water duct.
The two wheels 1 and 2 are arranged and designed so that either one of the two can be locked individually and, after it has been determined, takes over the activity as a stator, with it compared to the stationary part of the machine, for example by a claw cup - is locked while the other wheel works as an impeller.
For this purpose, the blades of the two wheels 1 and 2, which have the same shape and dimensions, are rotatably mounted in the rings around radial pegs, so that their% angular position can be changed and fixed.
If the turbo machine works as a turbine, the electric machine acts as a generator; if it works as a pump, it acts as a motor. The various angular positions of the blades are illustrated in Fig. 8, where a is the maximum adjustment angle.
The conversion of the blades when changing the two wheels takes place at the angle ss, where a means the position of the blade as a guide wheel and a 'as an impeller.
As a pump with. alternating pumping direction, the blades are adjusted from the angular position b to b 'by the angle y.
For the operation of the turbo machine as a turbine, as a passage or empty shot with alternating flow direction, the blades are brought into position c and cl.
The _NVirkung 'VVinkellagenverstellung illustrate the Fig. 2 to 7, which show the wheels of the first example. In the position according to FIG. 2, wheel 2 acts as a guide wheel and wheel 1 as an impeller, while according to FIG. 3, when the process water flows in the opposite direction, wheel 1 serves as a guide wheel and wheel 2 as an impeller.
The flow of the process water is indicated by the arrows P and the direction of rotation is indicated by the arrow R. Fig. 2, 3 show the wheels when the hydraulic machine of the unit works as a turbine. with different flow directions. When the turbomachine works as a pump, the wheel closest to the inlet forms the stator - as shown in FIGS. 2 and 3.
4 and 5 show the machine working as a pump, the arrows R indicating the direction of rotation, and where in Fig. 4 the wheel 1 and in Fig.5 the wheel 2 acts as a stator. Here the machine works as a pump in different flow directions.
The 6 and 7 show the blade position again in the event that the machine is operated as a turbine working as a passage or empty shot, whereby, depending on the requirements, both wheels are freely movable, or one is freely movable that changes solid, or both can be solid.
It is now possible to combine the hydraulic machine and the electrical or mechanical machine that forms the machine assembly with it to form a closed whole, with the connection being able to be designed in different ways. Thus, in the embodiment according to FIG. 9, the magnet windings of the electrical machine are connected to one wheel and the armature windings to the other wheel. It is the part 6 ", which can form the armature of a synchronous generator, with the outer wheel rim 7 'via a corresponding support structure 12, so that the armature rotates with the outer rim 7' of the wheel 2 (Fig. 1) when this wheel acts as a running wheel.
The stator 6 of the electrical machine is connected directly by means of a support flange 13 to the outer rim 7 of the other wheel 1, which rotates with it when the wheel 1 is used as a running wheel. The parts 6 ", 6" 'together form a motor or a generator depending on the mode of operation.
The electric machine works as a generator when the hydraulic machine works as a turbine and as a motor when the machine works as a pump.
The connection of the hydraulic Ma machine with the electrical machine is achieved in the embodiment according to FIG. 10 so that the stator 6 "of the electrical machine is attached to the stationary housing 6 ', while the rotor 6"' alternately with one or the other the other outer wheel rim is connected by a special coupling device.
The device is shown in FIGS. 10 and 11. The coupling takes place through several eccentric rollers 14, 14 'evenly distributed over the inside of the rotor ring 16, which can be adjusted by means of levers 15, 15' provided on them and the rotor 6 " 'Store exactly centered on the outer rim 7 or 7' of the respective impeller. The connection is designed in such a way that it is constantly tightened when power is output. As soon as the rotor rim 16 is firmly coupled to one of the two rims 7 or 7 ', the other wheel can be loosened and locked.
In the representation according to FIGS. 10 and 1.1 the rollers 14 are in the clamping position and connect the outer rim 7 ′ of the wheel 2 to the rotor rim 16.
Another example is shown in FIG. 12.
The hub bodies 17 and 1 <B> 7 </B> are expanded so much in this embodiment that generators of normal design can be accommodated in them without gears. In the middle piece of the water pipe 19, which is clamped between the two masonry 8, 8 ', two cylinder slides 18, 18' are slidable towards the hub body 17, 17 'as closure organs, which close the annular space surrounding the hub body.
To shut down one of the shut-off devices must be actuated. If both slides are closed, the space in the water supply pipe 19 can be emptied.
The two wheels 1 and 2 are similar to the example according to Fig.l between the two support shovel rings 4, 4 'so' angeord net that each one takes over the function of a guide wheel after definition.
In the case of small machine units of this design, for example, a machine that can work as a generator and motor can be installed on one side in one of the expanded hub bodies, and on the other opposite side associated control devices such as controllers, servo motors, etc. and a cooling device can be installed .
In the case of large and largest machine units, one side can be designed as a walk-in machine room that is accessible through one of the hollow support blades.
The expansion of the two turbine hubs also has the advantage that the wheels of the machine are protected, since the hubs also serve as shafts. This is particularly important for the use of the machine units in ebb and flow systems that are exposed to strong ocean currents.
The exemplary embodiment according to FIG. 13 shows that all parts necessary for operating the electrical machine can be accommodated in a turbine hub that is extended on only one side of the system. The enlarged hub 17 is. supported in the masonry 8, while the hub 24 look at the wheel 2 by means of the support wings 26 in the water pipe 27, which in this case consists of cast steel, is supported.
A cylinder slide valve 18 on the side of the enlarged hub 17 and a throttle valve 11 on the opposite side serve as the closure member.
Fig.l4 illustrates an example with the arrangement of slip clutches or slip brakes in the double-wheel turbo machine. The illustration shows the axial section through the hub. 69 are pieces of the blades of the two paddle wheels. The blades are with the disc-shaped root plates 70 in the rotating hub parts 71 and 72 mounted.
The rotating parts are held by the fixed hub parts 73 and 7.1. The shaft 75, on which the coupling 76 is fitted, leads to the electrical axis with which the wheels interact. By means of this, the frictional connection between one or the other wheel with the shaft 75 can alternately be made. The clutch 76 is formed as a slip clutch with the friction disks 77.
These are pressed by the pressure-oil-controlled pistons 78 against the rotating hub parts 71 or 72 and thus bring about a smooth equalization of the rotating gear speeds of the parts to be coupled. The fixed coupling then takes place by pushing in the pressure-oil-controlled bolts 79.
In a similar way, the blade wheel, which is determined as a stator, is gently braked with respect to the stationary hub part by a grinding brake, with the help of the pressure-oil-operated friction disks 80. The stator in question is then fixed by the bolts 81.