CN104220744A - 具有支路部分的水力设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水力设备的管路系统，包括以下特征或构件：具有涡轮机叶轮以及涡轮机蜗壳的涡轮机；具有泵叶轮以及泵蜗壳的泵，这两个蜗壳彼此对流地布置；轴，在轴上抗扭地布置有涡轮机叶轮和泵叶轮；电机，其与轴传动连接或能被引导至这种连接中；两个蜗壳的高压管路通入共同的主高压管路；涡轮机高压管路，用于在涡轮机运行时使水从主高压管路引导到泵涡轮；设计为弯管的泵高压管路，用于在泵运行时使水从泵涡轮引导到主高压管路或在液压中断时使水经过涡轮机高压管路返回泵涡轮；支路部分，其上连接有主高压管路、涡轮机高压管路以及泵高压管路。本发明的特点在于以下特征：在弯管的出口处的流动横截面大于在弯管的进口处的横截面。

Description

具有支路部分的水力设备
技术领域
本发明涉及水力设备的领域。这种水力设备包括至少两个液压机。其中至少一个机器是泵。
背景技术
在上水池和下水池之间是具有泵和涡轮机以及发电机的泵涡轮-单元。在电能需求高的时候，水通过主高压管路从上水池经过涡轮机流向下水池。
在能量需求低的时候，泵涡轮作为泵工作。其由此时作为电动机工作的电机驱动。然后泵将水从下水池通过泵高压管路以及通过主高压管路输送给上水池。在液压中断时，也可以为调节功率而工作。此时向涡轮机输送一部分或全部的泵体积流量。
设备包括支路部分。主高压管路、涡轮机高压管路以及泵高压管路连接到该支路部分处。泵高压管路包括弯管。
在管路中的液体的每一股液流已知是有损耗的。在流动转向时流动损耗特别高。因此这点适用于管路弯管或适用于支路部分。
发明内容
本发明的目的在于，设计一种根据权利要求1的前序部分的泵涡轮设备，使得减少在泵高压管路的弯管的和在支路部分的流动损耗。
借助具有权利要求1的特征部分的特征的泵涡轮设备来实现该目的。
因此泵高压管路的弯管设计为所谓的延迟弯管，这意味着在进入到支路部分之前，增加泵高压管路的横截面。由此出现了一定程度的流动延迟。由此不仅降低了在弯管自身中的流动损耗而且也降低了在下游连接的支路部分中的流动损耗。
延迟弯管可以连续地扩展。其也可以由多个区段构成，其横截面沿着流动方向看，从一个区段到另一个区段地变大。
附图说明
根据附图详细地阐述本发明。其中各图示出以下内容：
图1在示意图中以侧视角度示出具有垂直轴的泵涡轮设备，
图2在示意图中示出从旋转轴线的方向看的泵涡轮设备，
图3示出图2的重要部分，即支路部分、主高压管路、涡轮机高压管路以及设计为弯管的泵高压管路。
具体实施方式
如同从图1中所看到的，高压管路13连接到涡轮机蜗壳1.2上以及高压管路13连接到泵蜗壳2.2上。这两个高压管路12，13通过支路部分10与高压管路11相连，在高压管路中有共用的闭塞元件6.1。
在图2中示出的设备包括泵和涡轮机1。其以俯视旋转轴线14的角度示出。
能看出支路部分10。主高压管路11、涡轮机高压管路12以及设计为弯管的泵高压管路13连接到该支路部分上。泵高压管路13由单个的区段构成，后面对于这些区段并且同样对于它们的规格A和B还要深入说明。
在图3中示出的管路系统包括作为中心构件的支路部分10。主高压管路11、涡轮机高压管路12以及实施为弯管的泵高压管路13连接到支路部分10上。
能看出液压机的旋转轴线14。
泵高压管路13的设计是有重要意义的。泵高压管路的柱形区段13.1连接到此处未示出的泵涡轮。随后是圆锥形区段13.2至13.7。锥形区段的横截面从一个区段至另一个区段地扩大。跟随在最后的是通入支路部分10中的柱形区段13.8。
主高压管路11、支路部分10以及涡轮机高压管路12相反地具有相同的恒定的流动横截面。
通过箭头示出流动方向。主高压管路11配有双箭头，以便形象地说明这两个可能的流动方向。在涡轮机运行时-来自上水池的-流体流经支路部分10和涡轮机高压管路12。在泵运行时来自下水池的流体经过泵高压管路13、经过支路部分10、经过主高压管路11流向上水池。
延迟弯管的入口直径、也就是说区段13.2的入口直径等于圆柱形区段13.1的直径D1。该入口直径也可以是更大的。
区段13.8也可以构造为圆锥形，从而其沿泵流动方向扩展。
区段13.8具有比其入口直径D2略微更大的出口直径D3。因此此时在区段13.8之中产生扩展。但是区段13.8也可以是圆柱形的。由此入口直径D2等于出口直径D3。
区段13.3至13.7也可以连续地扩展。
延迟弯管的半径R等于入口直径D1的1.1至10倍。
在主高压管路11的中轴(中心的流动线路)和泵高压管路13的中轴之间的距离A处于入口直径D1的2倍至200倍的范围中。
在区段13.8的中轴和液压机的旋转轴线14之间的距离B是涡轮机高压管路12的直径D5的2倍至200倍。
涡轮机高压管路12的直径D5与延迟弯管的出口直径D3相同，或者大于延迟弯管的出口直径。
涡轮机高压管路12的直径D5等于区段13.8的入口直径D2，或者换句话说等于延迟弯管的出口直径。
涡轮机高压管路12的直径D5可以比延迟弯管的出口直径D2大直至五倍。
两个直径D4和D5可以是相同大小的。
区段13.8的输入直径D2和输出直径D3可以是相同大小的。但是D3也可以大于D2。由此直径D3可以比直径D2大直至五倍。
参考标号表
1      涡轮机
1.1    涡轮机叶轮
1.2    涡轮机蜗壳
1.2.1  导向叶片
1.6    闭塞元件
2      泵
2.1    泵叶轮
2.2    泵蜗壳
3      轴
4      电机
6.1    闭塞元件
7      旋转轴线
8      抽吸管路
9      轴承
10     支路部分
11     主高压管路
12     涡轮机高压管路
13     泵高压管路
13.1   柱形区段
13.2-13.7 锥形区段
13.8   柱形区段
14     旋转轴线。

Claims (19)

1.一种泵涡轮设备，包括
1.1具有涡轮机叶轮(1.1)以及涡轮机蜗壳(1.2)的涡轮机(1)；
1.2具有泵叶轮(2.1)以及泵蜗壳(2.2)的泵(2)；
1.3两个蜗壳(1.2，2.2)彼此对流地布置；
1.4轴(3)，在所述轴上抗扭地布置有所述涡轮机叶轮(1.1)和所述泵叶轮(2.1)；
1.5电机(4)，所述电机与所述轴(3)处于传动连接或能带入到这种传动连接中；
1.6所述两个蜗壳(1.2，2.2)的高压管路(1.3，2.3)通入共同的主高压管路(11)中；
1.7涡轮机高压管路(12)，用于在涡轮机运行时使水从所述主高压管路(11)引导至泵涡轮；
1.8设计为弯管的泵高压管路(13)，用于在泵运行时使水从所述泵涡轮引导至所述主高压管路(11)，或者在液压中断时使水经过所述涡轮机高压管路(12)返回所述泵涡轮；
1.9支路部分(10)，所述主高压管路(11)、所述涡轮机高压管路(12)以及所述泵高压管路(13)连接到所述支路部分上，
其特征在于：
1.10在所述弯管的出口处的所述弯管的流动横截面大于在所述弯管的入口处的所述弯管的流动横截面。
2.根据权利要求1所述的泵涡轮设备，其特征在于：
2.1所述泵高压管路(13)至少在所述泵高压管路的沿着流动方向的走向的一部分上具有区段(13.2-13.7)，所述流动横截面在所述区段上扩展。
3.根据权利要求1或2所述的泵涡轮设备，其特征在于，所述弯管的入口直径(D1)等于或者大于所述泵高压管路(13)的直径。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的泵涡轮设备，其特征在于，在所述弯管和所述支路部分(10)之间设有圆锥形或圆柱形的管件13.8。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的泵涡轮设备，其特征在于，所述弯管是浇铸的或者是由管区段(13.2-13.7)焊接的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的泵涡轮设备，其特征在于，所述支路部分(10)直接连接在所述弯管上。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的泵涡轮设备，其特征在于，在所述弯管和所述支路部分(10)之间中间连接有管区段(13.8)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的泵涡轮设备，其特征在于，所述弯管的所述横截面在流动方向上连续地扩展。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的泵涡轮设备，其特征在于，所述弯管的半径(R)是所述弯管的所述入口直径(D1)的1.1倍至10倍。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的泵涡轮设备，其特征在于，在所述主高压管路(11)和所述泵高压管路(13)之间的距离(A)处于所述弯管的所述入口直径(D1)的2倍和200倍之间。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的泵涡轮设备，其特征在于，在液压机的旋转轴线(14)和所述支路部分(10)的中点之间的距离(B)是所述涡轮机高压管路(12)的直径(D5)的2倍至200倍。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的泵涡轮设备，其特征在于，所述弯管的出口直径(D2)是所述弯管的所述入口直径(D1)的1.1至5倍。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的泵涡轮设备，其特征在于，所述涡轮机高压管路(12)的所述直径(D5)是所述泵高压管路(13)的直径(D1)的1.1倍至5倍。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的泵涡轮设备，其特征在于，所述涡轮机高压管路(12)的所述直径(D5)等于所述弯管的所述出口直径(D2)。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的泵涡轮设备，其特征在于，所述涡轮机高压管路(12)的所述直径(D5)比所述弯管的所述出口直径(D2)大直至5倍。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的泵涡轮设备，其特征在于，所述主高压管路(11)的直径(D4)等于所述涡轮机高压管路(13)的所述直径(D5)。
17.根据权利要求1至15中任一项所述的泵涡轮设备，其特征在于，所述主高压管路(11)的所述直径(D4)为直至所述涡轮机高压管路(12)的所述直径(D5)的5倍。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的泵涡轮设备，其特征在于，连接在所述弯管和所述支路部分(10)之间的区段(13.8)的直径(D3和D2)是一样大的。
19.根据权利要求1至17中任一项所述的泵涡轮设备，其特征在于，所述区段(13.8)的所述直径(D3)比所述直径(D2)大直至5倍。
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