CZ307336B6 - A single-rotor pump turbine with an inducer - Google Patents

A single-rotor pump turbine with an inducer Download PDF

Info

Publication number
CZ307336B6
CZ307336B6 CZ2016-834A CZ2016834A CZ307336B6 CZ 307336 B6 CZ307336 B6 CZ 307336B6 CZ 2016834 A CZ2016834 A CZ 2016834A CZ 307336 B6 CZ307336 B6 CZ 307336B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
inducer
impeller
drive shaft
pump turbine
rotor pump
Prior art date
Application number
CZ2016-834A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ2016834A3 (en
Inventor
Jiří Šoukal
Martin Komárek
Jiří Štourač
Original Assignee
CENTRUM HYDRAULICKÉHO VÝZKUMU spol. s r.o.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CENTRUM HYDRAULICKÉHO VÝZKUMU spol. s r.o. filed Critical CENTRUM HYDRAULICKÉHO VÝZKUMU spol. s r.o.
Priority to CZ2016-834A priority Critical patent/CZ307336B6/en
Publication of CZ2016834A3 publication Critical patent/CZ2016834A3/en
Publication of CZ307336B6 publication Critical patent/CZ307336B6/en

Links

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

A single-rotor pump turbine with an inducer is formed by an impeller (1), a draught-tube bend (2), a stator diffusion wheel (3) and a spiral housing (4), wherein the rotor assembly of the turbine is formed by the impeller (1) mounted non-rotatably on the vertically located drive shaft (5). The drive shaft (5) passes through the vertical part of the hydraulic cross-section of the bend (2) and its end opposed to the attachment of the impeller (1) is rotatably mounted in the foot bearing (6) outside the bend (2). In the transition between its vertical and horizontal parts, the bend (2) is provided with an additional chamber (21) located in the direction of the longitudinal axis of the drive shaft (5) and generating a hydraulically passive space formed by the side cavity (211). In its central part, in the area from the attachment of the impeller (1) to the entrance to the side cavity (211), the drive shaft (5) is provided with an external thread (51) on which the inducer (9) is rotatably, slidably mounted.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález spadá do oblasti čerpací techniky a týká se konstrukce jednorotorové reverzní čerpadlové turbíny s inducerem pro čerpadlový a turbínový provoz stroje, který je vhodný zejména pro přečerpávací vodní elektrárny.The invention is in the field of pumping technology and relates to the construction of a single-rotor reverse pump turbine with inducer for pump and turbine operation of a machine, which is particularly suitable for pumped-storage power plants.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Z ekonomických důvodů se v přečerpávacích vodních elektrárnách používají reverzní čerpadlové turbíny. Tyto stroje mohou pracovat jako čerpadlo a v opačném smyslu otáčení jako turbína. Opět 15 ekonomické důvody vedou ke stále vyšším požadavkům na výkonnostní parametry stroje. Reverzní čerpadlové turbíny přečerpávacích vodních elektráren musí být navrženy pro značně rozdílné parametry turbínového a čerpadlového režimu. Cílová snaha k dosažení maxima účinnosti reverzního stroje v obou pracovních režimech vede k řešení extrémně náročné úlohy hydraulického designu stroje, kdy spád na turbínu je menší o hydraulické ztráty v přivaděči 20 a naopak dopravní výška v čerpadlovém režimu musí být o ztráty vyšší než výška geodetická.Reversible pump turbines are used in pumped storage power plants for economic reasons. These machines can operate as a pump and in the opposite direction of rotation as a turbine. Again 15 economic reasons lead to ever higher demands on machine performance parameters. Reversible pump turbines for pumped storage power plants must be designed for considerably different turbine and pump mode parameters. The aim of maximizing the efficiency of the reverse machine in both operating modes results in the extremely demanding task of the machine's hydraulic design, where the turbine slope is less by hydraulic losses in feeder 20 and pump head flow is lost by geodetic height.

Limitujícím faktorem je zabezpečení bezkavitačního provozu stroje. Zvláště v čerpadlovém režimu vyžaduje obvykle značně velkou zápornou sací výšku, tedy nátok. Praktická řešení přečerpávacích vodních elektráren vedou k použití drahé technologie se schopností provozovat soustrojí motorgenerátor a čerpadlová turbína při rozdílných provozních otáčkách. Bezkavitační 25 provoz je zabezpečován buď projekčním uspořádáním s požadovanou geodetickou sací výškou, nátokem, nebo je použit další tzv. podávači čerpací agregát. Obě varianty řešení navyšují investiční náklady a další čerpací agregát vyžaduje náročnější provozování elektrárny včetně rizika poruch.The limiting factor is the security of the non-caving operation of the machine. Especially in pump mode, it usually requires a very large negative suction head, i.e. inlet. The practical solutions of pumped-storage power plants lead to the use of expensive technology with the ability to operate a motor generator set and a pump turbine at different operating speeds. The non-cavitation operation is ensured either by a projection arrangement with the required geodetic suction height, by inlet, or by another so-called feed pump unit. Both variants increase the investment costs and another pump set requires more demanding operation of the power plant, including the risk of failures.

Snahy o zakomponování podávačích čerpadel do konstrukce reverzní čerpadlové turbíny se objevují již delší dobu. Velmi efektivní se ukázalo použití induceru jako podávači jednotky zakomponované do jediné rotorové soustavy spolu s hlavním pracovním oběžným kolem čerpadlové turbíny. Inducer má velmi dobrou sací schopnost a je schopen zajistit bezkavitační vstupní podmínky také pro hlavní pracovní kolo stroje. Příklady řešení jsou uvedeny například ve 35 spisech US 3004494 (Turbině driven pump inducer), US 7931441 (Inducer with tip shroud and turbině blades), WO 2006059992 (Inducer for a fan blade of a tip turbině engine), US 8292501 (Turbopump with cavitation detection), WO 2005059368 (Inducer tip vortex suppressor) a US 2006110245 (Inducer and inducer - equipped pump). Uvedené příklady řeší použití podpůrné funkce inducerů pro zvýšení sací schopnosti čerpadel a stability jejich provozu.Efforts to incorporate feed pumps into the reverse pump turbine design have been around for a long time. The use of the inducer as a feed unit incorporated in a single rotor system together with the main working impeller of the pump turbine proved to be very effective. Inducer has a very good suction capability and is able to provide a non-cavitating entry condition also for the main working wheel of the machine. Examples of solutions are given, for example, in US 3004494 (Turbine driven pump inducer), US 7931441 (Inducer with tip shroud and turbine blades), WO 2006059992 (Inducer for a fan blade of a tip turbine engine), US 8292501 (Turbopump with cavitation detection), WO 2005059368 (Inducer tip vortex suppressor) and US 2006110245 (Inducer and inducer-equipped pump). These examples address the use of the inducer support function to increase pump suction and stability.

Klasické provedení induceru je pak uvedeno ve spise CN 101038294. Další varianty iducerů se liší pouze provedením tvaru lopatek a statoru, který uzavírá komoru induceru. Typické příklady konstrukčního provedení válcových inducerů jsou uvedeny například ve spisech SU 1308779, kde vlastní inducer je ve snaze o dosažení stability práce odstředivého čerpadla doplněn statorovými lopatkami umístěnými před rotující lopatky induceru, nebo UA 78814, který řeší dvoustupňový inducer čerpadla, se dvěma řadami sériově řazených lopatek. Ve spisech UA 19363 U, UA 16784 U jsou řešeny inducery u oběžného kola čerpadla s dvoustranným vstupem, spis GB 1218023 se týká induceru odstředivého čerpadla kónického tvaru, spis SU 1127998 induceru čerpadla s tlumicími komůrkami a spis DE 19918286 induceru čerpadla s drážkami ve statoru. Z výše uvedeného je zřejmé, že jsou vesměs řešeny konstrukce inducerů odstředivých čerpadel, což je dáno skutečností, že odstředivá čerpadla se na rozdíl od vodních turbín provozují v širokém pásmu, často mimo optimální provozní bod. Proto je nutno čerpadla chránit proti vzniku kavitace a opotřebení oběžného kola kavitační erozí pomocí iducerů. Toho je možno dosáhnout předřazením induceru před oběžné kolo a zvýšit tím sací schopnost čerpadla.The classical version of the inducer is then given in CN 101038294. Other variants of the iducers differ only in the shape of the blades and the stator that closes the inducer chamber. Typical examples of cylindrical inducer designs are given, for example, in SU 1308779, where the inducer itself is supplemented by stator blades placed in front of the rotating inducer blades to achieve stability of the centrifugal pump, or UA 78814, which solves a two-stage pump inducer, blades. In the publications UA 19363 U, UA 16784 U the inducers of the pump impeller with bilateral inlet are addressed, GB 1218023 relates to a conical centrifugal pump inducer, the SU 1127998 damping chamber pump inducer and the DE 19918286 pump inducer with grooves in the stator. From the foregoing, it is evident that the designs of centrifugal pump inducers are generally solved, which is due to the fact that centrifugal pumps, unlike water turbines, operate in a wide band, often outside the optimum operating point. Therefore, the pumps must be protected against cavitation and impeller wear by cavitation erosion by means of iducers. This can be achieved by placing the inducer upstream of the impeller and thereby increasing the suction capacity of the pump.

Vodní turbíny byly až donedávna navrhovány pro optimální provozní bod, takže nebylo nutno zvlášť řešit využití inducerů. V současné době je situace jiná, neboť vzhledem k dynamice přenosové soustavy pracují vodní turbíny v širokém provozním pásmu a mimo optimum mají sníženou sací schopnost a náchylnost ke kavitaci. Nejhorší podmínky vzniku kavitace vznikají zejména u čerpadlových turbín v přečerpávacích vodních elektrárnách. Tyto elektrárny, zajišťující stabilitu přenosové soustavy, jsou vzhledem k nepředvídatelnému výkonu solárních a větrných elektráren vystaveny velkým změnám dynamiky sítě a často pracují mimo optimum. Proto se v čerpadlovém provozu mimo optimální pracovní bod projevuje snížená sací schopnost s nebezpečím vzniku kavitace. Hlavním problémem a závažnou nevýhodou jednorotorové pevné vazby pracovního oběžného kola s inducerem u čerpadlové turbíny je příliš vysoký odpor induceru v turbínovém pracovním režimu stroje, jehož důsledkem je značná ztráta výkonu. Ztráty výkonu se příliš nesníží ani po zrušení pevné vazby induceru s rotorem a převedením induceru do režimu volnoběžného otáčení.Until recently, water turbines were designed for the optimum operating point, so there was no need to address the use of inducers separately. At present, the situation is different because, due to the dynamics of the transmission system, the water turbines operate in a wide operating band and, outside the optimum, have a reduced suction power and a susceptibility to cavitation. The worst conditions of cavitation originate especially in pump turbines in pumped storage power plants. Due to the unpredictable performance of solar and wind power plants, these power stations, which ensure the stability of the transmission system, are subject to major changes in grid dynamics and often operate out of optimum. Therefore, in pump operation outside the optimum operating point, a reduced suction power results in a risk of cavitation. The main problem and the serious disadvantage of the single-rotor fixed impeller-inducer bonding of the pump turbine is the too high inducer resistance in the turbine operating mode of the machine, which results in a significant power loss. The power loss does not decrease much after the inducer is fixed to the rotor and the inducer is set to idle.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Úkolem tohoto vynálezu je představit novou konstrukci kompaktního jednorotorového stroje s inducerem pro kombinovaný čerpadlový a turbínový provoz reverzní čerpadlové turbíny, kde inducer pracuje pouze v čerpadlovém provozu.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a new design of a compact single-rotor inducer machine for combined pump and turbine operation of a reverse pump turbine, where the inducer only operates in pump operation.

Stanoveného cíle je do značné míry dosaženo tímto vynálezem, kterým je jednorotorová čerpadlová turbína s inducerem tvořená oběžným kolem, kolenovou savkou, statorovým rozváděcím kolem a spirální skříní, přičemž rotorovou soustavu turbíny tvoří oběžné kolo neotočně upevněné na vertikálně situované pohonné hřídeli. Podstata tohoto vynálezu spočívá vtom, že pohonná hřídel prochází vertikální částí hydraulického průřezu savky, její konec protilehlý k upevnění oběžného kola je otočně uchycen v patním ložisku mimo savku, kde savka je v přechodu mezi svojí vertikální a horizontální částí opatřena přídavnou komorou situovanou ve směru podélné osy pohonné hřídele a vytvářející hydraulicky pasivní prostor tvořený boční dutinou, přičemž pohonná hřídel je na své středové části v oblasti od upevnění oběžného kola ke vstupu do boční dutiny opatřena vnějším závitem, na němž je rotačně posuvně uložen inducer.The object is achieved to a large extent by the present invention, which is a single-rotor pump turbine with an inducer consisting of an impeller, an elbow suction, a stator distributor and a spiral housing, the rotor system of the turbine being an impeller rotatably mounted on a vertically situated drive shaft. SUMMARY OF THE INVENTION The drive shaft extends through a vertical section of the hydraulic cross section of the suction cup, its end opposite to the impeller mounting is rotatably mounted in a foot bearing outside the suction cup, wherein the suction cup is provided with an additional chamber in the longitudinal direction. The drive shaft is provided with an external thread on its central portion in the region from the impeller attachment to the inlet into the lateral cavity, on which the inducer is rotatably displaceably mounted.

Ve výhodném provedení je boční dutina válcového průřezu a je opatřena kuželovým dnem, k němuž je připevněn pomocný válec obsahující dutý zvedací píst, kterým prochází spodní konec pohonné hřídele k patnímu ložisku.In a preferred embodiment, the lateral cavity is of cylindrical cross section and is provided with a conical bottom to which is attached an auxiliary cylinder comprising a hollow lift piston through which the lower end of the drive shaft extends to the foot bearing.

Dále je výhodné, když pomocný válec je přívodním potrubím propojen se zásobníkem tlakového média, přičemž přívodní potrubí je osazeno uzavíracím ventilem a rozdělovacím ventilem, kde z rozdělovacího ventilu jsou vyvedeny jednak dvě větve manipulačního potrubí nad a pod zvedací píst a jednak odpadní potrubí pro vypouštění odpadního tlakového média.Furthermore, it is advantageous if the auxiliary cylinder is connected via a supply line to a pressure medium reservoir, the supply line being fitted with a shut-off valve and a distribution valve, where two branches of the handling piping are led out above and below the lifting piston. pressure medium.

Konečně je výhodné, když zvedací píst je na svém horním čele opatřen mezikruhovou základnou opatřenou tlumicí vrstvou a když v horní koncové části vnějšího závitu je na pohonné hřídeli vytvořeno osazení opatřené tlumicí vrstvou.Finally, it is preferable that the lift piston is provided with a damping layer on its upper face and that a damping layer is provided on the drive shaft in the upper end portion of the external thread.

V optimálním provedení je inducer opatřený jednak ve středové dutině svého náboje vnitřním závitem a jednak rozváděcími lopatkami, přičemž vnější průměr induceru odpovídá vnitřnímu průřezu boční dutiny a čelní plochy rozváděčích lopatek mají stejné zkosení jako kuželové dno přídavné komory.In an optimum embodiment, the inducer is internally threaded in the center cavity of its hub and the guide vanes, the outer diameter of the inducer corresponding to the inner cross section of the side cavity and the front surfaces of the guide vanes have the same chamfer as the conical bottom of the auxiliary chamber.

Předkládanou konstrukcí je dosaženo pevné spojení induceru v jednorotorovou soustavu s pracovním oběžným kolem v čerpadlovém režimu a naopak rozpojení vazby a přemístění induceru mimo průtočný profil stroje v režimu turbínovém. Inducer je v turbínovém režimu polohován v hydraulicky pasivním prostoru sacího tělesa stroje a je nefunkční. V čerpadlovémThe present design achieves a rigid connection of the inducer in a single-rotor system with a working impeller in pump mode and vice versa, disengaging the coupling and relocating the inducer off the flow profile of the machine in the turbine mode. In the turbine mode, the inducer is positioned in the hydraulically passive space of the suction body of the machine and is inoperative. In the pump

-2CZ 307336 B6 provozu se naopak otáčí spolu s oběžným kolem a jako podávači čerpadlo zabezpečuje bezkavitační provoz stroje.-2GB 307336 B6, on the other hand, rotates together with the impeller and provides the machine as a feed pump.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Konkrétní příklad provedení tohoto vynálezu je schematicky znázorněn na připojených výkresech, kde obr. 1 je podélný řez jednorotorovou čerpadlovou turbínou s inducerem v čerpadlovém režimu stroje, obr. 2 je podélný řez jednorotorovou čerpadlovou turbínou s inducerem v turbínovém režimu stroje, obr. 3 je podélný detailní řez části savky opatřené hydraulicky pasivním prostorem a pomocným válcem se zvedacím pístem v poloze induceru při turbínovém režimu stroje a obr. 4 je podélný detailní řez části savky s pomocným válcem a zvedacím pístem v počátku čerpadlového režimu při navedení induceru do závitu pohonné hřídele.A specific embodiment of the present invention is schematically shown in the accompanying drawings, wherein Fig. 1 is a longitudinal section of a single-rotor pump turbine with an inducer in a machine pump mode; Fig. 2 is a longitudinal section of a single-rotor pump turbine with an inducer in a machine turbine mode; and Fig. 4 is a longitudinal detailed cross-section of a portion of the suction tube with the auxiliary cylinder and the lift piston at the beginning of the pump mode when the inducer is guided into the thread of the drive shaft.

Výkresy, které znázorňují představovaný vynález a následně popsaný příklad konkrétního provedení, neomezují rozsah ochrany uvedený v definici, ale jen objasňují podstatu tohoto vynálezu.The drawings illustrating the present invention and the example of a particular embodiment described below do not limit the scope of protection given in the definition, but merely illustrate the nature of the invention.

Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Čerpadlová turbína podle vynálezu je tvořena oběžným kolem 1, kolenovou savkou 2, statorovým rozváděcím kolem 3 a spirální skříní 4, přičemž rotorovou soustavu turbíny tvoří oběžné kolo 1 neotočně upevněné na vertikálně situované pohonné hřídeli 5, která prochází vertikální částí hydraulického průřezu savky 2 a jejíž konec protilehlý k upevnění oběžného kola 1 je otočně uchycen v patním ložisku 6 uloženém mimo savku 2. V přechodu mezi svojí vertikální a horizontální částí je savka 2 opatřena přídavnou komorou 21 situovanou ve směru podélné osy pohonné hřídele 5 a vytvářející hydraulicky pasivní prostor tvořený boční dutinou 211 válcového průřezu opatřenou kuželovým dnem 212, k němuž je připevněn pomocný válec 7, s výhodou hydraulický, obsahující dutý zvedací píst 71, kterým prochází spodní konec pohonné hřídele 5 k patnímu ložisku 6. Zvedací píst 71 je na svém horním čele opatřen mezikruhovou základnou 72 opatřenou neoznačenou tlumicí vrstvou, například pryžovou. Pomocný válec 7 je přívodním potrubím 8 propojen s neznázoměným zásobníkem tlakového média, přičemž přívodní potrubí 8 je osazeno uzavíracím ventilem 81 a rozdělovacím ventilem 82, kde z rozdělovacího ventilu 82 jsou vyvedeny jednak dvě větve manipulačního potrubí 83 nad a pod zvedací píst 71 a jednak odpadní potrubí 84 pro vypouštění odpadního tlakového média, tedy kapaliny. Pohonná hřídel 5 je na své středové části v oblasti od upevnění oběžného kola 1 ke vstupu do boční dutiny 211 vytvářející hydraulicky pasivní prostor opatřena vnějším závitem 51, na němž je rotačně posuvně uložen inducer 9 opatřený jednak ve středové dutině svého náboje 91 vnitřním závitem 92 a jednak rozváděcími lopatkami 93. V horní koncové části vnějšího závitu 51 je na pohonné hřídeli 5 vytvořeno osazení 52 opatřené neoznačenou tlumicí vrstvou. Vnější průměr induceru 9 pak odpovídá vnitřnímu průřezu boční dutiny 211 a čelní plochy rozváděčích lopatek 92 mají stejné zkosení jako kuželové dno 212 přídavné komory 21.The pump turbine according to the invention consists of an impeller 1, an elbow suction cup 2, a stator guide wheel 3 and a spiral casing 4, wherein the turbine rotor assembly is an impeller 1 fixedly rotatably mounted on a vertically situated drive shaft 5. the end opposite to the impeller 1 is rotatably mounted in a foot bearing 6 located outside the suction cup 2. In the transition between its vertical and horizontal parts, the suction cup 2 is provided with an additional chamber 21 situated in the direction of the longitudinal axis of the drive shaft 5. 211 of cylindrical cross section provided with a conical bottom 212, to which is attached an auxiliary cylinder 7, preferably hydraulic, comprising a hollow lift piston 71 through which the lower end of the drive shaft 5 passes to the foot bearing 6. The lift piston 71 is on its upper provided with an annular base 72 provided with an unlabeled cushioning layer, for example rubber. The auxiliary cylinder 7 is connected via a supply line 8 to a pressure reservoir (not shown), the supply line 8 is fitted with a shut-off valve 81 and a distribution valve 82, where the two branches of the handling line 83 above and below the lift piston 71 a conduit 84 for discharging a waste pressure medium, i.e. a liquid. The drive shaft 5 is provided with an external thread 51 on its central part, in the region from the impeller attachment to the inlet to the passive cavity 211 forming the passive space 51, on which the inducer 9 is rotatably mounted. In the upper end portion of the male thread 51, a shoulder 52 provided with an unlabeled damping layer is formed on the drive shaft 5. The outer diameter of the inducer 9 then corresponds to the internal cross-section of the side cavity 211 and the faces of the guide vanes 92 have the same chamfer as the conical bottom 212 of the additional chamber 21.

Při provozu turbíny v jejím turbínovém režimu je inducer 9 polohován v hydraulicky pasivním prostoru přídavné komory 21, kdy je uložen na dně 212 boční dutiny 211 a pohonná hřídel 5 se volně protáčí ve středové dutině jeho náboje 91, takže inducer 9 je nefunkční a je uložen na mezikruhové základně 72, což je znázorněno na obr. 2 a v detailu na obr. 3. Při přechodu činnostiIn operation of the turbine in its turbine mode, the inducer 9 is positioned in the hydraulically passive space of the auxiliary chamber 21, where it is mounted at the bottom 212 of the side cavity 211 and the drive shaft 5 freely rotates in the central cavity of its hub 91, at the annular base 72 as shown in FIG. 2 and in detail in FIG

-3 CZ 307336 B6 turbíny na čerpadlový režim je přívodním potrubím 8 a následně spodní větví manipulačního potrubí 83 přiváděno tlakové médium pod zvedací píst 71 pomocného válce 7, čímž dojde k pohybu zvedacího pístu 71 a na něm spočívajícího induceru 9 směrem vzhůru. Tento pohyb vzhůru pokračuje do okamžiku, kdy je inducer 9 svým vnitřním závitem 92 naveden na vnější závit 51 pohonné hřídele 5, což je znázorněno na obr. 4. Od tohoto okamžiku je inducer 9 tlakem čerpané kapaliny proudící do savky 2 našroubováván směrem vzhůru do chvíle, než dosedne na tlumicí vrstvu osazení 52. V této poloze se inducer 9 otáčí společně s oběžným kolem 1 a ve funkci podávacího čerpadla zabezpečuje bezkavitační provoz turbíny. Při ukončení čerpadlového režimu turbíny proběhne zpětné vyšroubování induceru 9 z vnějšího závitu 51 pohonné hřídele 5, a to jednak vlivem působení jeho setrvačné hmoty a jednak vlivem hydrodynamického působení kapaliny proudící savkou 2 směrem od oběžného kola 1 dolů. Po dosažení prostoru boční dutiny 211 dosedne inducer 9 na mezikruhovou základnu 72 pomocného válce 7 a stává se v této základní poloze nefunkční, přičemž nezasahuje do průtočného průřezu savky 2.In the pumping mode of the turbine for the pumping mode, the pressure medium is fed through the supply line 8 and the lower branch of the handling line 83 under the lift piston 71 of the auxiliary cylinder 7, thereby moving the lift piston 71 and the inducer 9 resting thereon. This upward movement continues until the inducer 9 with its internal thread 92 is guided to the external thread 51 of the drive shaft 5, as shown in FIG. 4. From this point on, the inducer 9 is screwed upward by the pressure of the pumped liquid flowing into the suction cup 2. In this position, the inducer 9 rotates together with the impeller 1 and, in the function of the feed pump, ensures the non-cavitating operation of the turbine. At the end of the turbine pump mode, the inducer 9 is unscrewed from the outer thread 51 of the drive shaft 5, both due to its inertia and partly due to the hydrodynamic action of the liquid flowing through the suction tube 2 downward from the impeller 1. Upon reaching the space of the side cavity 211, the inducer 9 abuts on the annular base 72 of the auxiliary cylinder 7 and becomes non-functional in this basic position without interfering with the flow cross section of the suction cup 2.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Jednorotorová čerpadlová turbína s inducerem konstruovaná podle tohoto vynálezu je určena pro zajištění reverzního čerpadlového a turbínového provozu zejména v přečerpávacích vodních elektrárnách, kde se uplatňují stroje o velkém výkonu. Zlepšení sací schopnosti a bezkavitační provoz stroje umožní efektivnější projekční uspořádání celého systému technologie a vyšší energetickou účinnost obou pracovních režimů stroje.The single-rotor inducer pump turbine constructed in accordance with the present invention is designed to provide reverse pump and turbine operation, particularly in pumped-storage power plants where high power machines are used. Improved suction capability and non-cavitating operation of the machine will enable more efficient projection of the whole technology system and higher energy efficiency of both machine operating modes.

Claims (6)

1. Jednorotorová čerpadlová turbína s inducerem, tvořená oběžným kolem (1), kolenovou savkou (2), statorovým rozváděcím kolem (3) a spirální skříní (4), přičemž rotorovou soustavu turbíny tvoří oběžné kolo (1) neotočně upevněné na vertikálně situované pohonné hřídeli (5), vyznačující se tím, že pohonná hřídel (5) prochází vertikální částí hydraulického průřezu savky (2), její konec protilehlý k upevnění oběžného kola (1) je otočně uchycen v patním ložisku (6) mimo savku (2), kde savka (2) je v přechodu mezi svojí vertikální a horizontální částí opatřena přídavnou komorou (21), situovanou ve směru podélné osy pohonné hřídele (5) a vytvářející hydraulicky pasivní prostor tvořený boční dutinou (211), přičemž pohonná hřídel (5) je na své středové části v oblasti od upevnění oběžného kola (1) ke vstupu do boční dutiny (211) opatřena vnějším závitem (51), na němž je rotačně posuvně uložen inducer (9).An inducer single rotor pump turbine consisting of an impeller (1), a knee suction cup (2), a stator guide wheel (3) and a spiral casing (4), the rotor system of the turbine being an impeller (1) fixed non-rotatably a shaft (5), characterized in that the drive shaft (5) extends through a vertical part of the hydraulic cross section of the suction cup (2), its end opposite to the impeller (1) is rotatably mounted in the foot bearing (6) outside the suction cup (2); wherein the suction tube (2) is provided in the transition between its vertical and horizontal portions with an additional chamber (21) situated in the direction of the longitudinal axis of the drive shaft (5) and forming a hydraulically passive space formed by the lateral cavity (211); in its central part, in the region from the fixation of the impeller (1) to the entrance to the lateral cavity (211), is provided with an external thread (51) on which it is rotatably slidingly mounted inducer (9). 2. Jednorotorová čerpadlová turbína podle nároku 1, vyznačující se tím, že boční dutina (211) je válcového průřezu a je opatřena kuželovým dnem (212), k němuž je připevněn pomocný válec (7) obsahující dutý zvedací píst (71), kterým prochází spodní konec pohonné hřídele (5) k patnímu ložisku (6).A single-rotor pump turbine according to claim 1, characterized in that the lateral cavity (211) is of cylindrical cross section and is provided with a conical bottom (212) to which is attached an auxiliary cylinder (7) comprising a hollow lift piston (71). the lower end of the drive shaft (5) to the foot bearing (6). 3. Jednorotorová čerpadlová turbína podle nároku 2, vyznačující se tím, že pomocný válec (7) je přívodním potrubím (8) propojen se zásobníkem tlakového média, přičemž přívodní potrubí (8) je osazeno uzavíracím ventilem (81) a rozdělovacím ventilem (82), kde z rozdělovacího ventilu (82) jsou vyvedeny jednak dvě větve manipulačního potrubí (83) nad a pod zvedací píst (71) a jednak odpadní potrubí (84) pro vypouštění odpadního tlakového média.Single-rotor pump turbine according to claim 2, characterized in that the auxiliary cylinder (7) is connected via a supply line (8) to a pressure medium reservoir, the supply line (8) being fitted with a shut-off valve (81) and a distribution valve (82). wherein two branches of the handling line (83) above and below the lift piston (71) and a waste line (84) for discharging the waste pressure medium are discharged from the manifold (82). 4. Jednorotorová čerpadlová turbína podle nároku 2, vyznačující se tím, že zvedací píst (71) je na svém horním čele opatřen mezikruhovou základnou (72) opatřenou tlumicí vrstvou.Single-rotor pump turbine according to claim 2, characterized in that the lifting piston (71) is provided on its upper face with an annular base (72) provided with a damping layer. -4CZ 307336 B6-4GB 307336 B6 5. Jednorotorová čerpadlová turbína podle nároku 1, vyznačující se tím, že v horní koncové části vnějšího závitu (51) je na pohonné hřídeli (5) vytvořeno osazení (52) opatřené tlumicí vrstvou.Single-rotor pump turbine according to claim 1, characterized in that a damping layer shoulder (52) is formed on the drive shaft (5) in the upper end portion of the external thread (51). 55 6. Jednorotorová čerpadlová turbína podle nároku 1, vyznačující se tím, že inducer (9) je opatřený jednak ve středové dutině svého náboje (91) vnitřním závitem (92) a jednak rozváděcími lopatkami (93), přičemž vnější průměr induceru (9) odpovídá vnitřnímu průřezu boční dutiny (211) a čelní plochy rozváděčích lopatek (92) mají stejné zkosení jako kuželové dno (212) přídavné komory (21).Single-rotor pump turbine according to claim 1, characterized in that the inducer (9) is provided with an internal thread (92) in the central cavity of its hub (91) and with guide blades (93), the outer diameter of the inducer (9) corresponding to the inner cross-section of the side cavity (211) and the front surfaces of the guide vanes (92) have the same chamfer as the conical bottom (212) of the additional chamber (21).
CZ2016-834A 2016-12-28 2016-12-28 A single-rotor pump turbine with an inducer CZ307336B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2016-834A CZ307336B6 (en) 2016-12-28 2016-12-28 A single-rotor pump turbine with an inducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2016-834A CZ307336B6 (en) 2016-12-28 2016-12-28 A single-rotor pump turbine with an inducer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2016834A3 CZ2016834A3 (en) 2018-06-13
CZ307336B6 true CZ307336B6 (en) 2018-06-13

Family

ID=62488895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2016-834A CZ307336B6 (en) 2016-12-28 2016-12-28 A single-rotor pump turbine with an inducer

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ307336B6 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3004494A (en) * 1957-11-14 1961-10-17 Thompson Ramo Wooldridge Inc Turbine driven pump inducer
US20040067133A1 (en) * 2001-11-01 2004-04-08 Eiichi Ishigaki Turbo pump
US7931441B1 (en) * 2008-03-18 2011-04-26 Florida Turbine Technologies, Inc. Inducer with tip shroud and turbine blades

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3004494A (en) * 1957-11-14 1961-10-17 Thompson Ramo Wooldridge Inc Turbine driven pump inducer
US20040067133A1 (en) * 2001-11-01 2004-04-08 Eiichi Ishigaki Turbo pump
US7931441B1 (en) * 2008-03-18 2011-04-26 Florida Turbine Technologies, Inc. Inducer with tip shroud and turbine blades

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2016834A3 (en) 2018-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201934387U (en) Pump shell structure of high-efficiency centrifugal pump
CN102840142A (en) Multistage shield pump placed on electric motor
CN205243867U (en) Vortex pump
CZ307336B6 (en) A single-rotor pump turbine with an inducer
CN201627724U (en) Vertical multi-stage centrifugal pump
CZ30590U1 (en) A single-rotor pump turbine with an inducer
CN105090048A (en) Micro-waterhead flow-velocity type water wheel pump
CN107588011A (en) A kind of agricultural irrigation energy-saving water pump
CN207513854U (en) A kind of water conservancy construction irrigates pressure inlet
CN203098377U (en) Energy-saving constant-pressure sinking pump
CN107035404A (en) A kind of efficient mining centrifugal multistage pump station of the full malleation of chopped-off head subduction
CN102943764A (en) Water pumping and electricity generating double-purpose turbine pump with novel structure
CN103835987A (en) Low-temperature deep-well pump
CN203285696U (en) Submerged pump with automatic cooling effect
CN202867246U (en) Secondary turbine pump
CN107143455B (en) Method for reducing pressure pulsation harm of bladeless region of mixed-flow water pump turbine
CN213419454U (en) Impeller structure that reliability is high for water injection pump
CN110657099A (en) Single-stage double-suction horizontal self-priming pump
CN203743045U (en) Normal residual heat removal pump for third-generation AP1000 (advanced passive pressurized water reactor 1000) nuclear power station
CN216111327U (en) Energy-saving self-suction water pumping device
CN103307014A (en) Single suction self-balancing multistage water pump
CN202520574U (en) Guide vane type submersible centrifugal pump
CN205315284U (en) Permanent magnet speed regulation's vertical condensate pump
CN211715349U (en) Submersible pump for well
CN210599262U (en) Mixed-flow water turbine air supplement system