DE2438034B2 - Elektrisches kraftwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kraftwerk mit ♦iner in nur einer Drehrichtung betreibbaren Turbine, einem in nur einer Drehrichtung betreibbaren Motor-

ienerator, einer (einem) in nur einer Drehrichtung 30 Drehsinn relativ zum Motorgenerator,
etreibbaren Pumpe (Verdichter) und einer zwischen Wenn bei einem Kraftwerk der zuletzt dargelegten

dem Motorgenerator und der Pumpe (dem Verdichter) «ngeordneten synchronen Zahnkupplung.

Handelt es sich bei einem elektrischen Kraftwerk der Soeben angegebenen allgemeinen Bauart um ein pumpspeicherkraftwerk, so weist dieses eine Wasserturbine und eine Pumpe auf und das Kraftwerk hat zwei Hauptbetriebsphasen, nämlich eine Stromerzeugungsphase, während welcher der Motorgenerator von der ggg

Wasserturbine angetrieben wird und als Generator 40 ter einer großen Belastung stehen. Insofern wäre es arbeitet, während die Pumpe unwirksam ist, und eine wünschenswert, eine Kupplung verwenden zu können, Pumpphase, während welcher die Pumpe von dem als d fk

Motor arbeitenden Motorgenerator angetrieben wird und während welcher die Wasserturbine unwirksam ist Bauart der Motorgenerator die Pumpe bzw. den Verdichter antreibt, dann wird wegen der »umgekehrten« Kupplungsanordnung das Treibmoment des ein 35 Motorgenerators über die Kupplungszahnkränze und über die Verriegelungsglieder der Verriegelungseinrichtung auf die Pumpe bzw. den Verdichter übertragen, was zur Folije hat. daß bei solchem Betrieb die Verritgelungsglieder der Verriegelungseinrichtung un-

bei welcher während des Betriebes des Kraftwerkes in der Pump- bzw. Verdichtungsphase das vom Motorgenerator gelieferte Treibmoment nur über die

Während der Pumpphase pumpt die Pumpe Wasser in 45 Zahnkränze der Kupplung und nicht über die Verriegelungsglieder der Verriegelungseinrichtung übertragen wird. Eine solche Anordnung ist tatsächlich in Verbindung mit einem Pumpspeicherkraftwerk bereits vorgeschlagen worden, bei welchem als Kupplung eine

cinen Hochbehälter, und während der Stromerzeugungsphase treibt das aus dem Hochbehälter abfließende Wasserdie Wasserturbine an.

Luftspeicherkraftwerke solcher Bauart weisen eine

Gasturbine und einen Verdichter auf und ebenfalls zwei Hauptbetriebsphasen, nämlich eine Stromerzeugungsphase, während welcher der Motorigenerator von der Gasturbine angetrieben wird und als Generator arbeitet, während der Verdichter unwirksam

ist, und eine Verdichtungsphase, während welcher der 55 ziert. Diese Synchronisiereinrichtung umfaßt nämlich Verdichter von dem als Motor arbeitenden Motorgene- bei der bereits vorgeschlagenen Anlage eine zwischen rator angetrieben wird und die Gasturbine unwirksam der Turbine und der Pumpe angeordnete Synchron

haben 50 nichtsynchrone Kupplung Anwendung findet. Dadurch, daß bei derartiger Anordnung eine gesonderte Synchronisiereinrichtung zum Zwecke der Synchronisierung der Kupplung in Vorbereitung des Einrückens benötigt wird, ist eine derartige Maschinenanlage recht kompli-

ist. Während der Verdichtungsphase liefert der Verdichter eines derartigen Lufispeicherkraftwerks Druckluft in einen Druckbehälter, und während der Stromerzeugungsphase wird die aus dem Druckbehälter bezogene Druckluft mit Kraftstoff gemischt und das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird in der Gasturbine verbrannt und expandiert, welche den als Generator arbeitenden Motorgenerator antreibt.

Ein Kraftwerk solcher Art ist in der US-PS 37 33 095 beschrieben. Bei diesem bekannten Kraftwerk ist zwischen dem Motorgenerator und der Pumpe bzw. kupplung und eine Drehvorrichtung, mit deren Hilfe die Pumpe so in Umlauf gesetzt werden kann, daß die synchrone Kupplung einrückt, wonach die Turbine zum Antrieb der Pumpe bis hinauf zur Synchrondrehzahl des Motorgenerators benutzt wird und alsdann die nichtsynchrone Kupplung mittels einer besonders hierfür vorgesehenen Servoeinrichtung eingerückt wird.

Es ist üblich, zwischen der Turbine und dem Motorgenerator eine synchrone Zahnkupplung »nichtumgekehrter« Bauart anzuordnen, d. h. in einer Anordnung derart, daß die Kupplung das Bestreben

zum Einrücken hat, wenn die Turbine versucht, den Motorgenerator in normalem Drehsinn zu überholen, während die Kupplung ausrückt, wenn tier Motorgenerator in seinem normalen Drehsinn relativ zur Turbine umläuft, so daß der Motorgenerator während der Pump- bzw. Verdichtungsphase die Pumpe bzw. den Verdichter antreiben kann, ohne die Turbine anzutreiben. Es wäre jedoch wünschenswert, auch zwischen dem Motorgencfator und der Pumpe bzw. dem Verdichter eine ähnliche Kupplung, d. h. eine »nichtumgekehrte« Kupplung verwenden zu können, doch ist dies bisher als unausführbar angesehen worden, weil eine solche »nichtumgekehrte« Kupplung beim Betrieb des Kraftwerkes in der Siromerzeugungsphase, während welcher die Turbine den Motorgenerator antreibt, einrücken würde und folglich die Turbine außerdem auch die Pumpe und den Verdichter antreiben würde, was selbstverständlich unerwünscht ist.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei Kraftwerken der genannten Art auch zwischen dem Motorgenerator und der Pumpe bzw. dem Verdichter eine »nichtumgekehrte« Kupplung verwenden zu können, ohne daß die Gefahr besteht, daß beim Betrieb des Kraftwerkes in der Siromerzeugungsphase die Kupplung einrückt und die Turbine außer dem Motorgenerator auch die Pumpe bzw. den Verdichter antreibt.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Kraftwerk der eingangs dargelegten allgemeinen Bauart gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kupplungszahnkränze der Zahnkupplung selbsttätig ineinander einrücken, wenn der Motorgenerator sich in seinem normalen Drehsinn relativ zur Pumpe (zum Verdichter) dreht oder wenn die Pumpe (der Verdichter) sich entgegen ihrem (seinem) normalen Drehsinn relativ zum Motorgenerator dreht, wobei die Zahnkupplung derart auf einen in beiden Drehrichtungen freien Laufzustand einstellbar ist, daß bei in Stromerzeugungsphase betriebenem Kraftwerk die Turbine den Motorgenerator antreibt ohne die Pumpe (den Verdichter) anzutreiben.

Es ist also möglich, bei einer derartigen Anordnung eine Kupplung »nichtumgekehrter« Bauart zu verwenden, vorausgesetzt, daß beim Betrieb des Kraftwerks in der Stromerzeugungspha.se die Kupplung in einen in beiden Drehrichtungen freien Laufzustand geschaltet werden kann, so daß der Motorgenerator von der Turbine angetrieben wird, ohne daß gleichzeitig die Pumpe bzw. der Verdichter angetrieben wird.

Kupplungen »nichtumgekehrter« Bauart können mit größerer Präzision hergestellt werden als Kupplungen mit wahlweise betätigbarer Verriegelungseinrichtung. Bei Kupplungen »umgekehrter« Bauart kann es bei Drehmomentbelastung eher vorkommen, daß die Konzentrizität der Kupplungszahnkränze durch Fertigungsungenauigkeiten der zusammenwirkenden Bauteile einschließlich der Verriegelungsglieder der Verriegelungseinrichtung nachteilig beeinflußt wird. Einrichtungen, mit deren Hilfe eine »nichtumgekehrte« Kupplung auf freien Lauf in beiden Drehrichtungen geschaltet werden kann, erfordern eine verhältnismäßig einfache Ergänzung der Kupplungskonstruktion, welche im übrigen diejenige einer Überholkupplung normaler Art sein kann. Wird zwischen der Turbine und dem Motorgenerator ebenfalls eine »nichtumgekehrte« Kupplung verwendet, so bedarf diese ebenfalls einer solchen einfachen Ergänzung. Beide Kupplungen können folglich identischer Konstruktion sein, anstatt wie bisher bei bekannten ausgeführten Anordnungen solcher Art jeweils verschiedener Konstruktion zu sein.

Zweckmäßigerweise ist die zwischen dem Motorgenerator und der Pumpe bzw. dem Verdichter angeordnete Kupplung eine solche mit einem Klinkengesperre, welches jeweils bei Durchgang des treibenden Kupplungsteils und des getriebenen Kupplungsteils durch den Drehsynchronismus in einem Relativdrehsinn ein relativ zu einem Kupplungsteil axial-schraubend verschiebbares anderes Kupplungsteil verschiebt, um wenigstens einen Voreingriff der zusammenwirkenden Kupplungszahnkränze herbeizuführen. In diesem Fall kann beispielsweise die Einrichtung zur Schaltung der Kupplung auf Freilauf in beiden Drehrichtungen eine Konstruktion haben, mit deren Hilfe die Kupplung in einen Schaltzustand gebracht werden kann, in welchem die Klinken des Klinkengesperres axial aus dem Bereich des zugehörigen Klinkenzahnkranzes herausgeschoben werden können, oder die Einrichtung kann eine Konstruktion haben, mit deren Hilfe die Klinkennasen der Klinken des Klinkengesperres in radialer Richtung aus dem Wirkungsbereich der Zähne des zugehörigen Klinkenzahnkranzes herausbewegt werden können, so daß die Klinken nicht mit Bezug auf den Klinkenzahnkranz ratschen oder je nach Relativdrehrichtung der Kupplungsteile in Eingriff mit dem Klinkenzahnkranz geraten können. Beide Arten solcher Schaltzustände der Kupplung kann man als »Klinkenfreistellung« bezeichnen.

Ein Ausführungsbeispeil eines erfindungsgemäßen Kraftwerks wird nunmehr unter Bezug auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben, in welche

F i g. 1 ein Gesamtschema eines solchen elektrischen Kraftwerks zeigt,

F i g. 2 einen Axialschnitt einer beispielsweisen Ausführungsform einer synchronen, selbstschaltenden Zahnkupplung wiedergibt, die in dem in F i g. 1 gezeigten Kraftwerk Anwendung findet, wobei die obere Hälfte der Fig.2 die Kupplung in für beide Drehrichtungen ^freiem Laufzustand zeigt und die untere Hälfte der Fig.2 die Kupplung als Freilauf in einem Drehsinn zeigt,

Fig.3 nochmals die obere Hälfte der in Fig.2 gezeigten Kupplung als Axial-Halbschnitt z~igt, jedoch in eingerücktem Zustand,

Fig.4 einen Teilschnitt längs der Ebene IV-IV ir Fig. 2 wiedergibt,die

F i g. 5, 6 und 7 jeweils Teilschnitte in größeren Maßstab als F i g. 2 darstellen, aus welchen Einzelheiter von Hemmzähnen und eines Hemmringes in verschie denen Relativstellungen ersichtlich sind, welche diest Teile in verschiedenen Schaltzuständen der in det F i g. 2 und 3 gezeigten Kupplung einnehmen, die

F i g. 5a, 6a und 7a jeweils Teilabwicklungen darstel len, die den F i g. 5,6 und 7 entsprechen und jeweils dii Hemmzähne und Verriegelungszähne der betreffende! Kupplung in den jeweiligen Schaltzuständen derselbe: zeigen, und

F i g. 8 eine schematische Teilansicht einer abgewan delten Ausführungsform von Hemmzähnen und Verric gelungszähnen für eine derartige Kupplung zeigt.

Bei dem in F i g. 1 gezeigten elektrischen Kraftwer ist die Welle 1 einer Gasturbine 2 mittels eine synchronen selbstschaltenden Zahnkupplung 5 treiben mit dem einen Ende der Welle 3 eines Motorgeneratoi 4 verbunden. Das andere Ende der Welle 3 de Motorgenerators 4 ist über eine synchrone selbstscha tende Zahnkupplung 8 treibend mit der Welle 6 ein«

Verdichters 7 verbunden. Die Zahnkupplung 8 kann je nach Wahl in eine in einem Drehsinn wirkende Freilaufstellung oder in eine in beiden Drehrichtungen frei umlaufende Stellung gebracht werden, was nachstehend unter Bezug auf die F i g. 2 bis 8 noch im einzelnen beschrieben wird. In Freilaufstellung in einem Drehsinn rückt die Kupplung 8 selbsttätig ein, wenn der Motorgenerator 4 in normalem Drehsinn versucht, den Verdichter 7 zu überholen, und sie rückt selbsttätig auf in einem Drehsinn wirksame Freilaufstellung aus, wenn der Verdichter 7 in normalem Drehsinn versucht, den Motorgenerator 4 zu überholen.

Die in den Fig.2 bis 8 im einzelnen dargestellte Kupplung 8 weist ein umlaufendes Kupplungsteil 9 auf, welches mit einem linksgängigen Außensteilgewinde 10 versehen ist, in welches ein Innensteilgewinde 11 einer Kupplungsmuffe 12 eingreift, die sich folglich relativ zu dem Kupplungsteil 9 axial-schraubend verschieben kann, wobei diese axial-schraubende Verschiebung in einer Richtung durch einen Axialanschlag begrenzt ist, der die Form eines Bundes 13 des Kupplungsteils 9 hat. Die axial-schraubende Verschiebung der Kupplungsmuffe 12 ist in anderer Richtung durch einen Axialanschlag begrenzt, der durch einen Bund 14 gebildet ist, welcher an einem Ringkörper 15 sitzt, der seinerseits wiederum am Kupplungsteil 9 befestigt ist. Der Bund 14 wirkt mit einem radial nach innen ragenden Ringbund 16 der axial-schraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe 12 zusammen. Die Kupplungsmuffe 12 weist einen Kupplungsaußenzahnkranz 17 auf und trägt außerdem einen Satz von Klinken 18, deren Nasen, in F i g. 2 von rechts gesehen, in der in F i g. 4 gezeigten Weise entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtet sind. Diese Klinken 18 sind auf Klinkenzapfen 19 gelagert und mit Belastungsfedern 20 versehen, welche die Klinkennasen radial nach außen drängen. Die Kupplungsmuffe 12 weist außerdem einen Kranz von äußeren Hemmzähnen 21 auf, dessen einzelne Zähne, wie in den F i g. 5a, 6a und 7a ersichtlich ist, jeweils eine durchgehend gerade Flanke 22 und eine abgestufte Flanke 23 aufweisen, wodurch an jedem Zahn ein Bereich 24 geringerer Zahndicke in der Nähe der Zahnstirnfläche gebildet ist Die durchgehend geraden Flanken 22 der Hemmzähne 21 weisen, in F i g. 2 von links gesehen, entgegen dem Uhrzeigersinn, während die abgestuften Hemmzahnflanken 23 im Uhrzeigersinn gerichtet sind.

Eine Muffe 25 (F i g. 2) bildet ein weiteres umlaufendes Kupplungsteil Diese Muffe 25 weist einen inneren Kupplungszahnkranz 26 und einen inneren Klinken- so zahnkranz 27 auf. Außerdem sind an der Muffe 23 Ringteile 28 und 29 befestigt deren Querschnittsform so gewählt ist, daß sie zusammen eine innere Ringnut bilden, in welcher ein Ring 30 gelagert ist, der seinerseits einen Teö eines Verriegelungszahnträgers bildet In der den Ring 30 lagernden Ringnut ist ein Weißmetallager 31 angeordnet Der Verriegelungszahnträger weist außerdem einen zylindrischen Teil 32 auf, der vom Innenumfang des Ringes 30 in axialer Richtung absteht und einen Verriegelungsinnenzahnkranz 33 trägt dessen Zähne in Eingriff mit den Zähnen des Henunzahnkranzes 21 stehen.

Befindet sich die Kopplung in dem in der unteren Hälfte der F i g. 2 dargestellten Freilauf zustand in einem reh, so stehen die Zähne des AuBenzahnkranzes 17 außer Eingriff mit den Zähnen des Innenzahnkranzes 26 and die Klinken des Klinkensatzes 18 befinden sich mit Bezog auf die Zähne des Klinkenzahnkranzes 27 m Ratschstellung. In diesem Zustand der Kupplung dreht sich das Kupplungsteil 25, in F i g. 2 von rechts gesehen, in der in Fig.4 dargestellten Weise relativ zum Kupplungsteil 9 entgegen dem Uhrzeigersinn und die Klinken 18 ratschen über die Zähne des Klinkenzahnkranzes 27, d. h. die Kupplung 8 befindet sich im Überholzustand.

Der einen Teil des Verriegelungszahnträgers bildende Ring 30 kann in seinem geschmierten Lager 31 gleitend umlaufen. Wenn sich die Kupplungsteile 9 und 25 in dem soeben beschriebenen Überholzustand der Kupplung in dem angegebenen S^;nne relativ zueinander drehen, hat der Ring 30 wegen der zwischen ihm und dem Lager 31 herrschenden Reibung das Bestreben, von der Muffe 25 mitgenommen zu werden und dies hat zur Folge, daß die Zähne des Verriegelungszahnkranzes 33 an den durchgehend geraden Flanken 22 der Zähne des Hemmzahnkranzes 21 in Anlage bleiben.

Kehrt sich die Relativdrehrichtung der Kupplungsteile 9 und 25 um, so greifen die Klinken 18 in die Zähne des Klinkenzahnkranzes 27 und die Kupplungsmuffe 12 wird dadurch mit Bezug auf Fig.2 längs des Kupplungsteils 9 axial-schraubend nach rechts verschoben, wodurch der Kupplungsaußenzahnkranz 17 in beginnenden Eingriff mit dem Kupplungsinnenzahnkranz 26 gerät, worauf die Zusammenwirkung der beiden Kupplungszahnkränze 17 und 26 in Verbindung mit der Zusammenwirkung der Steilgewinde 10 und 11 die Kupplungsmuffe 12 in den vollen gegenseitigen Zahneingriff der Kupplungszahnkränze zieht, bis die Kupplungsmuffe 12 an dem Axialanschlag 13 anliegt und die Kupplung voll eingerückt ist, wie dies F i g. 3 zeigt. Kehrt sich der Relativdrehsinn der Kupplungsteile 9 und 25 abermals um, so bewirkt die Zusammenwirkung der Kupplungszahnkränze 17 und 26 in Verbindung mit der Zusammenwirkung der Steilgewinde 10 und 11 eine Verschiebung der Kupplungsmuffe 12 mit Bezug auf F i g. 3 nach links, wodurch der Kupplungsaußenzahnkranz 17 aus dem Kupplungsinnenzahnkranz 26 ausgerückt und der Klinkensatz 18 wieder in Ratschstellung mit Bezug auf den Klinkenzahnkranz 27 gebracht wird, wie dies in der unteren Hälfte in F i g. 2 dargestellt ist Während dieser soeben beschriebenen Verschiebungsbewegungen der Kupplungsmuffe 12 gleiten die durchgehend geraden Flanken 22 der Zähne des Hemmzahnkranzes 21 relativ zu den ihnen zugekehrten Zahnflanken der Zähne des Verriegelungszahnkranzes 33.

In dem soeben beschriebenen Zustand wirkt die Kupplung als f reilauf in einem Drehsinn, d. h. mit Bezug auf einen Relativdrehsinn der Kupplungsteil 9 und 25 überholt die Kupplung, wobei die Klinken des Klinkensatzes 18 über die Zähne des Klinkenzahnkranzes 27 hinwegratschen, während bei Umkehr dieses Relativdrehsinns der beiden Kupplungsteil 9 und 25 die Kupplung in der oben beschriebenen Weise einrückt.

Um die Kupplung in einen Zustand zu bringen, in welchem sie einen Umlauf in beiden Drehrichtungen gestattet d. h. um die Kupplung in die »Kiinkenfreistel- hmg« zu bringen, wird die Kupplungsmuffe 12 aus der in der unteren Hälfte in F i g. 2 gezeigten Hnken Grenzstellung axial-schraubend in eine Stellung verschoben, in welcher die Klinken in axialer Richtung außerhalb des Eingriffsbereiches des Klinkenzahnkranzes 27 liegen, wie dies m der oberen Hälfte in Fi g. 2 dargestellt ist Diese axial-schraubende Verschiebung der Kupplungs muffe 12 kann beispielsweise mittels eines in F i g. 1 gezeigten Servomotors 34 geschehen, dessen in

Axialrichtung verschiebbare Schaltgabel 35 mit Spiel in eine äußere Ringnut 36 (F i g. 2) der Kupplungsmuffe 12 eingreift. Während dieser Verschiebung der Kupplungs muffe 12 verschieben sich die Zähne des Hemmzahnkranzes 21 so weit nach links, daß die Zähne des Verriegelungszahnkranzes 33 in den Bereich verminderter Zahndicke der Zähne des Hemmzahnkranzes 21 gelangen. So lange der Relativdrehsinn des Kupplungsteils 9 und der Kupplungsmuffe 12 relativ zum Kupplungsteil 25 der Ratschrichtung bei Relativdrehung der Klinken 18 zu den Zähnen des Klinkenzahnkranzes 27 entspricht, wie dies in Fig.5 durch einen Pfeil angedeutet ist, werden die Verriegelungszähne 33 in Anlage an den durchgehend geraden Flanken 22 der Zähne des Hemmzahnkranzes 21 gehalten, wie F i g. 5a dies zeigt. Dies deshalb, weil wegen der Reibung zwischen den aneinander gleitenden Flächen des Lagers 31 und des Ringes 30 das Kupplungsteil 25 das Bestreben hat, den Verriegelungszahnträger mitzunehmen. In diesem Zustand ist es möglich, durch Betätigung der Schaltgabel 35 die Kupplungsmuffe 12 mit Bezug auf F i g. 2 nach rechts zu verschieben, wodurch die Klinken des Klinkenkranzes 18 mit Bezug auf die Zähne des Klinkenzahnkranzes 27 in Ratschstellung kommen, wie dies in der unteren Hälfte in Fig. 2 gezeigt ist. Erfolgt jedoch die Relativdrehung der Kupplungsteile 9 und 25 in entgegengesetztem Drehsinn, wie der Pfeil in Fig.6 andeutet und befindet sich die Kupplung in »Klinkenfreistellung«, so werden die Zähne des Verriegelungszahnkranzes 33 infolge Reibungsmitnahme desselben durch das Teil 25 an die Flanken der Bereiche 24 geringerer Zahndicke der abgestuften Flanken 23 der Zähne des Hemmzahnkranzes 21 angelegt, wie Fig.6a zeigt. Versucht man in diesem Zustand der Kupplung die Kupplungsmuffe 12 mit Bezug auf F i g. 2 nach rechts zu verschieben, so kommen die Stufen der Zähne des Hemmzahnkranzes 21 in axiale Anlage mit den Verriegelungszähnen 33 und eine weitere Verschiebung der Kupplungsmuffe 12 nach rechts wird verhindert, so daß die Klinken 18 nun nicht mehr in Zusammenwirkung mit den Zähnen des Klinkenzahnkranzes 27 kommen und keine Beschädigungen mehr hervorrufen können.

Bevor also die Kupplungsmuffe 12 nach rechts verschoben werden kann, muß abgewartet werden, bis sich die Relativdrehrichtung der Kupplungsteile 9 und 25 umkehrt. Findet eine solche Umkehr statt, so bewirkt das Mitnahmebestreben der Muffe 25 in bezug auf den Verriegelungszahnträger ein Anlegen der Flanken der Zähne des Verriegelungszahnkranzes 33 an den durchgehend geraden Flanken der Zähne des Hemmzahnkranzes 21 in der in Fig.5a gezeigten Weise, so daß nunmehr kein Hindernis eine Verschiebung der Kupplungsmuffe 12 nach rechts hindert und die Klinken des Klinkenkranzes 18 in Ratschstellung mit Bezug auf die Zähne des Klinkenzahnkranzes 27 gebracht werden können.

Die Stirnflächen der Zähne des Verriegelungszahnkranzes 33 und die Stufenflächen der Zähne des Hemmzahnkranzes 21 können in der in F i g. 8 gezeigten Weise hinterschnitten sein, so daß mit Bezug auf den Hemmzahnkranz und den Verriegelungszahnkranz eine gegenseitige Verriegelungswirkung erreicht wird.

Beim Einbau der Kupplung 8 in das in F i g. 1 gezeigte

Kraftwerk wird ein Flansch 37 des Kupplungsteiles 25 an einen Flansch 38 der Welle 3 des Motorgenerators 4 und ein Flansch 39 des Kupplungsteils 9 an einen Flansch 40 der Welle 6 des Verdichters 7 angeschraubt.

Befindet sich das Kraftwerk in der Stromerzeugungsphase, so befindet sich die Kupplung 8 in ihrem in der

ίο oberen Hälfte der F i g. 2 gezeigten, in beiden Drehrichtungen freien Umlaufzustand, so daß die Gasturbine 2 den Motorgenerator 4 antreiben kann, ohne den Verdichter 7 ebenfalls anzutreiben. Soll aul Verdichterbetrieb umgeschaltet werden, so wird der Motorgenerator 4 vom Netz getrennt und die Gasturbine 2 abgeschaltet, während der Motorgenerator 4 noch infolge seiner Eigenträgheit umläuft, wobei die Kupplung 5 überholt. Sodann wird der Verdichter 7 mittels eines in den Zeichnungen nicht dargestellten Hilfsmotors kleiner Leistung über ein Untersetzungsgetriebe 41, 42 und eine synchrone selbstschaltende Kupplung 43 mit niedriger Drehzahl in seinem normalen Drehsinn in Umlauf gesetzt. Ist die Drehzahl des Motorgenerators 4 so weit abgefallen, daß sie unter der Drehzahl des durch den Hilfsmotor angetriebenen Verdichters 7 liegt, so ist die Relativdrehzahl zwischen dem Klinkenkranz 18 und dem Klinkenzahnkranz 27 so daß man die Kupplung 8 auf ihre in der unteren Hälfte der Fig. 2 dargestellte Freilaufstellung in einem Drehsinn schalten kann. Sodann wird der Hilfsmotor abgestellt und die Gasturbine so betrieben, daß sie über die Kupplung 5 den Motorgenerator 4 beschleunigt, se daß bei Drehsynchronismus zwischen dem Motorgenerator 4 und dem Verdichter 7 die Kupplung 8 selbsttätig einrückt und der Verdichter 7 nunmehr aufgrund der über die Welle des Motorgenerators 4 übertragener Antriebsleistung der Gasturbine 2 auf volle Drehzah beschleunigt werden kann. Dabei wird der Motorgenerator 4 wieder ans Netz angeschlossen, so daß er al» Motor arbeitet. Die Gasturbine 2 wird sodann abgestelli und die Kupplung 5 zwischen der Gasturbine 2 und derr Motorgenerator 4 rückt in dem Augenblick selbsuätig aus, in welchem die Turbine verzögert und in Stillstanc gebracht wird.

Will man aus der Verdichtungsphase auf Stromerzeu gung umschalten, so wird der Motorgenerator 4 von Netz getrennt, so daß er drehzahlmäßig abfällt, währenc der Verdichter 7 mittels des zuvor erwähnter Hilfmotors mit niedriger Drehzahl in Umlauf gehalter wird. Sobald die Drehzahl des Motorgenerators 4 untei diejenige des Verdichters 7 abgefallen ist wird di« Kupplung auf in beiden Drehrichtungen freien Umlauf d h. auf den in der oberen Hälfte von F i g. 2 gezeigter Zustand umgeschaltet, worauf die Gasturbine 2 über dif Kupplung 5 dazu benutzt wird, den Motorgenerator 4 auf Drehzahl zu bringen, ohne daß der Verdichter 1 ebenfalls angetrieben wird.

In nicht gezeigter Abwandlung des soeben beschrie benen Kraftwerks kann die Gasturbine 2 durch ein« Wasserturbine und der Verdichter 7 durch eine Pumpt ersetzt sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

609 582'3O

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   dem Verdichter eine synchrone Zahnkupplung angeordnet Die Kupplung gehört der sogenannten »umgekehrten« Bauart an, d. h., ihre Kupplungszahnkränze rücken dann selbsttätig ineinander ein, wenn der Motorgenerator das Bestreben hat, entgegen seinem normalen Drehsinn relativ zur Pumpe oder zum Verdichter umzulaufen, oder wenn die Pumpe bzw. der Verdichter versucht, in ihrem bzw. seinem normalen Drehsinn relativ zum Motorgenerator umzulaufen. Die Kupplung

   Elektrisches Kraftwerk mit einer in nur einer Drehrichtung betreibbaren Turbine, einem in nur einer Drehrichtung betieibbaren Motorgenerator, einer (einem) in nur einer Drehrichtung betreibbaren Pumpe (Verdichter) und einer zwischen dem Motorgenerator und der Pumpe (dem Verdichter)

   angeordneten synchronen Zahnkupplung, da- —

   durch gekennzeichnet, daß die Kupplungs- io weist eine Verriegelungseinrichtung auf, welche bei Zahnkränze (17 und 26) der Zahnkupplung (8) ineinander eingerückten Kupplungszahnkranzen so selbsttätig ineinander einrücken, wenn der Motor- betätigbar ist, daß sie eine Ausruckung der Kupplungsgenerator (4) sich in seinem normalen Drehsinn Zahnkränze verhindert, derart, daß bei Betrieb des relativ zur Pumpe (zum Verdichter) (7) dreht oder Kraftwerkes in der Pump- bzw. Verdichtungsphase der wenn die Pumpe (der Verdichter) sich entgegen 15 Motorgenerator dis. Pumpe bzw. den Verdichter über ihrem (seinem) normalen Drehsinn relativ zum die Kupplung antreibt, deren Zahnkranze bei nicht Motorgenerator dreht und daß die Zahnkupplung betätigter Verriegelungseinrichtung wegen der »umgederart auf einen in beiden Drehrichtungen freien kehrten« Bauart der Kupplung auseinander ausrucken Laufzustand einstellbar ist, daß bei in Stromerzeu- würden. Damit beim Übergang auf Pump- bzw. gungsphase betriebenem Kraftwerk die Turbine (2) 20 Verdichtungsbetrieb die Kupplungszahnkränze ineman-

   der eingerückt werden können, ist eine Drehvorrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe die zur Kupplungseinrükkung erforderliche Relativdrehung zwischen dem Motorgeneraior und der Pumpe bzw. dem Verdichter erzeugt wird. Diese Drehvorrichtung dreht entweder den Motorgeneraior in einem zu seiner normalen Drehrichtung entgegengesetzten Drehsinn relativ zur Pumpe bzw. zum Verdichter oder sie dreht die Pumpe bzw. den Verdichter in ihrem bzw. seinem normalen

   den Motorgenerator antreibt ohne die Pumpe (den Verdichter) anzutreiben.