DE466165C

DE466165C - Pump system with electric motor drive and an auxiliary water turbine combined with the pump impeller to form a wheel body

Info

Publication number: DE466165C
Application number: DEA51735D
Authority: DE
Original assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken AG
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1927-08-09
Filing date: 1927-08-14
Publication date: 1928-10-01

Description

Pumpenanlage mit Elektromotorantrieb und einer mit dem Pumpenlaufrad zu einem Radkörper vereinigten Hilfswasserturbine Die Erfindung betrifft eine Pumpenanlage mit Elektromotorantrieb und einer mit dem Pumpenlaufrad zu einem Radkörper vereinigten Hilfswasserturbine, welche beim Inbetriebsetzen der Anlage vor dem Motor in Tätigkeit gesetzt wird, um den großen Anfahrwiderstand zu überwinden, und wieder außer Tätigkeit gesetzt wird, sobald der Motor unter Strom steht. Zweck der Erfindung ist, eine Anlage dieser Art zu schaffen, welche von gedrängtem und betriebssicherem Aufbau ist und bei der nach erfolgter Übernahme der Leistungsabgabe durch den Motor in rascher und bequemer Weise auf den normalen Pumpenbetrieb übergegangen werden kann. Um dies zu erreichen, sind erfindungsgemäß in Verbindung mit dem aus Pumpenlaufrad und Hilfswasserturbine bestehenden Radkörper drehbare Leitschaufeln vorgesehen, die je nach ihrer Lage einen Turbinen- bzw. Pumpenbetrieb ermöglichen. Dabei können je zwei benachbarte Leitschaufeln zwei verschiedenen Systemen angehören, die sich einzeln zu verschiedenen Zeitpunkten betätigen lassen. Ferner kann auch das Pumpenlaufrad selbst als Turbinenlaufrad ausgebildet sein und es können dann :in Verbindung mit diesem zwei Leitvorrichtungen mit verdrehbaren Schaufeln vorgesehen sein, wobei ein Teil der Schaufeln der einen Leitvorrichtung einzeln verdrehbar ausgebildet sein kann, während vom Rest jede Schaufel mit einer Schaufel der zweiten Leitvorrichtung ein Ganzes bilden kann.Pump system with electric motor drive and one with the pump impeller Auxiliary water turbine combined to form a wheel body The invention relates to a pump system with electric motor drive and one with the pump impeller combined to form a wheel body Auxiliary water turbine, which is in action when the system is started up in front of the engine is set in order to overcome the large starting resistance, and again out of action is set as soon as the motor is energized. The purpose of the invention is to provide a To create a system of this type, which has a compact and operationally reliable structure and when the engine has taken over the power output in normal pump operation can be switched to quickly and conveniently. In order to achieve this, according to the invention, in connection with the pump impeller and auxiliary water turbine existing wheel bodies provided rotatable guide vanes, which, depending on their location, enable turbine or pump operation. Here you can every two adjacent guide vanes belong to two different systems that are mutually exclusive can be operated individually at different times. Furthermore, the pump impeller even be designed as a turbine impeller and it can then: in connection with this two guide devices with rotatable blades be provided, wherein some of the blades of a guide device are designed to be individually rotatable can be, while from the rest of each vane with a vane of the second guide device can form a whole.

Auf der beiliegenden Zeichnung sind mehrere Ausführungen der Erfindung schematisch und beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. r einen senkrechten_ Schnitt durch den hydraulischen Teil einer Pumpenanlage mit senkrechter Welle, bei der die mit dem Pumpenlaufrad zu einem Radkörper vereinigte Hilfswasserturbine als zweiter Schaufelkranz dem Pumpenlaufrad angefügt ist.Several embodiments of the invention are shown in the accompanying drawings schematically and exemplarily illustrated, namely Fig. r shows a vertical Section through the hydraulic part of a pump system with a vertical shaft, at the auxiliary water turbine combined with the pump impeller to form a wheel body as second blade ring is attached to the pump impeller.

Abb. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt und Abb. 3 einen dazugehörenden, mehr schematisch gehaltenen waagerechten Schnitt durch eine Ausführung, bei der inVerbindung mit dem gleichzeitig als Turbinenlaufrad dienenden Pumpenlaufrad eine Leitvorrichtung mit drehbaren Schaufeln vorgesehen ist, die je nach ihrer Lage einen Pumpen- bzw. Turbinenbetrieb ermöglichen.Fig. 2 shows a vertical section and Fig. 3 an associated, more schematic horizontal section through an embodiment in which in connection with the pump impeller, which also serves as the turbine impeller Guide device is provided with rotatable blades, depending on their location Enable pump or turbine operation.

Abb. q. zeigt eine Anordnung, bei der in Verbindung mit einem gleichzeitig als Hilfsturbinenlaufrad dienenden Pumpenlaufrad zwei einzeln einstellbare Leitapparate vorgesehen sind. Bei der in Abb. i gezeigten Anlage ist die Hilfswasserturbine 12, welche beim Inbetriebsetzen der Anlage vor einem nicht gezeigten, mit der Welle 3 starr verbundenen Elektromotor in Tätigkeit gesetzt wird, zum Zwecke, den großen Anfahrwiderstand zu überwinden, und wieder außer Tätigkeit gesetzt wird, sobald der Motor unter Strom steht, außen als zweiter Schaufelkranz an das Pumpenlaufrad i i angefügt. Der von der Hilfswasserturbine 12 und dem Pumpenlaufrad i i gebildete Radkörper ist durch eine Zwischenwand 13 in einen Durchlaß für das Turbinenbetriebswasser und einen Durchlauf für das Pumpenbetriebswasser unterteilt. In Verbindung mit dem Turbinendurchlaß ist eine Leitvorrichtung 14 und in Verbindung mit dem Pumpendurchlaß eine Leitvorrichtung 15 vorgesehen. Jede der voneinander getrennten Leitvorrichtungen 14, 15 ist mit Drehschaufeln ausgerüstet. Die Drehschaufeln der Leitvorrichtung 14 befinden sich für gewöhnlich in ihrer Schlußstellung; sie werden nur beim Inbetriebsetzen der Anlage geöffnet, um ein Durchströmen von Wasser in Richtung der Pfeile T durch das Turbinenlaufrad 12 zu ermöglichen. Sobald der Radkörper 12, 13 in Drehung versetzt und nachdem auch noch der nicht gezeigte Motor unter Strom gesetzt worden ist, werden die Schaufeln der Leitvorrichtung 14 wieder geschlossen, so daß dann nur noch Wasser in Richtung der Pfeile P durch das Laufrad i i strömt und dieses als Pumpenlaufrad wirkt.Fig.q. shows an arrangement in which in connection with one at the same time two individually adjustable guide devices serving as the auxiliary turbine impeller are provided. In the system shown in Fig. I, the auxiliary water turbine is 12, which when starting up the system in front of a not shown, with the shaft 3 rigidly connected electric motor is put into action for the purpose of making the big one To overcome starting resistance, and is put out of action again as soon as the motor is energized, on the outside as a second blade ring on the pump impeller i i appended. The one formed by the auxiliary water turbine 12 and the pump impeller i i The wheel body is through an intermediate wall 13 in a passage for the turbine service water and divides a passage for the pump process water. In connection with the Turbine passage is a baffle 14 and in communication with the pump passage a guide device 15 is provided. Each of the separate guiding devices 14, 15 is equipped with rotating blades. The rotating blades of the guide device 14 are usually in their final position; they are only used when starting up the system opened to allow water to flow through in the direction of the arrows T. to enable the turbine runner 12. As soon as the wheel body 12, 13 is set in rotation and after the motor, not shown, has also been energized, will the blades of the guide device 14 closed again, so that then only water flows in the direction of the arrows P through the impeller i i and this as a pump impeller works.

In Abb. 2 und 3 bezeichnet 16 ein Pumpenlaufrad, in Verbindung mit dem eine Leitvorrichtung mit drehbaren Leitschaufeln 17 vorgesehen ist. Die Leitschaufeln 17 können so verdreht werden, daß j e nach ihrer Lage mit dem Laufrad 16 entweder ein Pumpen- oder Turbinenbetrieb möglich ist. Das Pumpenlaufrad 16 bildet also hier selbst das Laufrad der Hilfswasserturbine. Wie gezeigt, sind die drehbaren Leitschaufeln 17 derart ausgebildet, daß beim Übergang auf den Turbinenbetrieb sie sich in Richtung der Schließbewegung für den Pumpenbetrieb über ihre Schließstellung weiter hinaus bewegen lassen. Zwischen dem Laufrad 16 und der Leitvorrichtung ist noch ein verstellbarer Ringschieber 161 vorgesehen.In Figs. 2 and 3, 16 denotes a pump impeller, in conjunction with a guide device with rotatable guide vanes 17 is provided. The guide vanes 17 can be rotated so that depending on their position with the impeller 16 either pump or turbine operation is possible. The pump impeller 16 thus forms here even the impeller of the auxiliary water turbine. As shown, the rotating guide vanes are 17 designed such that when transitioning to turbine operation they move in the direction the closing movement for the pump operation beyond its closed position let move. Another adjustable one is between the impeller 16 and the guide device Ring slide 161 is provided.

Für das Anlassen der Pumpe werden die Schaufeln 17 in die Lage T (Abb. 3) gedreht; es kann dann Wasser in Richtung der Pfeile t durch die Leitvorrichtung und das_ Laufrad 16 fließen, wobei letzteres, sobald das vom Wasser ausgeübte Drehmoment einen bestimmtenWert erreicht, anfängt, sich imUhrzeigerdrehsinn zu drehen. Der nicht gezeigte, zum Antreiben des Pumpenlaufrades 16 dienende Motor wird hierauf zu einem geeigneten Zeitpunkt unter Strom gesetzt, worauf der Schieber 161 gesenkt wird, so daß kein Wasser mehr durch das Laufrad i6 hindurchströmen kann. Hierauf werden die Leitschaufeln 17 aus der Lage T in die Lage P (Abb. 3) verdreht und dann wird der Schieber 161 wieder gehoben; das vom Motor angetriebene Laufrad 16 fördert nun Wasser in Richtung der Pfeile p. .To start the pump, the blades 17 are turned to position T (Fig. 3); it can then water in the direction of arrows t through the guide device and the flow _ impeller 16, the latter as soon as the torque exerted by the water reaches a certain value, begins to rotate imUhrzeigerdrehsinn. The motor (not shown) serving to drive the pump impeller 16 is then energized at a suitable point in time, whereupon the slide 161 is lowered so that no more water can flow through the impeller i6. The guide vanes 17 are then rotated from position T to position P (FIG. 3) and then the slide 161 is raised again; the impeller 16 driven by the motor now promotes water in the direction of the arrows p. .

Damit bei einer solchen Bauart genügend lange Leitschaufeln vorgesehen und derartige Schaufeln trotzdem von der einen Endlage ohne sich gegenseitig zu stören in die andere verdreht werden können, kann die Anordnung so getroffen sein, daß j e zwei benachbarte Schaufeln zwei verschiedenen Systemen angehören, die sich einzeln zu verschiedenen Zeitpunkten betätigen lassen.So that sufficiently long guide vanes are provided in such a design and such blades nevertheless from the one end position without mutually closing interfere with others can be twisted, the arrangement can be made in such a way that that every two adjacent blades belong to two different systems, which can be operated individually at different times.

Der in Abb. 2 und 3 gezeigte Ringschieber 161 kann in gewissen Fällen entbehrt «.erden, insbesondere, wenn beim Drehen der Schaufeln 17 hydraulische Stöße gegen diese Schaufeln vermieden werden.The ring slide 161 shown in Figs. 2 and 3 can in certain cases missing «. earth, especially if 17 hydraulic shocks when rotating the blades against these blades can be avoided.

In Abb. 4 ist eine Anordnung gezeigt, bei der in Verbindung mit einem gleichzeitig das Laufrad der Hilfswasserturbine bildenden Pumpenlaufrad 2o zwei Leitvorrichtungen 21 und 22 vorgesehen sind, von denen jede verdrehbare Schaufeln aufweist. Die Anordnung ist dabei eine solche, daß die Schaufeln der zwei Leitvorrichtungen 21, 22 unabhängig voneinander verstellt werden können. Vor dem Inbetriebsetzen der Pumpe werden die Schaufeln der Leitvorrichtung 21 in die Schlußstellung gebracht und nur die Schaufeln der Leitvorrichtung 22 geöffnet, so daß einzig dem inneren Teil des Laufrades-2o durch die Leitvorrichtung 22 hindurchWasser zufließt. Diese Wassermenge genügt, um das Rad 2o und den mit demselben starr gekuppelten, nicht gezeigten Elektromotor in Umlauf zu setzen. Ist letzteres der Fall, so werden die Schaufeln 22 in die Schlußstellung gebracht und die Schaufeln 21 geöffnet, so daß dann das Laufrad 2o als Pumpenlaufrad wirken und Wasser in Richtung des Pfeiles P fördern kann. Zweckmäßig wird die Anordnung so getroffen, daß. eine solche Verstellung der Schaufeln der Leitvorrichtung 22 möglich ist, daß auch diese Schaufeln, nachdem das Laufrad 2o anfängt Wasser in Richtung des Pfeiles P zu fördern, als Pumpenleitvorrichtung wirken. Auch hier wird die zusätzliche Enjrgiequelle vom Pumpenlaufrad 2o selbst un der besonderen Leitvorrichtung 22 gebildet.In Fig. 4 an arrangement is shown in which in connection with a at the same time the impeller of the auxiliary water turbine forming the pump impeller 2o two Guide devices 21 and 22 are provided, each of which has rotatable blades having. The arrangement is such that the blades of the two guide devices 21, 22 can be adjusted independently of one another. Before commissioning the Pump, the blades of the guide device 21 are brought into the final position and only the blades of the guide device 22 open, so that only the inner Part of the impeller-2o through the guide device 22 water flows in. These The amount of water is not sufficient for the wheel 2o and the rigidly coupled wheel to put the electric motor shown in circulation. If the latter is the case, the Shovels 22 brought into the final position and the blades 21 opened so that then the impeller 2o act as a pump impeller and water in the direction of the arrow P can promote. The arrangement is expediently made so that. such a pretense of the blades of the guide device 22 is possible that these blades after the impeller 2o begins to pump water in the direction of arrow P, as a pump guide device works. Here, too, the additional source of energy is provided by the pump impeller 2o itself un of the special guide device 22 is formed.

Bei Anordnungen mit zwei Leitvorrichtungen 21, 22 kann die Ausbildung auch so sein, daß sich nur ein Teil der Schaufeln 22 unabhängig von den Schaufeln 2i verdrehen, läßt, während vom Rest der Schaufeln 22 je eine mit einer Schaufel 21 zu einem Ganzen vereinigt ist. Für das Anlassen sind dann nur die einzeln verstellbaren Schaufeln 22 zu betätigen; die übrigen Schaufeln 22 können bei dieser Anordnung so ausgebildet werden, daß sie beim normalen Betrieb, d. h. beim Pumpenbetrieb, mit bestem Wirkungsgrad zu arbeiten gestatten.In arrangements with two guide devices 21, 22, the training also be such that only some of the blades 22 are independent of the blades Twist 2i, while the rest of the blades 22 each one with a blade 21 is combined into a whole. For starting are then only to operate the individually adjustable blades 22; the remaining blades 22 can in this arrangement can be made to operate in normal operation, i. H. allow the pump to work with the best possible efficiency.

In allen beschriebenen Fällen ist es für das Wesen der Erfindung unwesentlich, ob der Motor bei Betriebstourenzahl oder schon bei niedrigerer Tourenzahl unter Strom gesetzt wird. Da jedoch Untersuchungen gezeigt haben, daß es bei Motor-Pumpenaggregaten möglich ist, die Ausbildung der verschiedenen Teile so zu gestalten, daß in einem bestimmten Zeitpunkt das Drehmoment einen minimalen Wert aufweist, so ist es bei Anlagen der beschriebenen Art zweckmäßig, den zum Antreiben derPumpe dienendenMotor in dem Augenblick einzuschalten, in dem das Drehmoment den betreffenden Minimalwert aufweist.In all of the cases described, it is immaterial for the essence of the invention, whether the engine is running at number of operating revs or already at a lower number of revs Electricity is set. However, since studies have shown that it is in motor-pump units is possible to design the various parts so that in one certain point in time the torque has a minimum value, it is at Systems of the type described expediently, the motor used to drive the pump to be switched on at the moment when the torque reaches the relevant minimum value having.

Um das Anlassen zu erleichtern, können zweckmäßig in an sich bekannter Weise Mittel zum Einführen von Druckwasser in den der Einlaßseite des Pumpenrades zugewandten Spaltraum vorgesehen sein, um beim Anlassen den Achsschub des Läufers des Motor-Pumpenaggregates auszugleichen.In order to facilitate the tempering, it is expedient to use a known per se Wise means for introducing pressurized water into that of the inlet side of the impeller facing gap space to be provided to the axial thrust of the rotor when starting of the motor-pump unit.

Claims

PATEN T.1NSPRÜCHE: i. Pump system with electric motor drive and one Auxiliary water turbine combined with the pump impeller to form a wheel body, which start up during operation the system is activated in front of the engine in order to reduce the large starting resistance to overcome, and is put out of action again as soon as the motor is energized stands, characterized by rotating guide vanes which, depending on their location, have a Enable turbine or pump operation.

2. Pump system according to claim i, characterized characterized in that two adjacent guide vanes are two different systems that can be operated individually at different times. 3. Pump system according to claim i, characterized in that between guide devices and impeller an adjustable ring slide is provided, which during the rotation of the guide vanes Allowed to shut off the flow of water through the impeller. d .. pumping system according to claim i, characterized in that the pump impeller itself is a turbine impeller is formed and in connection with this two guide devices with rotatable Shovels are provided.

3. Pump system according to claim d., Characterized in that that a part of the blades of a guide device is individually rotatable while from the rest each blade with a blade of the second guide device a whole forms. 6. Pump system according to claim i, characterized in that in per se known manner means for introducing pressurized water into the the inlet side of the The gap space facing the pump wheel is provided in order to reduce the axial thrust when starting of the rotor of the motor-pump unit.