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Speicheraggregat mit auf der gleichen Welle angeordneter Pumpe und
Turbine Die Erfindung betrifft ein Speicheraggregat mit auf der gleichen Welle angeordneter
Pumpe und Turbine, bei dem die im wesentlichen in einem Gehäuse angeordneten, mit
ihren Druckseiten einander zugekehrten Pumpen- und Turbinenlaufräder getrennteArbeitsräume
aufweisen und bei dem die Saug- bzw. Druckseiten von Turbine und Pumpe je für sich
durch Spaltdichtungen abgedichtet sind.
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Bei Doppelpumpen mit einem Doppelrad und einem getrennten Arbeitsraum
für jede Laufradhälfte ist es bekannt, eine von einem Arbeitsraum in den anderen
führende Spaltdichtung am Doppelrade vorzusehen. Dies hat den Nachteil, daß die
Spaltflüssigkeit des einen Teiles in den Arbeitsraum des anderen, leer laufenden
Teiles eindringt und einen Energieverlust verursacht.
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Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu vermeiden, indem ein für
Turbine und Pumpe gemeinsamer, durch die die Druckseiten der Pumpe und Turbine abdichtenden
Spaltdichtungen und z. B. die Laufräder der Turbine und Pumpe bzw. die Spaltdichtung
und z. B. die die Lauf- und Leiträder der Pumpe und Turbine begrenzenden Gehäusewandungen
gebildeter Raum vorgesehen ist, in den die druckseitigen Spaltdichtungen münden.
Vorteilhaft ist der Raum durch einen mit den feststehenden Teilen verbundenen, je
mit dem Turbinen- bzw. Pumpenlaufrad eine Labyrinthdichtung bildenden Ringteil und
durch die Wandungen, welche die Lauf- bzw. Leiträder von Pumpe und Turbine auf der
Druckseite abschließen, gebildet und mit in der Laufradwelle angeordneten Austrittskanälen
versehen. Eine weitere vorteilhafte Ausführung ist dann gegeben, wenn ein mit den
sich drehenden Teilen verbundenes, gegebenenfalls noch ein Schleuderrad tragendes
Zwischenstück vorgesehen wird, in dem je die druckseitigen Spaltdichtungen der Pumpe
bzw. Turbine derart angeordnet sind, daß sie radial von der Wellenmitte annähernd
in der gleichen mittleren Entfernung wie die saugseitigen Spaltdichtungen liegen.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt.
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Fig. z ist ein Schnitt durch die Pumpe und die Turbine einer Speicheranlage
mit Ableitung der Spaltflüssigkeit durch die Welle, Fig. :2 ist eine andere Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes mit Ableitung der Spaltflüssigkeit nach außen.
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Auf der Welle r sind das Laufrad 2 der Pumpe und das Laufrad 3 der
Turbine befestigt, die zwischen den äußeren Deckeln q. und 5 angeordnet sind. Das
Laufrad 2 der Pumpe saugt aus dem Saugrohr 6 und fördert durch das Leitrad 7 das
Druckgehäuse 8 und die nicht gezeichnete gemeinsame Druckleitung in die Speicheranlage.
Das Druckgehäuse 8 der Pumpe und das Druckgehäuse 9
der Turbine
sind über ein nicht dargestelltes Abschlußorgan an die Druckleitung angeschlossen,
das wahlweise den Durchfluß vom Druckgehäuse 8 in die Speicheranlage oder von der
Speicheranlage zum Druckgehäuse 9 unter Absperrung des anderen Druckgehäuses freigibt.
Aus dem Druckgehäuse 9 gelängt das Betriebsmittel der Turbine über das einstellbare
Leitradio in das Laufrad 3 der Turbine, von wo es durch die Leitung i r abfließt.
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Der feststehende Ringteil r2 weist einen doppelkammförmigen Querschnitt
auf und 0* eift in die je eitlen kammförtnigen Quer -
schnitt aufweisenden
Teile 13, 14 des Pumpenlaufrades 2 und des Turbinenlaufrades 3 ein und bildet mit
diesen labyrinthartige Spaltdichtungen 15, 16 für die Pumpet und die Turbine 3.
Die Spaltdichtungen 15 und 16 münden in einen gemeinsamen Raum 17, der mit in der
Laufradwelle i angeordneten Austrittskanälen 18, z9 versehen ist. Die Spaltdichtungen
15 und 16 bilden den äußeren Umfang des gemeinsamen Raumes 17.
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Beim Pumpenbetrieb tritt das Spaltwasser zwischen Laufrad 2 und Leitrad
7 hindurch hinter das Laufrad 2 und gelangt auf der Druckseite zur Spaltdichtung
15, die es unter Druckabfall durchfließt, um in den Raum 17 auszutreten-und durch,die
Kanäle 18 und r9 auf eine nicht weiter dargestellte Weise nach außen abgefübrt zu
werden. Der Druck im Raum 17 entspricht dem atmosphärischen Druck, so daß ein Eindringen
von Spaltflüssigkeit in das Turbinenlaufrad 3 durch die Spaltdichtung 16 nicht möglich
ist. Auf der Saugseite fließt das aus der Spaltdichtung 21 austretende Spaltwasser
unmittelbar in den Saugraum der -Pumpe zurück. Beim Pumpenbetrieb bildet die Turbine
.den leer laufenden Teil, der zur Verringerung der Leistungsverluste durch Druckluft
oder auf andere Weise von Wasser entleert wird, so daß das Turbinenlaufrad 3 in
Luft umläuft.
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Beim Turbinenbetrieb gelangt die durch die Spaltdichtung 16 austretende
Spaltflüssigkeit ebenfalls in den Raum 17 und durch die Kanäle 1 8 und r 9 nach
außen und außerdem durch die Dichtung 22 in das Saugrohr r r der 'Turbine.
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In Fig.2 münden die Spaltdichtungen 40, d.1` der Pumpe und der Turbine
in den gemeinsamen Raum 4.2, der mit dem Abflußrohr 43 versehen ist. Das Laufrad
:2 der Pumpe ist mit dem Laufrad 3 der Turbine durch ein mit den Deckeln von Pumpe
und Turbine die druckseitigen Spaltdichtungen 40, 41 der Pumpe und der Turbine bildendes
Zwischenstück 44 derart verbunden, daß sowohl bei der Pumpe die druckseitige Spaltdichtung
4o denselben Radius wie die saugseitige Spaltdichtung 21 als auch bei der Turbine
die druckseitige Spaltdichtung41 den Radius der Spaltdichtung 22 aufweist. Zwischen
den Spaltdichtungen 40 und 41, die den inneren Umfang des gemeinsamen Raumes 42
bilden, befindet sich das konzentrisch zur Welle i angeordnete, am Zwischenstück
44 befestigte Schleuderrad .45, das zu beiden Seiten mit Schaufeln 46 versehen ist.
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Ist die Turbine im Betrieb, so tritt das Spaltwasser zwischen dem
Laufrad 3 und dem Leitrad ro der Turbine aus und gelangt auf der Druckseite hinter
das Laufrad 3, von wo. es unter Druckabfall die Dichtung .41 der Turbine durchläuft.
Die auf das Schleuderrad 45 auftreffende Spaltflüssigkeit wird in den Raum 4.2 hinausgeschleudert
und fließt durch das Abflußrohr ¢3, ohne daß sie durch die Spaltdichtung q.0 in
das Laufrad 2 der leer laufenden Pumpe -gelangen kann. Die Verhältnisse auf der
Saugseite der Turbine sind dieselben wie in Fig. r. Beim Pumpenbetrieb wird das
aus der Spaltdichtung 40 der Pumpe austretende Spaltwasser vom Schleuderrad erfaßt
und von der Spaltdichtung ¢i der Turbine ferngehalten.
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Da bekanntlich der Druck der Spaltflüssigkeit am Eintritt der Spaltdichtung
mit dem Verlegen derselben nach der Welle zu abnimmt, ergibt sich dadurch, daß die
druckseitige Spaltdichtung radial von der Wellenmitte mindestens annähernd in der
gleichen mittleren Entfernung wie die saugseitige Spaltdichtung liegt, der Vorteil,
daß die Länge der druckseitigen Spaltdichtung kleiner gehalten werden kann.
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Außerdem ergibt sich dadurch, daß sich die hydraulischen Drücke zu
beiden Seiten des Laufrades der Pumpe und zu beulen Seiten des Laufrades der Turbine
aufheben und somit sowohl Pumpe als auch Turbine in sich entlastet sind, daß beim
Übergang vom Pumpen- zum Turbinenbetrieb oder umgekehrt ein Druckwechsel in der
Welle bzw. im Spur- oder Drucklager . nicht auftreten kann. Es kann der Radius der
Dichtungen 21, q.o der Pumpe von dem Radius der Dichtungen a2, 41 verschieden sein.
An Stelle eines mit Schaufeln versehenen Schleuderrades kann eine glatte Scheibe
vorgesehen sein.
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Es kann der gemeinsame Raum 17, q.2 ein absperrbares Abflußrohr zu
dem Pumpen-und zu dem Turbinensaugrohr aufweisen, wobei jeweils das im Betrieb befindliche
Rohr geöffnet, das andere geschlossen ist und der Druck im gemeinsamem Raum somit
dem Saugdruck von Pumpe oder Turbine entspricht.
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Die Wandungen des gemeinsamen Raumes können außer von den druckseitigen
Spaltdichtungen
der Turbine und der Pumpe auch noch auf andere
Weise wie durch die Laufräder der Turbine und der Pumpe bzw. die Spaltdichtung und
die dieselben begrenzenden Gehäusewandungen gebildet werden.