FR2506398A1 - Multi-stage turbine-pump - has two separate single stages connected in series hydraulically by external pipework - Google Patents
Multi-stage turbine-pump - has two separate single stages connected in series hydraulically by external pipework Download PDFInfo
- Publication number
- FR2506398A1 FR2506398A1 FR8110105A FR8110105A FR2506398A1 FR 2506398 A1 FR2506398 A1 FR 2506398A1 FR 8110105 A FR8110105 A FR 8110105A FR 8110105 A FR8110105 A FR 8110105A FR 2506398 A1 FR2506398 A1 FR 2506398A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- stage
- pump
- turbine
- volute
- stages
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/10—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto characterised by having means for functioning alternatively as pumps or turbines
- F03B3/106—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto characterised by having means for functioning alternatively as pumps or turbines the turbine wheel and the pumps wheel being mounted in adjacent positions on the same shaft in a single casing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Abstract
Description
La présente invention se rapporte a un perfectionnement â la conception mécanique des turbines-pompes multi-etages de haute-chute telles que par exemple les turbines-pompes bietages à double-distributeur mobile. The present invention relates to an improvement to the mechanical design of high-drop multi-stage pump-turbines such as, for example, twin-stage pump-turbines with a double mobile distributor.
La figure l annexée représente schematiquement une turbinepompe bi-etages a doubleistributeur mobile de l'art antérieur. Dans ce type de turbine-pompe très classique, la roue 1 de l'étage inférieur est reliée, du point de vue hydraulique, a la roue 2 de l'étage supérieur par un conduit 3 en forme de S à courbure très prononcée, de sorte que l'implantation de la roue 1 est pratiquement très rapprochée de celle de la roue 2 et qu'il n'existe donc pas de possibilité de place, entre les deux étages, pour une structure de support très solide de certains éléments de la turbine, tels que des paliers par exemple. The attached FIG. 1 schematically represents a twin-stage turbine pump with a double dual-distributor of the prior art. In this very conventional type of pump-turbine, the wheel 1 of the lower stage is hydraulically connected to the wheel 2 of the upper stage by an S-shaped conduit 3 with very pronounced curvature, so that the location of wheel 1 is practically very close to that of wheel 2 and that there is therefore no possibility of space, between the two stages, for a very solid support structure for certain elements of the turbine, such as bearings for example.
Dans l'état actuel de la technique, et tel qu'on le voit sur le dessin, 1' arbre 5 du groupe tournant est supporte par deux paliers, dont un palier supérieur 6 supporte par le flasque supérieur 7 du dernier étage, et un palier inférieur 8 loge dans le coude d'aspiration qui alimente la roue 1 du premier étage.In the current state of the art, and as can be seen in the drawing, the shaft 5 of the rotating group is supported by two bearings, of which an upper bearing 6 supports by the upper flange 7 of the last stage, and a lower bearing 8 accommodates in the suction elbow which feeds the wheel 1 of the first stage.
Ie coude d'aspiration 9 comporte donc, pour ces turbines-pom pes classiques, un cone intérieur 10 dans lequel passe 1' arbre 5 et qui supporte le palier inférieur 8. L'existence de ce cône 10 dans le circuit d'aspiration 9 crée une obstruction importante à l'aspiraGion qui entraîne une déformation sensible du champ des vitesses à l'entrée en pompe du premier etage de sorte que, spécialement pour ces machines de très haute-chute, les risques de cavitation se trouvent fortement augmentes avec les inconvénients bien connus qui en résultent. Ie suction elbow 9 therefore comprises, for these conventional pump turbines, an internal cone 10 through which passes the shaft 5 and which supports the lower bearing 8. The existence of this cone 10 in the suction circuit 9 creates a significant obstruction to the aspiraGion which results in a significant deformation of the speed field at the pump entry of the first stage so that, especially for these very high-fall machines, the risks of cavitation are greatly increased with the well-known disadvantages resulting therefrom.
D'autre part, ces turbines-pompes de haute-chute doivent pos séder, pour conserver des caractéristiques de fonctionnement acceptables, des roues dont le coefficient
n : vitesse de rotation en tours/minute
Q : débit d'eau en m3/s
H : Hauteur de chute en mètres peut descendre jusqu'à 25. Cette condition exige que l'on adopte, pour des machines développant des puissances importantes, des vitesses de rotation élevées. La stabilité des parties tournantes, en particulier en survitesse et à l'emballement, constitue alors une des difficultés majeures pour la conception mécanique de ces machines.Or, 1 'existen- ce d'un arbre traversant le coude d'aspiration de l'étage inférieur rend difficile la solution de ce problème car d'une part cet arbre présente une certaine flexibilité du fait qu'on est amené à réduire son diamètre au passage du coude pour diminuer les risques de cavitation, et d'autre part il n'est pas possible mécaniquement de conférer une très grande rigidité a la fixation du palier inférieur sur le coude d'aspiration.On the other hand, these high-drop pump-turbines must have wheels to maintain the acceptable operating characteristics.
n: rotation speed in revolutions / minute
Q: water flow in m3 / s
H: Fall height in meters can go down to 25. This condition requires that we adopt, for machines developing large powers, high rotational speeds. The stability of the rotating parts, in particular in overspeed and in runaway, then constitutes one of the major difficulties for the mechanical design of these machines. lower floor makes it difficult to solve this problem because on the one hand this tree has a certain flexibility due to the fact that it is necessary to reduce its diameter at the passage of the elbow to reduce the risks of cavitation, and on the other hand It is not mechanically possible to give very high rigidity to the fixing of the lower bearing on the suction elbow.
Enfin, le simple examen de la figure 1 permet de se rendre compte que, pour ce type de turbine-pompe connue, l'accessIbilité des composants des deux étages, tels que la roue du premier étage, que l'on aimerait pouvoir démonter facilement, et les pièces constituant les dis tributeurs, est extrèmement médiocre. Finally, a simple examination of FIG. 1 makes it possible to realize that, for this type of known pump-turbine, the accessibility of the components of the two stages, such as the wheel of the first stage, which we would like to be able to dismantle easily , and the parts making up the distributors, is extremely poor.
La turbine-pompe maltiétages de haute-chute conforme à 1 'inven- tion est d'une conception mécanique telle qu'elle ne présente pas ces inconvénients. Elle est caractérisée en ce que son étage inférieur, ou premier étage, est construit comme une turbine-pompe monoétage clas situa à palier fixé sur le flasque supérieur, qui débite dans une bâche à solute-multipie, les conduits de sortie de cette volute-multiple venant alimenter le deuxième étage qui, s'il n'est pas le dernier étage, est identique audit premier étage, et ainsi de suite jusqu'au dernier étage qui est lui-même construit comme un étage de turbine-pompe monoétaga classique. The high-drop malti-stage turbine pump according to the invention is of a mechanical design such that it does not have these drawbacks. It is characterized in that its lower stage, or first stage, is constructed like a single-stage turbine pump class cla with a bearing fixed on the upper flange, which discharges into a multi-pie solute cover, the outlet conduits of this volute- multiple coming to feed the second stage which, if it is not the last stage, is identical to said first stage, and so on until the last stage which is itself built like a stage of turbine-pump monoetaga traditional.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront plus nettement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation d'une turbine-pompe à deux étages à distributeurs réglables, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1, déjà décrite précédemment, est une vue longitudinale schématique d'une turbine-pompe Imilti8tages de l'art antérieur - la figure 2 est une vue longitudinale. schématique de la turbine-pompe de l'invention - la figure 3 est une vue en coupe schématisée selon la direction générale AA' de la figure 2
En se reportant à l'ensemble des figures 2 et 3, on voit que l'étage inférieur, ou premier étagde la turbine-pompe de l'invention est construit comme une turbine-pompe monoétage classique qui debite dans une bâche à double-volute 12 connue en soi. I1 comporte donc un aspirateur standard 19, qui n'a pas l'inconvénient d'être traversé par 1 'arbre 45 de la machine, et une roue standard 13, placée en bout de l'arbre 15 qui tourne dans le palier inférieur 18 placé ici à hauteur du flasque supérieur 16 de l'étage.La commande 14 des distributeurs mobiles 17 de l'étage est, dans le cas de figure représenté, effectuée par le dessous et donc supportée par le flasque inférieur 20 il va de soi qu'elle peut aussi, avec ce type de réalisation qui laisse beaucoup de place au-dessus de la roue, être logée dans le flasque superieur 16, et donc être effectuée par le dessus.The characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description of an exemplary embodiment of a two-stage turbine pump with adjustable distributors, with reference to the appended drawings in which - Figure 1, already described above, is a schematic longitudinal view of an Imilti8tages turbine pump of the prior art - Figure 2 is a longitudinal view. schematic of the pump-turbine of the invention - Figure 3 is a schematic sectional view along the general direction AA 'of Figure 2
Referring to all of FIGS. 2 and 3, it can be seen that the lower stage, or first stage of the pump-turbine of the invention is constructed like a conventional single-stage pump-turbine which flows into a double-volute tank 12 known per se. I1 therefore comprises a standard vacuum cleaner 19, which does not have the drawback of being crossed by the shaft 45 of the machine, and a standard wheel 13, placed at the end of the shaft 15 which rotates in the lower bearing 18 placed here at the height of the upper flange 16 of the stage. The control 14 of the mobile distributors 17 of the stage is, in the case shown, carried out from below and therefore supported by the lower flange 20 it goes without saying that 'it can also, with this type of embodiment which leaves a lot of space above the wheel, be housed in the upper flange 16, and therefore be performed from above.
Conformement à l'invention, le premier étage 11 débite dans une hache à double-volute i2 dont les deux conduites de sortie (24,22), en forme de S très peu incurvé comme représenté sur la figure 2, viennent alimenter le deuxième étage 23 qui est lui aussi constitue, a l'alimentation (24,22) pres et a la portion inférieure de l'arbre 15 près, comme une turbine-pompe monoetage classique débitant dans une volute de sortie 24 tout a fait standard.Ce second étage comporte donc une roue 31 identique à la roue 13, un flasque inferieur 25 tout a fait semblable au flasque inférieur 20 du premier étage, et un flasque supérieur 26 supportant les circuits 27 de commande des distributeurs réglables 28 ainsi que le palier supérieur 38. In accordance with the invention, the first stage 11 cuts into a double-volute ax i2, the two outlet pipes (24,22) of which, in the shape of an S very slightly curved as shown in FIG. 2, supply the second stage 23 which is also constituted, at the feed (24,22) near and at the lower portion of the shaft 15 near, like a conventional mono-stage turbine pump pumping in an outlet volute 24 quite standard. stage therefore has a wheel 31 identical to wheel 13, a lower flange 25 quite similar to the lower flange 20 of the first stage, and an upper flange 26 supporting the circuits 27 for controlling the adjustable distributors 28 as well as the upper bearing 38.
Par ailleurs, selon une caractéristique supplémentaire avantageuse de l'invention, la partie substantiellement rectiligne de chacun des circuits de sortie (24,22) de la bâche a double-volute 12 est composée d' un élément de conduite(29 et 30 respectivement) amovible, ce qui permet d'accéder, après démontage d'au moins un de ces éléments, a la roue 31 pour les travaux d'entretien. Furthermore, according to an additional advantageous characteristic of the invention, the substantially rectilinear part of each of the output circuits (24, 22) of the double-volute cover 12 is composed of a driving element (29 and 30 respectively) removable, which allows access, after disassembly of at least one of these elements, to the wheel 31 for maintenance work.
On voit donc que la réalisation selon l'invention entraine des avantages considerables, comparés a la réalisation selon la figure 1
Le coude d'alimentation 19 sans obstruction facilite grandement le tracé hydraulique, et entraine donc moins de pertes de charge et donc moins de. perte de rendement. La conception des étages pratiquement identique à celle des turbines-pompes monoétage classiques permet l'utilisation en série d'éléments standard tous identiques. La .machine comporte deux paliers(18,38) fixés solidement sur le flasque supérieur(16,26) de chacun des étages. L'arbre 15 n'a pas besoin d'être rétréci en diamètre comme c 'était le cas pour la partie inférieure de 1 'arbre 5 de la figure 1.La perte de charge dans les conduits de retour(21,22) de la double-volute 12 est très faible comparée à celle se produisant dans le canal de retour(3) de la réalisation de la figure 1. Avec l'utilisation d'une volute-multiple(double-volu- te dans l'exemple considéré) au droit du premier étage, les efforts pulsatoires radiaux agissant sur le palier inférieur 18 sont beaucoup moins importants que ceux que l'on constate lors des régimes transitoires au droit d'une bâche s4mple-volute conventionnelle, car les réac tions radiales sont équilibrées, que la volute-multiple soit d'ailleurs double, triple, quadruple, etc... Les performances en turbine sont améliorées, car la répartition des vitesses à l'entrée de l'étage inférieur est plus uniforme.Le flasque inférieur 25 du deuxième étage est beaucoup plus rigide que celui des turbines-pompes multietages de l'art antérieur, telle que- celle de la figure 1, de sorte que 1 'on n' introduit pas la, comme.c'etait le cas auparavant, de flexibilité importante de ce flasque inférieur risquant d'entrainer un coincement des distributeurs.It can therefore be seen that the embodiment according to the invention entails considerable advantages, compared to the embodiment according to FIG. 1
The supply elbow 19 without obstruction greatly facilitates the hydraulic layout, and therefore causes less pressure drop and therefore less. loss of yield. The design of the stages, which is practically identical to that of conventional single-stage pump-turbines, allows the standard use of all identical standard elements. The machine has two bearings (18,38) fixed firmly on the upper flange (16,26) of each of the stages. The shaft 15 does not need to be narrowed in diameter as was the case for the lower part of the shaft 5 of Figure 1. The pressure drop in the return ducts (21,22) of the double volute 12 is very small compared to that occurring in the return channel (3) of the embodiment of FIG. 1. With the use of a multiple volute (double volute in the example considered ) on the right of the first stage, the radial pulsating forces acting on the lower bearing 18 are much less significant than those which are observed during the transient regimes at the right of a conventional single-scroll cover, because the radial reactions are balanced , that the volute-multiple is moreover double, triple, quadruple, etc. The turbine performance is improved, because the distribution of speeds at the entrance of the lower stage is more uniform. The lower flange 25 of the second stage is much more rigid than that of the multistage pump turbines of the prior art er, such as that of FIG. 1, so that one does not introduce the, as was previously the case, significant flexibility of this lower flange, risking jamming of the distributors.
Enfin, l'accessibilité des composants des deux étages est amé liorée, notamment celle des pièces constituant les distributeurs 17 et de la roue 13 du premier étage, qui est alors facilement démontable. Finally, the accessibility of the components of the two stages is improved, in particular that of the parts constituting the distributors 17 and of the wheel 13 of the first stage, which is then easily removable.
Pour accéder a la roue du premier étage, il suffira - de démonter une partie du coude d'alimentation 19 ou, pour les turbines-pompes de grandes dimensions, de prévoir un trou d'homme dans le coude. On peut même ensuite démonter sans trop de peine la roue 31 du deuxième étage par la partie inférieure après démontage en particulier des éléments 29 et 30 ainsi que du flasque inférieur 25 du deuxième étage. To access the wheel of the first stage, it will suffice - to disassemble part of the supply elbow 19 or, for large pump-turbines, to provide a manhole in the elbow. The wheel 31 of the second stage can even then be dismantled without much difficulty through the lower part after dismantling in particular of the elements 29 and 30 as well as of the lower flange 25 of the second stage.
L'invention n'est évidemment pas limitée a l'exemple qui vient d'être décrit. Elle s'applique très facilement a la conception de turhines-pompes a trois étages et plus puisqu'il suffit alors de superposer des étages identiques a l'étage il de la figure 2. La commande des distributeurs de chaque étage peut être faite systématiquement par le dessus pour tous les étages, ou par le dessous pour tous les étages, ce qui facilite la construction de pie ces en série et diminue leur coût de remplacement. Les volutes-multiples peuvent etre des volutes triples, quadruples, ou plus, et le dernier étage peut aussi. être muni d'une bacille a volute multiple si on le préfère. The invention is obviously not limited to the example which has just been described. It is very easily applied to the design of pump turhines with three or more stages since it then suffices to superimpose identical stages on stage il of FIG. 2. The control of the distributors of each stage can be made systematically by the top for all floors, or the bottom for all floors, which facilitates the construction of parts in series and reduces their replacement cost. Multiple scrolls can be triple, quadruple, or more, and the top floor can also. have a multiple scroll bacillus if preferred.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8110105A FR2506398A1 (en) | 1981-05-19 | 1981-05-19 | Multi-stage turbine-pump - has two separate single stages connected in series hydraulically by external pipework |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8110105A FR2506398A1 (en) | 1981-05-19 | 1981-05-19 | Multi-stage turbine-pump - has two separate single stages connected in series hydraulically by external pipework |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2506398A1 true FR2506398A1 (en) | 1982-11-26 |
Family
ID=9258712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8110105A Withdrawn FR2506398A1 (en) | 1981-05-19 | 1981-05-19 | Multi-stage turbine-pump - has two separate single stages connected in series hydraulically by external pipework |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2506398A1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2002909A (en) * | 1932-09-26 | 1935-05-28 | Menhorn Inc | Submersible structure |
| DE1122375B (en) * | 1960-05-10 | 1962-01-18 | Paul Bungartz | Multi-stage centrifugal pump with overhung impellers |
| NL112959C (en) * | 1959-10-14 | 1966-05-18 | Acec | Multi-stage centrifugal pump, the first stage of which has an impeller with a double inlet and the following stages with impellers with a single inlet. |
| CH419011A (en) * | 1962-08-30 | 1966-08-15 | Escher Wyss Ag | Hydroelectric machine set with a hydraulic machine operated as a turbine or a pump |
| FR2231253A5 (en) * | 1973-05-21 | 1974-12-20 | Barodyne Inc | |
| FR2414645A1 (en) * | 1978-01-13 | 1979-08-10 | Dunlop Ltd | Multistage rotary pump with injectors - connects rotary stage outlet to injector pump on another stage inlet |
-
1981
- 1981-05-19 FR FR8110105A patent/FR2506398A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2002909A (en) * | 1932-09-26 | 1935-05-28 | Menhorn Inc | Submersible structure |
| NL112959C (en) * | 1959-10-14 | 1966-05-18 | Acec | Multi-stage centrifugal pump, the first stage of which has an impeller with a double inlet and the following stages with impellers with a single inlet. |
| DE1122375B (en) * | 1960-05-10 | 1962-01-18 | Paul Bungartz | Multi-stage centrifugal pump with overhung impellers |
| CH419011A (en) * | 1962-08-30 | 1966-08-15 | Escher Wyss Ag | Hydroelectric machine set with a hydraulic machine operated as a turbine or a pump |
| FR2231253A5 (en) * | 1973-05-21 | 1974-12-20 | Barodyne Inc | |
| FR2414645A1 (en) * | 1978-01-13 | 1979-08-10 | Dunlop Ltd | Multistage rotary pump with injectors - connects rotary stage outlet to injector pump on another stage inlet |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2009234B1 (en) | Device for cooling the cavities of a turbomachine rotor disc | |
| FR2531149A1 (en) | AXIAL FAN | |
| US20130088014A1 (en) | Water turbine | |
| WO2010097440A1 (en) | Device with counter-rotating propellers having a means for changing the pitch of the propellers | |
| FR2645184A1 (en) | APPARATUS FOR FLUIDIZING, DEGASSING AND PUMPING A SUSPENSION OF A FIBROUS CELLULOSIC MATERIAL | |
| EP0008260A1 (en) | Turbine-driven pump | |
| CA2258350A1 (en) | Wet gas compression device with an integrated compression/separation phase | |
| EP3719283A1 (en) | Pinion for driving an air/oil separator of an accessories unit of a turbine engine | |
| FR2463865A1 (en) | TWO-STAGE CENTRIFUGAL COMPRESSOR | |
| FR2958347A1 (en) | CONCRETE VOLUME PUMP | |
| FR2506398A1 (en) | Multi-stage turbine-pump - has two separate single stages connected in series hydraulically by external pipework | |
| FR2589957A1 (en) | GAS FLUID COMPRESSOR, ASSOCIATED WITH A GAS-LIQUID SEPARATOR | |
| FR2502260A1 (en) | MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP WHICH CAN BE USED IN PARTICULAR AS A MUD PUMP | |
| JP4458816B2 (en) | Diffusion bonded cover for axially coupled turbines | |
| EP1577501B1 (en) | High pressure turbine stator of a turbo-engine and his assembling process | |
| RU2064093C1 (en) | Outlet device of single-stage centrifugal cradle-mounted pump | |
| JPH04273097A (en) | Fluid pump | |
| US3479124A (en) | Turbine | |
| FR2488950A1 (en) | METHOD FOR OPERATING AN AXIAL TURBOMACHINE AND MACHINE OF THIS TYPE FOR THE IMPLEMENTATION OF THE METHOD | |
| FR2837873A1 (en) | SINGLE-STAGE MULTI-STAGE TURBINE | |
| FR2485112A1 (en) | TURBOPUMP | |
| EP0099796B1 (en) | Multi-stage pump turbine for high water heads | |
| US3936224A (en) | Power turbine | |
| CA1205682A (en) | Start-up device for multistage pumps and turbopumps with steady diffuser | |
| CH626138A5 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |