JPH07305676A - 選択的にポンプ又はタービンとして作動させられる回転子機械装置 - Google Patents

選択的にポンプ又はタービンとして作動させられる回転子機械装置

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JPH07305676A
JPH07305676A JP6187726A JP18772694A JPH07305676A JP H07305676 A JPH07305676 A JP H07305676A JP 6187726 A JP6187726 A JP 6187726A JP 18772694 A JP18772694 A JP 18772694A JP H07305676 A JPH07305676 A JP H07305676A
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pump
rotor machine
turbine
machine
vane
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JP6187726A
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English (en)
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Peter Hergt
ペーター・ヘルクト
Christoph Jaeger
クリストフ・イェーガー
Alexander Nicklas
アレクサンダー・ニクラス
Peer Springer
ペーア・シュプリンガー
Werner Wolff
ヴェルナー・ヴォルフ
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KSB AG
Klein Schanzlin and Becker AG
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KSB AG
Klein Schanzlin and Becker AG
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    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/10—Submerged units incorporating electric generators or motors
    • F03B13/105—Bulb groups
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    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
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    • F03B3/103—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto characterised by having means for functioning alternatively as pumps or turbines the same wheel acting as turbine wheel and as pump wheel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D3/00—Axial-flow pumps
    • F04D3/005—Axial-flow pumps with a conventional single stage rotor
    • 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

(57)【要約】 【目的】 選択的にポンプ又はタービンとして作動させ
られる回転子機械と、ポンプ作動では回転子機械の駆動
に用いられタービン作動では回転子機械の出力を受取る
１つ又は複数の機械とから成る、選択的にポンプ又はタ
ービンとして作動させられる回転子機械装置において、
回転子機械のポンプ作動及びタービン作動を同一の貫流
方向で行わせる。 【構成】 羽根車１３の前に予案内装置を設け、予案内
装置は流れに平行な羽根１５と軸１７のまわりで旋回可
能な羽根１６からなり、ポンプとして使用するときとタ
ービンとして使用するときで羽根１６の向きを変える。
また、羽根２３の向きを変えると同時に、羽根車２０の
回転方向をも変える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、選択的にポンプ又はタ
ービンとして作動させられる回転子機械と、ポンプ作動
では回転子機械の駆動に用いられ、タービン作動では回
転子機械の出力を受取る１つ又は複数の機械とから成
る、回転子機械装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ポンプとしてもタービンとしても使用さ
れる回転子機械は公知である（“ＫＳＢ うず巻ポンプ
百科辞典”，第３版，１９８９年，３１２及び３１３
頁）。うず巻ポンプがタービンとして使用される場合、
これは、羽根車又はケーシングを変更せずに可能であ
る。タービン作動ではうず巻ポンプは後方へ向かって貫
流され、これにより軸の回転方向も逆になる。この場
合、うず巻ポンプを駆動する電気機械は、タービン作動
では発電機として使用される。このように構成されてい
る装置は、例えば揚水発電所で使用される。
【０００３】本発明の用途は、従来技術による回転子機
械装置は使えない別の利用分野にある。本発明の装置で
は、一方の場合では揚液が高い圧力に抗して揚送され、
他方の場合では圧力落差と同一の方向で流れる。すなわ
ち本発明は、例えば浄化装置の給排水系統、給水及び排
水装置、プロセス技術での装置等に使用される。
【０００４】従来技術ではこのような装置の機能を保証
するために、一方では絞り機構又はオーバーフロー管を
設け、これにより一時的に発生する過剰圧力を除去し、
他方では、一時的に発生する逆圧を克服するためのポン
プを並列に設ける。従って、一方では、除去される過剰
圧力としてのエネルギーは利用されず、他方では逆圧克
服のためにエネルギーを供給しなければならない。これ
ら２つの措置はそれぞれ、大規模な装備を必要とする。
従って、従来の装置を改善してより効率的に利用したい
との要望が存在する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前述
の機能のために使用する装置のコストを減少し利用効率
を高め、就中、解放エネルギーの利用効率を改善するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、冒頭に記載の形式の装置において、公知の装置とは
異なり回転子機械のポンプ作動及びタービン作動が同一
の貫流方向で行われることにより解決される。
【０００７】発生エネルギーの有効利用の外に、導管、
開閉装置、建築物が節約され、いずれにせよ必要なポン
プ装置の代りに、同一の貫流方向の本発明のポンプター
ビンを組込むのみである。
【０００８】各使用モードに合わせるために、本発明の
回転子機械装置は、羽根車のための固定の羽根以外に方
向調整可能な予案内装置又は後置案内装置を前部又は後
部に設けることができる。
【０００９】請求項２〜７には異なる実施例が記載され
ている。これらの実施例は個々にも実現できるが、しか
し部分的には統合して実現できる。
【００１０】有利には回転子機械は、ポンプ作動では電
動機作動しタービン作動では発電機作動する電気機械に
接続されている。とりわけタービン作動での効率を高め
制御特性を改善することが周波数変換器で実現される。
【００１１】回転子機械の回転方向は、両方の作動モー
ドで同一であることも可能であるが、しかし作動モード
の切換により反転させることも可能である。
【００１２】回転子機械及び／又は電気機械を２つの作
動モードのうちの一方のために主として構成し、他方の
作動モードで発生しうる損失は比較的大きくすることも
提案される。これは、主に１つの作動モードで利用され
る装置の場合に推奨される。
【００１３】自動的な動作のために、作動モードが回転
子機械の入口の前及び出口の後での圧力により決めら
れ、所定値より圧力が低下すると回転子機械がタービン
として作動され、所定値より圧力が上昇すると回転子機
械がポンプとして作動させられる作動方法が推奨され
る。
【００１４】本発明の装置は、異なる設備に使用でき
る。請求項１３〜１５にそのような複数の例が記載され
ている。
【００１５】
【実施例】次に本発明を実施例に基づき図を用いて詳細
に説明する。図１に示されている装置は、図示されてい
ない装置部分から水を供給される。これは、供給管１に
前置されている矢印２により示されている。水は、堤防
３により大水に対してせき止められている導水路４の中
に導入される。この場合、水は、回転子機械とこれに接
続されている電動機とから成る本発明の装置５を貫流す
る。流れ方向で見て本発明の装置５の背後に位置する出
口６は、導水路４の水面が低いときの低水面７の下に位
置する。
【００１６】導水路４の中の水位が低い場合、出口水面
８と低水面７との間の高さの差は、タービン作動してい
る装置５のための落差として用いられ、大水の場合の高
水面１０と出口水面８との間の差は、揚程１１として、
ポンプ作動となった装置５により克服されなければなら
ない。
【００１７】装置５は、堤防３と導水路４との間の建築
物１２の中に配置されている。
【００１８】図２の示されている羽根車１３を備える回
転子機械は、２つの羽根列を有する予案内装置を有す
る。流れを示す矢印１４の方向で見て第１の羽根列は、
不動の羽根１５により形成されている。第２の羽根列
は、可動の羽根１６を有する。羽根１６は、軸１７の回
りを旋回可能である。矢印１９の方向で回転する羽根車
１３の羽根１８は、不動で配置されている。
【００１９】図３は羽根１６が、ポンプの作動中は流れ
及び羽根１５に平行に位置することを示す。この場合、
図示のように流れの方向変換は行われない。しかしポン
プの作動は、羽根１６を回転し、これにより流れを羽根
車の回転方向と同一の回転方向又は逆の回転方向で回転
して行うこともできる。このようにするとポンプ特性が
有利に影響される。
【００２０】図４に示されている、不動の羽根１５に接
続されている旋回された羽根１６の位置は、タービン作
動にとって有利な流れ方向変換を作用する。すなわち、
このように方向変換された流れは、最適で羽根車１３の
羽根１８に衝突する。
【００２１】図５〜７の回転子機械は、羽根車２０と、
流れ２１の方向で見て羽根車２０の前に配置されている
案内装置２２とを有する。案内装置２２は、流れ２１を
一様に周方向で方向変換する。
【００２２】羽根車２０の羽根２３はそれぞれ、軸２４
の回りを旋回可能である。図６が示すように、ポンプ作
動では羽根車２０の回転方向２５は、案内装置２２によ
りもたらされる流れ２１の方向変換の方向に対して反対
の方向に選択される。これに対して羽根車２０の羽根２
３は、それらの出口エッジ２６に流れが適切に衝突する
ように旋回される。
【００２３】図７は、タービン作動での羽根車２０の羽
根位置及び回転方向を示す。ポンプ作動に対して反対の
羽根車２０の回転方向２７は、案内装置２２により方向
変換された流れ２１と同一の回転方向を有する。この作
動モードでは羽根２３は、流れ２１が適切に入口エッジ
２６に衝突するように旋回されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置を有する装置の概観図である。
【図２】方向調整可能な案内装置を有するアキシャル
（軸流）回転子機械の半部の側面図である。
【図３】図２のポンプ作動中の回転子機械の羽根の概念
的上面図である。
【図４】回転子機械がタービン作動している図２の概念
的上面図である。
【図５】羽根車の方向調整可能な羽根を有するアキシャ
ル（軸流）回転子機械の半部の側面図である。
【図６】図５に示されポンプ作動している回転子機械の
羽根の概念的上面図である。
【図７】タービン作動のための図６の概念的上面図であ
る。
【符号の説明】
１ 導管 ２ 流れの方向を示す矢印 ３ 堤防 ４ 導水路 ５ 本発明の装置 ６ 出口 ７ 低水面 ８ 出口水面 ９ 落差 １０ 高水面 １１ 揚程 １２ 建築物 １３ 羽根車 １４ 流れの方向を示す矢印 １５ 羽根 １６ 羽根 １７ 軸 １８ 羽根 １９ 回転の方向を示す矢印 ２０ 羽根車 ２１ 流れ ２２ 案内装置 ２３ 羽根
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリストフ・イェーガー ドイツ連邦共和国、67229 ゲロルスハイ ム、オーバーガッセ 37 (72)発明者 アレクサンダー・ニクラス ドイツ連邦共和国、67246 ディルムシュ タイン、フォン‐ブリュール‐シュトラー セ 15 (72)発明者 ペーア・シュプリンガー ドイツ連邦共和国、67141 ノイホーフェ ン、レーバッハシュトラーセ 42 (72)発明者 ヴェルナー・ヴォルフ ドイツ連邦共和国、90530 ヴェンデルシ ュタイン、レーアシュテッター・シュトラ ーセ 37アー

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 選択的にポンプ又はタービンとして作動
    させられる回転子機械と、ポンプ作動では回転子機械の
    駆動に用いられ、タービン作動では回転子機械の出力を
    受取る１つ又は複数の機械とから成る、回転子機械装置
    において、回転子機械のポンプ作動及びタービン作動が
    同一の貫流方向で行われることを特徴とする選択的にポ
    ンプ又はタービンとして作動させられる回転子機械装
    置。
  2. 【請求項２】 その都度の作動モードへ整合させる方向
    調整可能な案内装置が回転子機械に設けられていること
    を特徴とする請求項１に記載の選択的にポンプ又はター
    ビンとして作動させられる回転子機械装置。
  3. 【請求項３】 予案内装置が設けられていることを特徴
    とする請求項２に記載の選択的にポンプ又はタービンと
    して作動させられる回転子機械装置。
  4. 【請求項４】 回転子機械がアキシャル（軸流）機械と
    して形成されている請求項３ に記載の選択的にポンプ
    又はタービンとして作動させられる回転子機械装置にお
    いて、２つの羽根列を有する予案内装置を備え、流れ方
    向で見て第１の羽根列は流れに平行に走行する不動の羽
    根（１５）を有し、第２の羽根列は方向調整可能な羽根
    （１６）を有し、ポンプ作動の場合には前記調整可能な
    羽根（１６）は流れに平行に延在するように方向調整さ
    れ、これに対してタービン作動の場合には前記調整可能
    な羽根（１６）は、前記調整可能な羽根（１６）の前部
    エッジが前記不動の羽根（１５）の後部エッジに接続し
    前記調整可能な羽根（１６）が流れを方向変換するよう
    に方向調整されることを特徴とする請求項３に記載の選
    択的にポンプ又はタービンとして作動させられる回転子
    機械装置。
  5. 【請求項５】 回転子機械がアキシャル（軸流）機械と
    して形成されている請求項３に記載の選択的にポンプ又
    はタービンとして作動させられる回転子機械装置におい
    て、分割されている羽根を有する予案内装置が設けら
    れ、流れ方向で見て前部の羽根は不動であり、これに対
    して後部の羽根は、１つの軸の回りで旋回可能であり、
    従ってポンプ作動の場合には羽根全体が流れに平行に方
    向調整され、これに対してタービン作動の場合には羽根
    の後部が流れを方向変換するように方向調整されること
    を特徴とする請求項３に記載の選択的にポンプ又はター
    ビンとして作動させられる回転子機械装置。
  6. 【請求項６】 後置案内装置が設けられていることを特
    徴とする請求項２に記載の選択的にポンプ又はタービン
    として作動させられる回転子機械装置。
  7. 【請求項７】 羽根車（２０）に、その都度の作動モー
    ドに整合することを可能にする方向調整可能な羽根（２
    ３）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載
    の選択的にポンプ又はタービンとして作動させられる回
    転子機械装置。
  8. 【請求項８】 ポンプ作動の場合に電動機として作動し
    タービン作動の場合に発電機として作動する電気機械
    が、回転子機械に接続されていることを特徴とする請求
    項１に記載の選択的にポンプ又はタービンとして作動さ
    せられる回転子機械装置。
  9. 【請求項９】 電気機械に周波数変換器が設けられてい
    ることを特徴とする請求項８に記載の選択的にポンプ又
    はタービンとして作動させられる回転子機械装置。
  10. 【請求項１０】 回転子機械の回転方向が、作動モード
    に依存して反転されることを特徴とする請求項１に記載
    の選択的にポンプ又はタービンとして作動させられる回
    転子機械装置。
  11. 【請求項１１】 回転子機械及び／又は電気機械が、２
    つの作動モードのうちの１つのために主として構成さ
    れ、他方の作動モードで発生しうる損失は比較的大きい
    ことを特徴とする請求項１に記載の選択的にポンプ又は
    タービンとして作動させられる回転子機械装置。
  12. 【請求項１２】 作動モードが、回転子機械の入口の前
    及び出口の後における圧力に依存して定められることを
    特徴とする請求項１に記載の選択的にポンプ又はタービ
    ンとして作動させられる回転子機械装置。
  13. 【請求項１３】 選択的にポンプ又はタービンとして作
    動させられる回転子機械装置が浄化装置に使用され、導
    水路の中に流入する浄化された下水が回転子機械のター
    ビン作動で使用され、回転子機械のポンプ機能は大水汲
    み取り装置として使用されることを特徴とする請求項１
    に記載の選択的にポンプ又はタービンとして作動させら
    れる回転子機械装置。
  14. 【請求項１４】 給水又は排水装置で使用されることを
    特徴とする請求項１に記載の選択的にポンプ又はタービ
    ンとして作動させられる回転子機械装置。
  15. 【請求項１５】 プロセス反応装置の中で使用されるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の選択的にポンプ又はタ
    ービンとして作動させられる回転子機械装置。
JP6187726A 1993-07-28 1994-07-18 選択的にポンプ又はタービンとして作動させられる回転子機械装置 Pending JPH07305676A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4325231.1 1993-07-28
DE4325231A DE4325231A1 (de) 1993-07-28 1993-07-28 Mit einer als Pumpe und Turbine zu betreibenden Kreiselradmaschine ausgestattetes Aggregat

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JPH07305676A true JPH07305676A (ja) 1995-11-21

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ID=6493859

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JP (1) JPH07305676A (ja)
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