CH143801A - Umkehrbare hydraulische Kraft- bezw. Arbeitsmaschine. - Google Patents

Description

  Umkehrbare hydraulische Kraft-     bezw.    Arbeitsmaschine.    Es gibt bekanntlich schon eine grosse     An-          zahl    von Vorschlägen, für die Benützung  einer Turbine als Pumpe und umgekehrt.  Die meisten dieser Vorschläge bedingen je  doch den Nachteil, dass der Wirkungsgrad  weder bei Turbinen- noch bei Pumpenbetrieb  den sonst bei Turbinen     bezw.    Pumpen erziel  baren höchsten Wirkungsgrad erreicht. da  der     Umkehrbarkeit    wegen zu Kompromissen  gegriffen werden muss.

   Werden die     Lauf-          radschaufelu    in verschiedenem Sinne bei  Pumpen- und Turbinenbetrieb angeströmt,  wie es     vielfaeh    der Fall ist, und führt man  ,sie dabei gut profiliert für     Turbinenbetrieb           < ius,    so ergeben sich bei der Überströmung  der Schaufeln bei Pumpenbetrieb grosse  Widerstände, da die hydrodynamisch gün  stigen Formen bei verkehrter     Anströmung     sehr ungünstig sind.

   Eine weitere Ursache,  welche die Erzielung guter Wirkungsgrade  bei     beiden    Betriebsarten verhindert, hängt  mit dem Umstand zusammen,     da.ss    ein Pum  penlaufrad bei gleicher     Umdrehungszahl    im    allgemeinen weniger Druck liefert als ein  Turbinenlaufrad von gleichem Durchmesser  aufnehmen kann, was bekanntlich mit dem  grundsätzlich verschiedenen Charakter von  beschleunigter und verzögerter Strömung in  bezug auf     'V#randreibung    zusammenhängt.

   Da  nun die mit der hydraulischen Kraft-     bezw.     Arbeitsmaschine zu kuppelnden elektrischen  Maschinen (die ja sozusagen ausschliesslich in  Betracht kommen) meistens synchron, also  mit fester Drehzahl laufen, ist. eine Diskre  panz in den Druckhöhen beim Turbinen- und  Pumpenantrieb vorhanden, die bisher nur  durch verhältnismässig verwickelte     und    den  Wirkungsgrad beeinträchtigende Massnah  men     überwunden        wer\clen    kann.  



  Vorliegende Erfindung bezweckt eine  radikale Beseitigung     cler    erörterten Nachteile  und macht zu diesem Behufe Gebrauch von  dem an sich bekannten     Prinzip    der Lauf     -          schaufelverdrehung.    Bei einer umkehrbaren  hydraulischen Kraft-     bezw.    Arbeitsmaschine  mit mindestens einer radialen Durchflusskom-           ponente    und mit Laufschaufeln, die um zur  Maschinenachse um weniger als 60       geneigte     Achsen     verdrehbar    sind, ist gemäss vorliegen  der Erfindung der Drehzapfen jeder Lauf  schaufel     zwischen    deren beiden Enden derart  gelegen,

   dass beim Pumpenbetrieb der Radius  des durch die Austrittskanten der Lauf  schaufeln gelegten Kreises grösser ist, als der  Radius des beim Turbinenbetrieb durch die  Eintrittskanten dieser Schaufeln gelegten  Kreises.  



  Auf der     Zeichnung    ist eine Ausführungs  form der Erfindung beispielsweise und     sche-          inatisch    veranschaulicht, und zwar ist:       Fig.    1 ein     wagrechter    Schnitt durch ge  wisse Teile einer hydraulischen Kreisel  maschine mit rein radialem     Durchfluss    und       Spiralgehäuse,    bei welcher die Drehachsen  der Laufschaufeln genau parallel zur Dreh  achse der     Maschine    sind, wobei die Lauf  schaufeln in der Stellung dargestellt sind,  die sie beim Turbinenbetrieb (T) einnehmen;

         Fig.    2 ist ein gleicher Schnitt, der die  Laufschaufeln in der Stellung für den Pum  penbetrieb (P) veranschaulicht, während       Fig.    3 in einem kleineren Massstab einen  entsprechenden Schnitt durch die Kreisel  maschine bei geschlossenem     Leitapparat    und  bei der     Mittelstellung        der    Laufschaufeln  zeigt.  



  1 bezeichnet die Welle einer mit     Spiral-          gehäuse    6 ausgestatteten Kreiselmaschine,  deren Laufschaufeln mit 2 und deren     Leit-          schaufeln    mit 3 bezeichnet sind. Die Lauf  schaufeln 2 sind um Zapfen 5 drehbar, deren  Achse parallel zur Maschinenwelle 1 ist,  während die Leitschaufeln 3 um Zapfen 4  drehbar sind.

   Jeder Drehzapfen 5 ist zwi  schen den Enden (Kanten) der zugeordneten  Laufschaufeln 2 so gelegen, dass beim Pum  penbetrieb der Radius     Rp        (Fig.    2) des durch  die Austrittskanten der Laufschaufeln 2 ge  legten Kreises A grösser ist als der Radius     Rt          (Fig.    1) des beim Turbinenbetrieb durch die  Eintrittskanten der Laufschaufeln 2 geleg  ten Kreises E.

   Wie der     Fig.    3 zu entnehmen  ist, entspricht die Länge l der Laufschaufeln  angenähert der Teilung t des Zapfenkreises         G.    Sowohl beim Turbinenbetrieb     T        (Fig.    1),  als auch beim Pumpenbetrieb P     (Fig.    2)  haben die Laufschaufeln 2 stets die für die  jeweilige Förderungsrichtung günstigste Stel  lung und bei gleicher Drehzahl ist es mög  lich, beim Pumpenbetrieb den Druck zu er  zeugen, den das Laufrad beim Turbinen  betrieb aufnimmt. Beim Pumpenbetrieb ist  dabei der Spalt zwischen Laufschaufeln 2  und Leitschaufeln 3 klein, beim Turbinen  betrieb dagegen gross, was bekanntlich sehr       erwünscht    ist.  



  In die in     Fig.    3 dargestellte Lage werden  die Schaufeln 2 und 3 vorzugsweise gebracht,  wenn vom Turbinenbetrieb auf den Pumpen  betrieb überzugehen, also die stillstehende  Pumpe auf die Betriebsdrehzahl zu bringen  ist. In dieser Stellung der Laufschaufeln     \?     sind die Widerstände, die beim Anlassen der  Pumpe zu überwinden sind, wesentlich  kleiner, als sie es wären, wenn die Pumpe bei  geöffneter Stellung der Laufschaufeln 2 auf  die Betriebsdrehzahl gebracht werden müsste.  



  Es kann Fälle geben, wo eine Über  deckung der Laufschaufeln 2 erwünscht ist.  Um in einem solchen Falle die Schaufeln 2  in die jeweils für den Turbinen-     bezw.    Pum  penbetrieb erforderliche Lage schwenken zu  können, können benachbarte Laufschaufeln  mit verschiedenen Einstellvorrichtungen ver  sehen sein, so dass dann vorerst die eine  Gruppe von Laufschaufeln in ihre rein  radiale Stellung     verschwenkt,    hierauf die  zweite Gruppe in die für den neuen Betriebs  zustand erforderliche Lage gedreht und  schliesslich auch noch die erste Gruppe in  letztere Lage gedreht werden kann.  



  Die Erfindung lässt sich auch da anwen  den, wo nicht eine rein radiale Strömung,  sondern nur eine radiale     Durchflusskompo-          iiente    vorhanden ist, und ferner auch in all  den Fällen, wo die Drehachse der Laufschau  feln um weniger als<B>60'</B> zur Maschinenachse  geneigt ist. In einem solchen Falle sind dann  die Drehzapfen der Laufschaufeln so anzu  ordnen, dass beim Pumpenbetrieb der Radius  des durch die     Austrittskanten    der Lauf  schaufeln gelegten Kreises grösser ist als der      Radius des beim Turbinenbetrieb durch die  Eintrittskanten dieser Schaufeln gelegten  Kreises.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Umkehrbare hydraulische Kraft- bezw. Arbeitsmaschine mit mindestens einer radia lem Durchflusskomponente und mit Lauf schaufeln, die um zur Maschinenachse um weniger als<B>60'</B> geneigte Achsen verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Dreh zapfen jeder Laufschaufel zwischen deren leiden Enden derart gelegen ist,

   dass beim Pumpenbetrieb der Radius des durch die Austrittskanten der Laufschaufeln gelegten greises grösser ist als der Radius des beim Turbinenbetrieb durch die Eintrittskanten dieser Schaufeln gelegten greises. UNTERANSPRUCH: Umkehrbare hydraulische Kraft- bezw. Arbeitsmaschine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Länge der Laufschaufeln angenähert gleich der Teilung des Zapfenkreises der Laufschaufeln ist.