Speicher-Wasserkraftanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicher- Wasserkraftanlage mit einer eine unterhalb des Un terwasserspiegels gelegene überdruckturbine, eine Speicherpumpe und eine mit diesen Maschinen ge kuppelte elektrische Maschine enthaltenden Maschi nengruppe.
Bei bisherigen Anlagen dieser Art liegt die Ma schinengruppe so tief unterhalb des Unterwasserspie gels, dass die Speicherpumpe gerade um den Betrag der bei ihr benötigten Zulaufhöhe unterhalb des Un terwasserspiegels angeordnet ist;
die Turbine befindet sich, sofern es sich um Anlagen mit waagrechter Achse der Maschinengruppe handelt, auf der Höhe der Spei cherpumpe oder, sofern es sich um Anlagen mit senk rechter Achse der Maschinengruppe handelt, um einen bestimmten Betrag oberhalb der Speicherpumpe, im allgemeinen jedoch tiefer unterhalb des Unterwasser spiegels als die an ihrem Laufradaustritt benötigte Gegendruckhöhe beträgt. Dabei werden die Zulauf höhe der Speicherpumpe und die Gegendruckhöhe der Turbine nach den vorgesehenen Betriebsverhält nissen, z.
B. der Fall- und Förderhöhe, der Wasser menge und wesentlich durch die spezifische und damit durch die tatsächliche Drehzahl bestimmt, die bei spielsweise durch die elektrische Maschine gegeben sein kann. Die Zulaufhöhe der Speicherpumpe ergibt sich bekanntlich um einige Meter grösser als die Ge- gendruckhöhe der Turbine.
Im Gegensatz zu den erwähnten bekannten An lagen besteht die Erfindung darin, dass die Maschinen gruppe so tief unterhalb des Unterwasserspiegels an geordnet ist, dass die Turbine gerade um den Betrag der an ihrem Laufradaustritt benötigten Gegendruck- höhe unterhalb des Unterwasserspiegels liegt, während die Speicherpumpe weniger tief unterhalb des Unter wasserspiegels angeordnet ist als die an sich bei ihr benötigte Zulaufhöhe beträgt, wenigstens jedoch so tief wie die Turbinen-Gegendruckhöhe beträgt,
und dass schliesslich vor die Speicherpumpe eine Zubringer pumpe geschaltet ist, deren Förderhöhe mindestens gleich der Differenz zwischen der an sich benötigten und der durch den Unterwasserspiegel statisch erzeug ten Speicherpumpen-Zulaufhöhe ist. Das Maschinen haus braucht dann nicht mehr so weit in die Tiefe gebaut zu werden, so dass Ausschachtungsarbeiten, tiefe Fundamente und damit Baukosten gespart wer den.
Ferner wird es möglich, die Zentrifugalpumpe mit höherer Drehzahl zu betreiben und. sie kleiner aus zubilden, ohne dass sie im Hinblick auf die bei höherer Drehzahl an sich wachsende Kavitationsgefahr tiefer unter dem Unterwasserspiegel angeordnet werden müsste;
vielmehr erzeugt die Zubringerpumpe den zur Vermeidung von Kavitation erforderlichen, an sich fehlenden Betrag des Zulaufdrucks. Während also bei den bisherigen Anlagen die Speicherpumpe min destens so tief gelegt wird wie die an sich benötigte Zulaufhöhe beträgt, wird bei der erfindungsgemässen Anlage die Tiefenlage der Maschinengruppe, insbe sondere der Speicherpumpe, durch die geringere Tur- binen-Gegendruckhöhe bestimmt.
Die Zeichnung zeigt eine bisherige Anlage und ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. In Fig. 1 ist zum Vergleich die bisherige Anlage in Vorderansicht dargestellt.
Fig. 2 und 3 sind zugehörige Schnitte nach Linien <I>AA</I> und BB in Fig. 1.
Fig.4 ist eine Draufsicht auf eine erfindungs gemässe Anlage.
Fig. 5 und 6 sind zwei zugehörige Schnitte nach Linien <I>CC</I> und<I>DD</I> in Fig. 4.
Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Maschinengruppe einer Wasserkraftanlage enthält eine überdruck turbine 1, der das aus einem oberen Becken, z. B. einem See kommende Wasser über eine Leitung 2 zugeführt wird und aus der es über eine Leitung 3 in das sogenannte Unterwasser 4 strömt, und die zur Erzeugung des notwendigen Gegendrucks am Aus tritt des Laufrades unterhalb des Unterwasserspiegels 12 liegt, ferner eine elektrische Maschine 5, die bei normalem Betrieb von der Turbine 1 angetrieben ist,
sowie eine zweiflutige Zentrifugalpumpe 6, die über eine ausrückbare Kupplung 7 von der auch als Elek tromotor verwendbaren Maschine 5 angetrieben ist, wenn Wasser aus dem Unterwasser 4 in umgekehrter Richtung über zwei aus dem Unterwasser 4 kommende Saugleitungen 10 und eine Druckleitung 9 in das obere Becken gefördert werden soll. Die drei Maschinen 1, 5, 6 haben eine gemeinsame waagrechte Achse 11 und sind in einem an dem Unterwasser 4 errichteten Ma schinenhaus 8 untergebracht.
Die Achse 11 liegt um einen Betrag<I>HP</I> unterhalb des Unterwasserspiegels 12, der gleich der den gegebenen Verhältnissen, be sonders der Betriebsdrehzahl entsprechenden Zulauf höhe der Pumpe 6 ist. Die durch das Unterwasser 4 hervorgerufene Gegendruckhöhe am Laufradaustritt der Turbine 1, die in Fig. 2 mit HT bezeichnet ist, beträgt bei der dargestellten bisherigen Wasserkraft anlage etwa die Hälfte des Betrages von<I>HP,</I> so dass der Gegendruckforderung am Austritt der Turbine im Übermass Rechnung getragen ist.
Bei der erfindungsgemässen Anlage nach den Fig. 4 bis 6 liegt die gemeinsame Achse 11 nur um den Betrag HT der Gegendruckhöhe der Überdruck-, z. B. Francis- oder Reaktionsturbine 1 unterhalb des Unterwasserspiegels 12. Das Maschinenhaus 8 ist bei diesem Beispiel entsprechend weniger weit in die Tiefe gebaut. Vor die Speicherpumpe 6 ist eine über einen Elektromotor 13 angetriebene Zubringerpumpe 14 geschaltet, die das Wasser über eine aus dem Unter wasser 4 kommende Leitung 15, 17. 20 in die Lei tungen 10 und damit in die Hauptpumpe 6 fördert.
Die Förderhöhe der Pumpe 14 ist mindestens gleich der Differenz zwischen der an sich benötigten und der durch den Unterwasserspiegel statisch er zeugten Speicherpumpen-Zulaufhöhe.
Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel sitzt die in Fig. 4 gestrichelt eingezeichnete Zubringer pumpe 14' unmittelbar auf der Achse 11 und ist von der als Antriebsmotor arbeitenden Maschine 5 an getrieben. Die Teile 13 bis 15, 17, 20 fallen fort; eine Leitung 18 bildet nunmehr die Saugleitung der Zubringerpumpe. Auf der Druckseite der Zubringer pumpe führt bei diesem Beispiel eine Leitung 19 in die Saugleitungen 10 der Hauptpumpe 6.
Der Aus führungsform nach Fig.4 bis 6 sind die gleichen Maschinen und sonstigen Verhältnisse wie der bis herigen Bauart nach Fig. 1 bis 3 zugrundegelegt, ledig lich die Tiefe der gemeinsamen Maschinenachse 11 ist verringert und es ist der Hauptpumpe 6 die Zu bringerpumpe 14 oder 14' vorgeschaltet.
Bei anderer Ausführungsform hat die Maschinen gruppe senkrechte Achse und die Pumpe 6 sitzt an der tiefsten Stelle aller Maschinen, jedoch weniger tief unterhalb des Unterwasserspiegels als ihre an sich bnötigte Zulaufhöhe beträgt; dabei ist die oberhalb der Pumpe 6 liegende Turbine gerade so tief unter halb des Unterwasserspiegels 12 angeordnet, wie die an ihrem Laufradaustritt benötigte Gegendruckhöhe beträgt.
Bei allen Bauarten ist die Förderhöhe der Zu bringerpumpe 14 bzw. 14' mindestens gleich der Differenz zwischen der an sich benötigten, in Fig. 2 und 3 mit<I>HP</I> bezeichneten Zulaufhöhe der Haupt pumpe 6 und der durch den Unterwasserspiegel 12 statisch erzeugten, der in den Fig. 2 und 5 mit HT bezeichneten Turbinen-Gegendruckhöhe gleichen Zu laufhöhe, bei dem gezeichneten Beispiel also gleich der Differenz der Beträge<I>HP</I> und HT.