CH502520A

CH502520A - Hydraulische Turbinenpumpe

Info

Publication number: CH502520A
Application number: CH859669A
Authority: CH
Inventors: Yakovlevich Kazachkov Lev; Abramovich Lesokhin Jury
Original assignee: Le Metallichesky Zd Im Xxii Si
Priority date: 1968-07-08
Filing date: 1969-06-05
Publication date: 1971-01-31
Also published as: GB1225739A; SE351703B; FR2012469A1; DE1928329A1; US3758225A; AT296034B

Description

Hydraulische Turbinenpumpe
Bei den bekannten hydraulischen Turbinenpumpen sind die Schaufeln des Leitapparats in einem Träger angeordnet, der wahlweise mit dem feststehenden Bett der hydraulischen Turbinenpumpe bei Turbinenbetrieb oder mit einem anderen Schaufelträger, welcher mit dem Motorgenerator dauernd in Verbindung steht, bei Pumpbetrieb verbunden wird. Im letzteren Fall werden beide Schaufelträger in ein und derselben Richtung mit der gleichen Geschwindigkeit zwangsläufig gedreht (siehe z.

B. den UdSSR-Urheberschein Nr. 200 506, Kl. 88a aus dem Jahre 1965).

Beim Betrieb der bekannten Turbinenpumpen unter den Bedingungen einer verhältnismässig geringen Zulaufhöhe entsteht Kavitation, wodurch intensive Erosion der Schaufeln und instabile Arbeit der Maschine hervorgerufen werden.

Zweck der Erfindung ist die Verminderung der Kavitation der Maschine unter den Bedingungen einer verhältnismässig geringen Zulaufhöhe.

Die hydraulische Turbinenpumpe nach der vorliegenden Erfindung, welche zwei Schaufelträger aufweist, von denen der eine mit Hilfe einer Welle stets mit dem Motorgenerator verbunden ist, während der andere Träger mit Möglichkeit einer wahlweisen Verbindung mit dem feststehenden Bett der Turbinenpumpe oder mit einem Antrieb montiert ist, wobei die Verstellschaufeln des zweiten Trägers vor den Schaufeln des ersten Trägers bei der Strömung der Flüssigkeit im Turbinenbetrieb angeordnet sind, zeichnet sich dadurch aus, dass der Antrieb des zweiten Schaufelträgers derart ausgeführt ist, dass ihm beim Pumpbetrieb eine Geschwindigkeit mitgeteilt wird, welche die des ersten Schaufelträgers übersteigt.

Hierbei erlaubt es die erfindungsgemässe Turbinenpumpe, gegenüber den bekannten Maschinen bei ein und derselben Zulaufhöhe die Kavitation durch Herabsetzung der Drehgeschwindigkeit des ersten Schaufelträgers bis in einen kavitationsfreien Arbeitsbereich unter gleichzeitiger Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des zweiten Trägers beträchtlich zu vermindern.

Die Differenz der Schaufelträgergeschwindigkeiten kann man mit Hilfe des unabhängigen Antriebs des zweiten Trägers gewährleisten, dessen Drehgeschwindigkeit die Umlaufgeschwindigkeit des Motorgenerators überschreitet.

Der Antrieb des zweiten Schaufelträgers kann von dem Motorgenerator über ein mechanisches Getriebe oder einen hydraulischen Drehmomentwandler erfolgen.

Die Kavitationserscheinungen nehmen bei der Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des zweiten Trägers um 3 O/o und mehr gegenüber der Drehgeschwindigkeit des ersten Trägers erheblich ab. Besonders wirksam ist jedoch die Abnahme der genannten Erscheinungen, wenn die Geschwindigkeit des zweiten Trägers um 10 bis 20 0/0 über jener des ersten Trägers liegt.

Nachstehend wird eine vorzugsweise Ausführungsform der hydraulischen Turbinenpumpe gemäss der Erfindung mit Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung eingehend beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 den Längsschnitt eines Teils einer Turbinenpumpe,
Fig. 2 den Schnitt II-II der Fig. 1, wobei die Stellung der Schaufeln dem Turbinenbetrieb entspricht,
Fig. 3 den Schnitt III-III der Fig. 1, wobei die Stellung der Schaufeln dem Pumpbetrieb entspricht.

Die hydraulische Turbinenpumpe enthält an einem geeigneten Träger 1 Schaufeln 2, welche einen Schaufelboden 3 und einen Schaufelkranz 4 besitzen. Die Schaufeln 2 sind an Boden und Kranz angeschweisst. Der Träger 1 ist auf einer Welle 5 mit Hilfe von (aus der Zeichnung nicht ersichtlichen) Schraubenbolzen montiert. Die Welle 5 ist mit der Ausgangswelle (nicht dargestellt) eines Motorgenerators (nicht mitabgebildet) verbunden. Die Welle 5 befindet sich im Inneren einer Welle 6, welche mit dem Antrieb eines zweiten hohlen Trägers 7 für die Schaufeln 8 in Verbindung steht. Als Antrieb für den zweiten Schaufelträger 7 kommt ein (aus der Zeichnung nicht ersichtlicher) Elektromotor zur Verwendung.

Die Schaufeln 8 sind im zweiten Träger 7 mit Hilfe von Zapfen 9 gelagert, welche über Zahn räder 10 mit einem Zahnring 11 in Verbindung stehen, welcher Zahnring 11 durch Stellmotoren 12 verstellt wird. Dabei befinden sich die Stellmotoren 12, der Zahnring 11 und die Zahnräder 10 im Innenraum des Trägers 7. Die Schaufeln 8 sind zwischen Schaufeln 2 und den Stützrippen 13 des feststehenden Bettes 14 der Turbinenpumpe untergebracht. Die Stützrippen 13 sind von einer Spiralkammer 15 umgeben. Unter den Schaufeln 2 verläuft ein Kanal 16, welcher die Turbinenpumpe mit dem Unterwasser eines Speicherkraftwerks (Unterwasser und das Speicherkraftwerk sind in der Zeichnung nicht gezeigt) verbindet.

Bei Turbinenbetrieb strömt die Flüssigkeit der Turbinenpumpe aus der Spiralkammer 15. Über dem zweiten Schaufelträger 7 ist der Deckel 17 der Turbinenpumpe angeordnet, welcher gegen das feststehende Bett 14 abgestützt ist.

Die Welle 5 ist in einem im zweiten Träger 7 montierten Lager 18 und die Welle 6 in einem im Deckel 7 montierten Lager 19 gelagert.

Am Umfang der Welle 6 ist ein Ring mit Nuten bzw. ein Zahnkranz 20 angebracht, zu welchem konzentrisch ein weiterer Ring mit Nuten bzw. ein Zahnkranz 21 angeordnet ist, welcher mit Hilfe eines zylindrischen Teils 22 mit dem feststehenden Bett 14 verbunden ist. Im Ringspalt zwischen dem zylindrischen Teil 22 und der Welle 6 befindet sich ein Stellmotor 23, dessen Stange einen verzahnten Feststeller 24 trägt, dessen Zähne sowohl mit den Nuten des Ringes 20 als auch mit den Nuten des Rings 21 gleichzeitig in Eingriff treten können.

Das öl wird zu den Stellmotoren 12 aus einem Ringsammler 25 zugeführt, der die Welle 6 umgibt und mit den genannten Stellmotoren mit Hilfe von Rohren 26 in Verbindung steht.

Der Spalt zwischen den unteren Teilen der Schaufeln 8 und dem feststehenden Bett 14 ist mittels eines Ringes 27 abgedichtet, welcher an die Schaufeln 8 durch einen Stellmotor 28 angedrückt wird.

Bei Turbinenbetrieb wird der verzahnte Feststeller 24 mit den Nuten der Ringe 20 und 21 in Eingriff gebracht, wobei infolgedessen der Träger 7 der Schaufeln 8 mit dem feststehenden Bett 14 verbunden wird. Das Wasser gelangt aus der Spiralkammer 15 auf die Schaufeln 2 des Trägers 1, nachdem es die Schaufeln 8 des Schaufelträgers 7, welche hier die Funktion des Leitapparates erfüllen, passiert hat. Der Träger 1 mit Schaufeln 2 wird in Drehbewegung versetzt, deren Richtung durch den Pfeil A in Fig. 2 angedeutet ist. Diese Bewe gung wird dem Motorgenerator über die Welle 5 mitge teilt. Das Wasser strömt in den Kanal 16 ein.

Mit Übergang der Turbinenpumpe zum Pumpbetrieb wird der verzahnte Feststeller 24 mit den Nuten der Ringe 20 und 21 ausser Eingriff gebracht, wobei infolgedessen die Verbindung des zweiten Trägers 7 mit dem feststehenden Bett 14 unterbrochen wird und diesem Träger eine zwangsläufige Drehbewegung von seinem Antrieb über die Welle 6 mitgeteilt wird. Hierbei wird der Träger 1 durch den Motorgenerator über die Welle 5 in Drehung versetzt. Die beiden Träger drehen sich in einer Richtung, wobei die Drehzahl des Trägers 7 über der des Trägers 1 liegt, was die Belastung an den Schaufeln 2 vermindern lässt und folglich können die Kavitationserscheinungen an der Turbinenpumpe verbessert werden. Die Drehzahldifferenz der Träger beträgt 15 0/0.

Das Wasser gelangt durch den Kanal 16 auf die Schaufeln 2 des ersten Trägers 1 und wird dann auf die Schaufeln 8 des zweiten Trägers 7 gepumpt, wonach es durch die Spiralkammer 15 aus der Turbinenpumpe weiterbefördert wird.

Der Dichtungsring 27 wird bei Pumpbetrieb von den Schaufeln 8 zurückgeführt, um dort die Reibung zu vermeiden.

Als Antrieb für den Träger 7 der Schaufeln 8 kann anstelle des erwähnten Elektromotors ein Schonganggetriebe oder ein hydraulischer Drehmomentwandler dienen, die mit dem Motorgenerator über die Welle 5 des Trägers 1 der Schaufeln 2 verbunden werden.

Claims

PATENTANSPRUCH

Hydraulische Turbinenpumpe mit zwei Schaufelträgern, von denen der eine mit Hilfe einer Welle stets mit dem Motorgenerator verbunden ist, während der andere Träger mit Möglichkeit einer wahlweisen Verbindung mit dem feststehenden Bett der Turbinenpumpe oder mit einem Antrieb montiert ist, wobei die Verstellschaufeln des zweiten Trägers vor den Schaufeln des ersten Trägers bei der Strömung der Flüssigkeit im Turbinenbetrieb angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des zweiten Schaufelträgers (7) derart ausgeführt ist, dass ihm beim Pumpbetrieb eine Geschindigkeit mitgeteilt wird, welche die des ersten Schaufelträgers (1) übersteigt.

UNTERANSPRÜCHE 1. Turbinenpumpe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des zweiten Schaufelträgers (7) vom Motorgenerator unabhängig ist.

2. Turbinenpumpe nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des zweiten Schaufelträgers (7) derart ausgeführt ist, dass diesem eine Drehgeschwindigkeit mitgeteilt werden kann, welche die des ersten Trägers (1) um mindestens 3 O/o übersteigt.

3. Turbinenpumpe nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des zweiten Schaufelträgers (7) derart ausgeführt ist, dass diesem Träger eine Drehgeschwindigkeit mitgeteilt werden kann, welche die des ersten Trägers (1) um 10 bis 20 o/o übersteigt.