CH631785A5

CH631785A5 - Speicherwasserkraftanlage.

Info

Publication number: CH631785A5
Application number: CH185278A
Authority: CH
Inventors: Anton Brcar
Original assignee: Titovi Zavodi Litostroj
Priority date: 1977-02-21
Filing date: 1978-02-21
Publication date: 1982-08-31
Also published as: JPS6318028B2; BE864146A; US4217077A; CA1092940A; FR2381186A1; IT1109662B; CS211387B2; YU47577A; FR2381186B1; SE7801946L; JPS53112345A; SE438012B; IT7867351A0; YU39673B; DE2806966A1; DE2806966C3; AT353104B; DE2806966B2; SU1049680A1; ATA110978A

Description

Die Erfindung betrifft eine Speicherwasserkraftanlage mit vertikaler Welle und einer unter dem elektrischen Teil der Anlage senkrecht angeordneten hydraulisch umkehrbaren Maschine, bestehend aus Hauptmaschine und Zusatzpumpe, bei welcher die für den Pumpenbetrieb zusätzlich benötigte Zusatzpumpe während des Turbinenbetriebs hydraulisch abschaltbar ist.

Bei einer aus der OE-PS 267 440 bekannten Anlage der vorgenannten Art ist der Läufer der Zusatzpumpe starr mit der Welle verbunden, auf welcher auch der Läufer der Hauptmaschine angeordnet ist. Im Pumpenbetrieb ist die Zusatzpumpe entwässert. Um die Entwässerung vornehmen zu können, muss Druckluft in die Zusatzpumpe eingeblasen werden, und ein luftdichtes Absperrventil muss in der Verbindungsleitung zwischen der Zusatzpumpe und der Saugleitung der Hauptmaschine geschlossen werden. Neben dem Nachteil der Notwendigkeit der Entwässerung der Zusatzpumpe ist nachteilig, dass im Turbinenbetrieb der Läufer der Zusatzpumpe ständig mitläuft, wodurch Verluste entstehen. Ausserdem muss für die Dichtungen im Bereich der Zusatzpumpe eine Kühlung vorgesehen werden.

Es besteht die Aufgabe, die Speicherwasserkraftanlage so zu verbessern, dass ein Entwässern der Zusatzpumpe entfallen kann.

Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Merkmal des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen entnehmbar.

Hierbei ist also der einzige Läufer der Zusatzpumpe mit der Welle der Hauptmaschine in der Drehrichtung beim Pumpenbetrieb mittels einer selbsttätig einschaltbaren, z.B. mit Öl gefüllten Freilaufkupplung rotationsfest verbunden, während der Läufer der Zusatzpumpe in der entgegengesetzten Drehrichtung beim Turbinenbetrieb in dem mit Wasser gefüllten Spiralgehäuse der Zusatzpumpe schwebt. Es ist vorteilhaft, wenn das Saugrohr der Zusatzpumpe mit der gemeinsamen Saugleitung der Anlage über eine Klappe, die mit Leitrippen und einem selbstblockierenden Gelenkmechanismus versehen sein kann, verbunden ist, während eine das Spiralgehäuse der Zusatzpumpe mit der Saugleitung der Hauptmaschine verbindende Leitung mit letzterer über eine jalousienartige Absperrvorrichtung in Verbindung stehen kann. Der Läufer der Hauptmaschine und der der Zusatzpumpe können in separaten, um etwa 180° versetzten Spiralgehäusen angeordnet sein, wobei die Zusatzpumpe am Eingang in den Läufer wegen der entsprechenden Teilung der Druckverhältnisse mit einem Drallregler zur Erzielung einer Vorzirkulation des Wasserstroms versehen sein kann. Für die Lagerung der gemeinsamen Welle kann an der Krümmung der Saugleitung der Hauptmaschine ein Halslagerund ein im unteren Abschlussdeckel dieser Maschine angeordnetes Führungslager vorgesehen sein.

In einer solchen Anlage sind gleichzeitig die Kavitationsverhältnisse bei einem verhältnismässig kleinen Untertauchen der Maschine verbessert, und es ist die Möglichkeit gegeben, die Energieverhältnisse in beiden Betriebsarten optimal zu gewährleisten, wobei weiterhin der Zeitaufwand zum Übergang von einer in die andere Betriebsart und umgekehrt verhältnismässig klein ist, da das Saugrohr der Zusatzpumpe nicht entwässert werden muss. Die Anlage zeichnet sich des weiteren dadurch aus, dass die auf die rotierende Teile der Anlage in Richtung zur Saugleitung der Hauptmaschine wirkenden Axialkräfte durch die eigene Masse der rotierenden Teile erfolgreich ausgeglichen werden, dass mittels der durchlaufenden Welle in der Saugleitung der Hauptmaschine gleichzeitig eine Stabilisierung des Wasserstromes auch bei Teilbeanspruchungen des Turbinenbetriebs gewährleistet ist und dass die Montage und Demontage sowie eventuelle Reparaturarbeiten bei den sich drehenden Teilen sehr einfach sind, was eine einfache Instandhaltung und Überwachung ermöglicht.

Nähere Konstruktionsmerkmale der Speicherwasserkraftanlage gemäss der Erfindung sind aus einer beiliegenden Zeichnung zu ersehen, die eine der möglichen Ausführungsvarianten der Anlage im senkrechten Axialschnitt darstellt.

Der Läufer 1 der als Turbine oder als Pumpe arbeitenden Hauptmaschine 24 und der Läufer 2 der Zusatzpumpe 25 befinden sich auf einer gemeinsamen Welle 3, worauf der erste Läufer 1 durch Schrauben 4 fixiert ist. Der zweite Läufer 2 dagegen ist auf dieser Welle 3 mittels einer Freilaufkupp-

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Von der gemeinsamen Saugleitung 12 der Anlage zweigt zur Zusatzpumpe 25 das Saugrohr 13 ab, wobei die Wasserströmung im Pumpenbetrieb durch die Klappe 14, die mit Leitrippen 15 versehen ist, zur Zusatzpumpe 26 gerichtet und von der Saugleitung 21 der Hauptmaschine getrennt ist. Die Leitrippen 15 sind dabei nur im Pumpenbetrieb, d.h. in der mit ausgezogenen Linien dargestellten Lage wirksam. Die Klappe 14 mit den Leitrippen 15 wird durch einen selbsttätig blockierenden Gelenkmechanismus 16 geschwenkt, der sich im wesentlichen in einer neben dem Saugrohr 13 vorgesehenen Nische befindet und unter Wasser gesetzt ist.

Die Saugleitung 21 der Hauptmaschine 24 und der hoch-druckseitige Teil der Zusatzpumpe 25, d.h. ihr Spiralgehäuse 11, sind durch eine Verbindungsleitung 17 verbunden, wobei die Wasserströmung am Übergang zwischen der Verbindungsleitung 17 und der Saugleitung 21 der Hauptmaschine im Pumpenbetrieb durch eine jalousienartige geöffnete Absperrvorrichtung 18 umgelenkt wird. Im Turbinenbetrieb ist diese Absperrvorrichtung 18 geschlossen. Im letzteren Falle nimmt die Absperrvorrichtung 18 die gestrichelt gezeichnete Lage ein. Die Betätigungshebel der Absperrvorrichtung 18 befinden sich in der Axialebene der Saugleitung 21 und sind gegen den direkten Andrang des Wasserstroms durch einen Profilkasten 19 geschützt. Die Absperrvorich-tung 18 wird über einen Stellantrieb 20, der sich ausserhalb des Strömungsfeldes befindet, geschwenkt.

Die Anlage arbeitet im Falle des Turbinenbetriebs wie eine herkömmliche Wasserturbine, deren Drehrichtung anders beschaffen ist als beim Pumpenbetrieb, wobei die Wasserströmung in Richtung der gestrichelt gezeichneten Pfeile ver-

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läuft. Der Anlauf der Anlage wickelt sich im Falle des Pumpenbetriebs folgender Weise ab.

Bei der in der Zeichnung ausgezogen gezeichneten Lage der Klappe 14, ist die gemeinsame Saugleitung 12 der Anlage 5 von der Saugleitung 21 der Hauptmaschine 24 abgetrennt. Bei geschlossener Absperrvorrichtung 18, bei geschlossenem Leitrad 6 sowie bei geschlossener hochdruckseitig angeordneter, nicht dargestellter Absperrvorrichtung wird der rotierende Teil von Zusatzpumpe und Hauptmaschine in 10 bekannter Weise in Drehung versetzt. Dabei wird vorausgesetzt, dass die Saugleitung 21 der Hauptmaschine entwässert wird. Durch das Rotieren der Zusatzpumpe erhöht sich der Wasserdruck in der Verbindungsleitung 17. Bei bestimmter Geschwindigkeit, die nahe dem Nennwert liegt, öffnet sich 15 die Absperrvorrichtung 18, wodurch allmählich die bisher leere Saugseite der Hauptmaschine mit Wasser aufgefüllt wird, wobei die Luft durch ein Lüftungsventil am obersten Teil der Saugleitung 21, nach und nach abgelassen wird. In weiterer Abwicklung des Anlaufs werden noch das Leitrad 6 20 und die druckseitige Absperrvorrichtung der Anlage, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, geöffnet. Die Hauptmaschine 24 hat eine Druckleitung 27.

Der Anlauf der Anlage im Falle des Turbinenbetriebs, d.h. 25 in anderer Drehrichtung, ist in entsprechender Weise durchführbar. Die nicht gezeichnete hochdruckseitige Absperrvorrichtung wird geöffnet und auch das Leitrad 6 wird entsprechend kontrolliert geöffnet, wobei der Läufer 2 der Zusatzpumpe 25 durch die Freilaufkupplung 5 selbsttätig abge-30 schaltet wird. Die Saugleitungen 21 und 12 stehen untereinander in Verbindung, indem sich die Klappe 14 und die Absperrvorrichtung 18 in den gestrichelt gezeichneten Lagen befinden. Da der Läufer 2 der Zusatzpumpe praktisch stillsteht, treten keine Lüftungsverluste auf, und die Entwässe-35 rung bzw. die Kühlung der Dichtungslabyrinthe ist entbehrlich.

Die Strömungsrichtung im Saugrohr 13 der Zusatzpumpe 25 und jene in der Saugleitung 21 der Hauptmaschine 24 sind unmittelbar vor Eintritt in den jeweiligen Läufer 2 bzw. 1 40 gegeneinander gerichtet.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

631 785 PATENTANSPRÜCHE

1. Speicherwasserkraftanlage mit vertikaler Welle (3) und einer unter dem elektrischen Teil der Anlage senkrecht angeordneten hydraulisch umkehrbaren Maschine, bestehend aus Hauptmaschine (24) und Zusatzpumpe (25), bei welcher die für den Pumpenbetrieb zusätzlich benötigte Zusatzpumpe (25) während des Turbinenbetriebs hydraulisch abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Welle (3) ein einziger Läufer (1) der Hauptmaschine (24) drehfest und ein einziger Läufer (2) der einstufigen Zusatzpumpe (25) über eine Freilaufkupplung (5) mechanisch selbsttätig abschaltbar angeordnet sind.

2. Speicherwasserkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zum Läufer (2) der Zusatzpumpe (25) führende Saugrohr (13) von der gemeinsamen Saugleitung ( 12) an seiner Abzweigungsstelle durch eine Klappe ( 14) abschliessbar ist.

3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (14) mit Leitrippen (15) versehen ist, die die Strömung in das Saugrohr (13) ablenken, wenn die Klappe (14) die Saugleitung (21) der Hauptmaschine abschliesst.

3. Speicherwasserkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Zusatzpumpe (25) mit der Saugleitung (21) der Hauptmaschine (24) verbindende Verbindungsleitung (17) an ihrer Mündungsstelle mit einer jalousieartigen Absperrvorrichtung (18) versehen ist.

4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (14) durch einen selbstblockierenden Gelenkmechanismus (16) betätigbar ist.

4. Speicherwasserkraftanlage nach den Ansprüchen 2 und

5. Speicherwasserkraftanlage nach den Ansprüchen 2 und

6. Speicherwasserkraftanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Mechanismus (16) im wesentlichen in einer neben dem Saugrohr (13) vorgesehenen Nische befindet und unter Wasser gesetzt ist.

7. Speicherwasserkraftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrvorrichtung (18) in einer Zwischenstellung als Drosselorgan zum Anfahren in den Pumpenbetrieb der Anlage, im geöffneten Zustand als Umlenkungsorgan und im geschlossenen Zustand als Absperrorgan einsetzbar ist.

8. Speicherwasserkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Läufer (1,2) in getrennten Spiralgehäusen (9,11 ) die um etwa 180° zueinander versetzt sind, angebracht sind.

9. Speicherwasserkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzpumpe (25) ein Drallregler ( 10) vorgeschaltet ist.

10. Speicherwasserkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (3) oberseitig in einem Halslager (22) an der Krümmung der Saugleitung (21) der Hauptmaschine (24) und unterseitig in einem Führungslager (23) am unteren Abschlussdeckel der Hauptmaschine (24) gelagert ist.