CH656923A5

CH656923A5 - Mehrstufige hydraulische maschine und verfahren zum betrieb derselben.

Info

Publication number: CH656923A5
Application number: CH593/82A
Authority: CH
Inventors: Sachio Tsunoda; Shinsaku Sato
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co
Priority date: 1981-02-03
Filing date: 1982-02-01
Publication date: 1986-07-31
Also published as: US4537558A; DE3203354C2; DE3203354A1

Description

ls Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrstufige hydraulische Maschine und Verfahren zum Betrieb derselben.

Betriebsverfahren solcher Maschinen sind beispielsweise dann von Bedeutung, wenn vom energieerzeugenden Betrieb 20 oder Pumpenbetrieb auf den Leerlaufbetrieb umgeschaltet wird.

Bei bekannten hydraulischen Maschinen wird üblicherweise mittels einer zum Absenken des Wasserspiegels dienenden Vorrichtung Luft angesogen, und diese Luft unter 25 hohem Druck beim oberen Teil des Saugrohres oberhalb dem Spiegelstand des Wassers zugeführt, um das auf die Laufräder einwirkende Drehmoment dann zu vermindern, wenn vom Energieerzeugungsbetrieb bzw. Pumpenbetrieb zu einem Kondensatorbetrieb (Phasenschieberbetrieb) oder 30 zum Bereitstellen des Pumpenbetriebs umgeschaltet wird.

In einer mehrstufigen hydraulischen Maschine stehen die Laufradkammern benachbarter Stufen über einen Überströmkanal miteinander in Verbindung. Daher weist die mehrstufige hydraulische Maschine ein aufwendiges Kanal-35 system auf. Daher treten dann verschiedene Schwierigkeiten in bezug auf die Zufuhr von Luft und das Entleeren von Wasser auf, wenn der Energieerzeugungsbetrieb oder der Pumpbetrieb zum entsprechenden Leerlaufbetrieb umgeschaltet wird. Insbesondere stehen im Falle einer mehrstu-40 figen hydraulischen Maschine, die bei mindestens der Stufe höchsten Druckes verstellbare Leitschaufeln aufweist, die Kanäle der jeweiligen Stufen von der Stufe des höchsten Druckes bis zur Stufe des niedrigsten Druckes in ununterbrochener Verbindung miteinander, um während dieser Über-45 gangsphase den Laufzustand sicher steuern zu können.

Wenn folglich Druckluft in die Kanäle eingebracht wird, entsteht zwischen den jeweiligen Stufen eine gegenseitige Beeinflussung. Somit ist es schwierig, das Zuführen von Luft und die Entleerung des Wassers gleichförmig durchzuführen und so es entsteht eine Schwierigkeit bezüglich des Verfahrens zum Zuführen von Luft.

Mehrstufige hydraulische Maschinen, die bei mindestens ihren Stufen höchsten Druckes verstellbare Leitschaufeln aufweisen, sind in technischer Hinsicht nicht weit entwickelt 55 worden. In der Tat ist kein bequemes und einwandfreies Antriebssteuerverfahren für solche Maschinen bis anhin vorgeschlagen worden, welches in demjenigen Falle zur Anwendung kommt, bei welchem der Energieerzeugungsbetrieb oder Pumpbetrieb zum Leerlaufbetrieb umgeschaltet wird. 60 Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine mehrstufige hydraulische Maschine und ein Verfahren zum Betrieb derselben zu zeigen, gemäss welchen, währenddem der Energieerzeugungsbetrieb oder der Pumpenbetrieb zum entsprechenden Leerlauf betrieb umgeschaltet wird, Luft zuverlässig 65 zugeführt werden kann und ein gleichförmiger Übergang von Energieerzeugungsbetrieb oder Pumpenbetrieb zum entsprechenden Leerlaufbetrieb, innerhalb einer kurzen Zeitspanne sichergestellt werden kann.

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Die erfindungsgemässe Maschine ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und das Verfahren zum Betrieb derselben durch diejenigen des Patentanspruchs 4 gekennzeichnet. Wenn gemäss der vorliegenden Erfindung der Spiegelstand des Wassers im Kanal innerhalb der verstellbaren Leitschaufeln der Stufe höchsten Druckes abzusenken ist, werden sämtliche verstellbaren Leitschaufeln dieser Stufe höchsten Druckes geschlossen und Luft wird nur einigen der Überströmkanäle zugeführt, in welchen ein tiefer Druck beibehalten wird. Daher kann sehr wohl eine gedrängt gebaute Luftzufuhrvorrichtung verwendet werden, beispielsweise ein Luftkompressor, welche eine kleine Luftfördermenge fördert und im Betrieb ökonomisch ist. Weiter ist die Steueranordnung zum Zuführen der Luft sehr stark vereinfacht, und weil der Luftdruck keinen axialen Druck auf die rotierenden Teile bewirkt, welcher axialer Druck diese in axialer Richtung zu verschieben versucht, ist ein sicherer Betrieb sichergestellt.

Der Spiegelstand des Wassers in der Laufradkammer der Stufe niedrigen Druckes wird durch die Druckluft abgesenkt, die in einem oberen Abschnitt des Saugrohres vorhanden ist. Danach wird die Druckluft vom Überströmkanal her eingebracht und gleichzeitig der Entleerungsschieber des Entleerungsrohres geöffnet, so dass der äussere Umfangsteil der Laufradkammern, ausgenommen die Laufradkammer der Stufe höchsten Druckes, über das Entleerungsrohr in Verbindung mit dem Saugrohr steht. Damit wird Wasser, welches im äusseren Umfangsteil der Laufradkammer der Stufe niedrigsten Druckes verbleibt, innerhalb einer kurzen Zeitspanne durch das Entleerungsrohr, welches damit verbunden ist, vollständig entleert, indem die Zentrifugalkraft des Laufradgehäuses der Stufe niedrigsten Druckes ausgenützt wird.

Darauf wird der Bereich, aus welchem Wasser durch die Druckluft ausgestossen wird, von der Stufe niedrigsten Druckes bis zur Stufe des höchsten Druckes ausgeweitet, derart, dass unstabile Zustände, welche durch die Einwirkung des Wassers eintreten, welches von der Laufradkammer jeder Stufe abgegeben wird, verhindert wird, so dass ein gleichförmiges Entleeren stattfindet.

In dieser Weise wird das Zuführen von Luft und das Entleeren des Wassers durchgeführt. Der Druck in der Laufradkammer der Stufe höchsten Druckes wird bis zu einem sicheren Druckwert abgesenkt, welcher höher ist als der vorbestimmte Druck. Darauf wird Wasser, welches im äusser-sten Umfangsteil der Laufradkammer der Stufe höchsten Druckes zurückbleibt, in das Saugrohr entleert. Durch die Zentrifugalkraft, welche in der Laufradkammer der Stufe höchsten Druckes wirkt und in welcher Kammer nun durch das Entleeren der Laufradkammern der Stufen niedrigeren Druckes ein genügend tieferer Druck vorherrscht, wird Wasser aus dieser einwandfrei entleert.

Wenn der Spiegelstand des Wassers im Spiralgehäuse abzusenken ist, muss das Spiralgehäuse mit der Umgebungsluft in Verbindung gebracht werden, so dass der Druck aufgehoben wird, der durch den Ablauf kanal auf das Saugrohr ausgeübt wird. Bei diesem Zustand wird Wasser, das in das Spiralgehäuse eingeführt wird, durch ein Entwässerungsrohr für das Spiralgehäuse in natürlicher Weise zum Saugrohr entleert. Damit wird der Spiegelstand des Wassers im Spiralgehäuse in sicherer Weise abgesenkt, so dass die Gefahr, dass Druckluft entsteht, behoben ist. Weiter leckt das Wasser im Spiralgehäuse nicht durch einen Raum zwischen den verstellbaren Leitschaufeln der Stufe höchsten Druckes und strömt auch nicht in die Laufradkammer der Stufe höchsten Druckes. Damit sind Leerlaufverluste klein gehalten, so dass ein ökonomischer Leerlaufbetrieb durchgeführt werden kann.

Wie oben beschrieben, ist für eine mehrstufige hydraulische Maschine, die bei der Stufe höchsten Druckes verstellbare Leitschaufeln aufweist und die Laufräder aufweist, welche jeweils von der Stufe höchsten Druckes bis zur Stufe niedrigsten Druckes angeordnet sind und jeweils mittels s Überströmkanälen verbunden sind, dann, wenn der Energieerzeugungsbetrieb bzw. Pumpenbetrieb zu einem entsprechenden Leerlaufbetrieb umgeschaltet werden soll, ein einfaches, schnelles, einwandfreies Verfahren geschaffen, das ein druckstossfreies Umschalten vom Energieerzeugungsbe-lo trieb zum Pumpenbetrieb und umgekehrt erlauben kann.

Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Er zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer zweistufigen Francis-Pum-15 penturbine, bei welcher das Steuerverfahren einer ersten Ausführung angewendet ist, wenn der Spiegelstand des Wassers in einem Saugrohr abgesenkt ist,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer Pumpenturbine in einem Betriebszustand, bei welchem Wasser in einem Überström-20 kanal entleert wird,

Fig. 3 einen Längsschnitt einer Pumpenturbine, wobei ein Wasserentleerungsbetrieb in einem Laufradgehäuse einer Stufe höchsten Druckes dargestellt ist,

Fig. 4 einen Längsschnitt einer Pumpenturbine, wobei ein 25 Wasserentleerungsbetrieb in einem Spiralgehäuse dargestellt ist,

Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt einer zweistufigen Francis-Pumpenturbine, bei welcher ein Steuerverfahren einer zweiten Ausführung angewendet wird, wenn 30 der Spiegelstand des Wassers eines Saugrohres abgesenkt wird, und

Fig. 6 einen Längsschnitt einer dreistufigen Francis-Pum-penturbine, bei welcher ein Steuerverfahren einer dritten Ausführung angewendet wird, wobei der Spiegelstand des 35 Wassers eines Saugrohres abgesenkt ist.

Eine erste Ausführung einer mehrstufigen hydraulischen Maschine gemäss der vorliegenden Erfindung wird im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben. 40 Bezugnehmend auf eine Ausbildung einer mehrstufigen hydraulischen Maschine, die in dieser Ausführung verwendet wird, wird eine zweistufige Francis-Pumpenturbine 10 als die mehrstufige hydraulische Maschine beschrieben. Die Pumpenturbine 10 weist eine Hauptwelle 12 auf, die ver-45 tikal verläuft. Ein Hochdrucklaufrad 14 und ein Niederdrucklaufrad 16 sind mit dieser Welle 12 verbunden. Das Hochdrucklaufrad 14 weist vom Niederdrucklaufrad 16 einen vorbestimmten Abstand entlang der Richtung der Achse der Hauptwelle 12 auf. Die Hauptwelle 12, das Hoch-50 drucklaufrad 14 und das Niederdrucklaufrad 16 bilden die bewegbaren Glieder.

Um die oben erwähnten bewegbaren Glieder sind ortsfeste Glieder angeordnet. Diese ortsfesten Glieder sind mittels Beton mit dem Grund verbunden. Die ortsfesten Glieder ent-55 halten einen ersten oberen Deckel 18 und einen ersten unteren Deckel 20, welche zusammen dazwischen eine Laufradkammer 22 für eine Hochdruckstufe bilden. Das Hochdrucklaufrad 14 ist in der Laufradkammer 22 der Hochdruckstufe angeordnet. Unterhalb des ersten unteren Dek-60 kels 20 sind ein zweiter oberer Deckel 24 und ein zweiter unterer Deckel 26 angeordnet, welche zusammen dazwischen eine Laufradkammer 28 der Niederdruckstufe beschreiben. Das Niederdrucklaufrad 16 ist in dieser Laufradkammer 28 der Niederdruckstufe angeordnet. Die Lauf-65 radkammer 22 der Hochdruckstufe steht über einen Überströmkanal 30 mit der Laufradkammer 28 der Niederdruckstufe in Verbindung. Eine Umlenkschaufel 32 ist ungefähr in der Mitte des Überströmkanales 30 angeordnet. Bei derje

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nigen Stelle des Überströmkanales 30, welche gegen die Laufradkammer 28 des Niederdruckläufers offen ist, ist eine Leitschaufel 34 angeordnet.

Ausserhalb der Laufradkammer 22 der Hochdruckstufe ist ein Spiralgehäuse 36 angeordnet. Das Innere dieses Spiralgehäuses 36 bildet eine Wirbelkammer 38. Der Auslass der Wirbelkammer 38 steht mit der Laufradkammer 22 der Hochdruckstufe in Verbindung. Der Einlass der Wirbelkammer 38 ist mittels eines Einlassschiebers 40 (Abschlussorgan) mit dem Druckrohr 42 verbunden, welches mit einem höher gelegenen Speicher (nicht gezeigt) verbunden ist. Im Wasserkanal ausserhalb des Hochdrucklaufrades 14 ist eine Mehrzahl verstellbarer Leitschaufeln 44 angeordnet. Die verstellbaren Leitschaufeln 44 verlaufen koaxial zur Hauptwelle 12 und sind zwischen einer Stellung, in welcher sie den Wasserkanal abschliessen, und einer Stellung, in welcher sie diesen öffnen, schwenkbar. Das Öffnen der verstellbaren Leitschaufeln 44 wird mittels eines Leitschaufel-Steuerapparates (nicht gezeigt) durchgeführt.

Ein Ende eines gekrümmten Saugrohres 46 ist mit der Laufradkammer 28 der Niederdruckstufe verbunden. Das andere Ende des Saugrohres 46 steht über einen Auslassschieber 48 mit einem Auslasskanal 50 in Verbindung, welcher mit einem Unterwasserbecken (nicht gezeigt) in Verbindung steht.

Der äussere Umfangsteil der Laufradkammer 22 der Hochdruckstufe ist über ein erstes Entleerungsrohr 52 mit dem Saugrohr 46 verbunden. Ein erster Entleerungsschieber 54 ist an dem ersten Entleerungsrohr 52 angeordnet. Der äussere Umfangsteil der Niederdrucklaufradkammer 28 ist über ein zweites Entleerungsrohr 56 mit dem Saugrohr 46 verbunden. Am zweiten Entleerungsrohr 56 ist ein zweiter Entleerungsschieber 58 angeordnet. Weiter ist der obere Teil des Saugrohres 46 über ein Luftzufuhrrohr 60 mit einer Luftzufuhrvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden. Bei dem Luftzufuhrrohr 60 ist ein Luftzufuhrschieber 62 angeordnet. Beim oberen Teil des Saugrohres 46 ist eine Vorrichtung 64 zum Abtasten des Spiegelstandes des Wassers angeordnet, welche Vorrichtung den Spiegelstand im Saugrohr 46 abtastet. In gleicher Weise ist ein Druckfühler 66, welcher den Druck in der Laufradkammer 22 der Stufe höchsten Druckes abtastet, in deren oberen Teil angeordnet.

Der obereTeil der Wirbelkammer 38 des Spiralgehäuses 36 steht über ein Entlüftungsrohr 68 mit der Aussenluft in Verbindung. Beim Entlüftungsrohr 68 ist ein Entlüftungsschieber 70 angeordnet. Weiter ist der ungefähr mittlere Abschnitt der Wirbelkammer 38 über ein Entleerungsrohr 72 des Spiralgehäuses mit dem Saugrohr 46 verbunden. Ein dritter Entleerungsschieber 74 ist beim Entleerungsrohr 72 des Spiralgehäuses angeordnet. Das Saugrohr 46 steht über einem nach aussen führenden Entleerungsrohr 76 mit einem (nicht gezeigten) Abzugskanal in Verbindung, der aussen angeordnet ist. Im nach aussen führenden Entleerungsrohr 76 ist ein vierter Entleerungsschieber 78 angeordnet.

Wenn die Pumpenturbine 10 gemäss der obigen Ausführung als Turbine betrieben wird, strömt Druckwasser von dem Druckrohr 42 durch den Einlassschieber 40, der offen ist, in die Wirbelkammer 38 ein. Das Druckwas'er strömt an den verstellbaren Leitschaufeln 44 vorbei, die beim Aussen-umfang der Laufradkammer 22 der Hochdruckstufe angeordnet sind, derart, dass das Hochdrucklaufrad 14 dreht. Das Wasser strömt über den Überströmkanal 30 in die Laufradkammer 28 der Niederdruckstufe, derart, dass das Niederdrucklaufrad 16 dreht. Folglich dreht die Hauptwelle 12. Darauf strömt das Wasser durch das Saugrohr 46 und den Auslassschieber 48 in den Auslasskanal 50.

Wenn die oben beschriebene Pumpenturbine 10 als Pumpe betrieben wird, wird die Hauptwelle 12 mittels eines Motors

(nicht gezeigt) in einer Richtung angetrieben, die entgegengesetzt zur Richtung beim Turbinenbetrieb verläuft. Daher strömt das Wasser, das zum Niederdrucklaufrad 16 gepumpt wird, vom Auslasskanal 50 zurück zum Druckrohr 42 und verfolgt einen Weg, der dem des Turbinenbetriebes entgegengesetzt verläuft.

Es wird nun ein Steuerverfahren beschrieben, bei welchem vom Energieerzeugungsbetrieb bzw. Pumpenbetrieb jeweils zum Leerlaufbetrieb dann umgeschaltet wird, wenn die erste Ausführung der vorliegenden Erfindung auf die oben beschriebene Pumpenturbine 10 angewendet wird. Um die Betriebsweise vom Energieerzeugungsbetrieb oder Pumpenbetrieb jeweils zum Leerlauf betrieb umzuschalten, werden die verstellbaren Leitschaufeln 44 der Laufradkammer 22 der Hochdruckstufe und der Einlassschieber 40 gleichzeitig oder nacheinander vollständig geschlossen. Dann wird der Luftzufuhrschieber 62 des Luftzufuhrrohres 60, welches mit dem oberen Teil des Saugrohres 46 verbunden ist geöffnet, so dass Luft im oberen Teil des Saugrohres 46 zugeführt wird. Folglich wird der Spiegelstand des Wassers im Saugrohr 46 zum vorbestimmten Stand abgesenkt (siehe Fig. 1).

Wenn der Spiegelstand des Wassers im Saugrohr 46 den vorbestimmten Stand erreicht, wird dieser Zustand mittels des (nicht gezeigten) Druckfühlers festgestellt, der in der Laufradkammer 28 der Niederdruckstufe angeordnet ist oder durch die Abtastvorrichtung 64 für den Spiegelstand des Wassers, welche im Saugrohr 46 angeordnet ist. Einem Abtastsignal einer der zwei Abtastvorrichtungen folgend, wird der zweite Entleerungsschieber 58 geöffnet.

Nachfolgend ist der zweite Entleerungsschieber 58 offen, so dass Wasser, das im äusseren Umfangsbereich der Laufradkammer 28 der Niederdruckstufe verbleibt und im Überströmkanal 30 verbleibt, durch das Entleerungsrohr 56 der Niederdruckstufe zum Saugrohr 46 entleert wird (siehe Fig. 2).

Somit beginnt auch das Wasser aus der Laufradkammer 22 der Hochdruckstufe nachzuströmen und strömt durch den Überströmkanal 30 und das Entleerungsrohr 56 ebenfalls zum Saugrohr 46, und folglich beginnt sich der Druck in der Laufradkammer zu senken. Sobald der Druck in der Laufradkammer 22 der Hochdruckstufe unterhalb des vorbestimmten Wertes abgesenkt worden ist, ist der erste Entleerungsschieber 54 offen, so dass Wasser, das im äusseren Umfangsbereich der Laufradkammer 22 der Hochdruckstufe verbleibt, durch das Entleerungsrohr 52 der Hochdruckstufe zum Saugrohr 46 entleert.

Weiter, wenn der Spiegelstand des Wassers des Saugrohres 46 bei einem vorbestimmten Wert stabilisiert ist, wird dieser Zustand vom Druckfühler getastet, der bei einem oberen Abschnitt des Saugrohres 46 angeordnet ist und der Luftzufuhrschieber 62 des Luftzufuhrrohres 60 wird geschlossen. Somit wird keine Luft dem Saugrohr 46 zugeführt und die Betriebsweise jedes Laufrades wird zum Leerlauf betrieb geschaltet (siehe Fig. 3).

Wenn der Druck in der Laufradkammer 22 der Hochdruckstufe den vorbestimmten Wert erreicht, wird dieser Zustand vom Druckfühler 66 getastet, der darin angeordnet ist. Das Abtastsignal des Druckfühlers 66 ist dem ersten Entleerungsschieber 54 zugeführt, so dass der Entleerungsschieber 54 geöffnet ist.

Der Spiegelstand des Wassers des Kanales mit den verstellbaren Leitschaufeln 44, der von den Laufradkammern 28 der Stufe niedrigeren Druckes zur Laufradkammer 22 der Stufe hohen Druckes verläuft, welche geschlossen sind, wird durch den Luftzufuhr/Entleerungsbetrieb gesenkt. Der Spiegelstand des Wassers im Spiralgehäuse 36, das als äusserer Kanal der verstellbaren Leitschaufeln 44 beschrieben ist, wird in folgender Weise gesenkt.

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Im Leerlaufbetrieb ist der Auslassschieber 48 des Saug- Luftzufuhrrohr 82 ist ein Luftzufuhrschieber 84 angeordnet,

rohres 46 geschlossen. Danach ist der dritte Entleerungs- Diese Luftzufuhrvorrichtung kann zusätzlich zu ihrer

Schieber 74 offen und der Entlüftungsschieber 70 und der ursprünglichen Betriebsweise als Luftzufuhrvorrichtung vierte Entleerungsschieber 78 des Saugrohres 48 gleichzeitig arbeiten, wie in der ersten Ausführung beschrieben ist.

offen. Somit steht das Spiralgehäuse 36 über dem Entlüf- s Wenn das Steuerverfahren auf die Pumpenturbine 80 tungsrohr 68 mit der Umgebung in Verbindung, so dass angewendet wird, ist der Entleerungsbebtrieb im Überström-Wasser, das im Spiralgehäuse 36 verbleibt, in natürlicher kanal 3() yQn demjenigen5 das auf die Pumpenturbine 10 der Weise durch ein Entleerungsrohr 72 des Spiralgehäuses zum ersten Ausführung angewendet ist, verschieden. Wenn der Saugrohr 46 abgegeben wird. Andererseits wird Wasser, das Spiegelstand des Wassers des Saugrohres 46 zum vorbe-im Saugrohr 46 vorhanden ist, durch das nach aussen füh- io stimmten Spiegelstand abgesenkt ist, ist der Luftzufuhr-rende Entleerungsrohr 76 zum aussen gelegenen Abzugs- schieber 62 geschlossen und der Betrieb des Zuführens von graben abgelassen. In dieser Weise wird der Spiegelstand des Luft yom oberen Teü des Saugrohres 46 unterbrochen. Wassers im Spiralgehäuse 36 gesenkt (siehe Fig. 4). Der dritte Nachher ist der Luftzufuhrschieber 84 offen, so dass Luft im Entleerungsschieber 74, der Entlüftungsschieber 70 des Spi- oberen Tdl des überströmkanales 30 zugeführt ist. Wenn ralgehäuses und der vierte Entleerungsschieber 78 werden is dieser Luftzufuhrbetrieb eingeleitet ist, ist der zweite Entlee-betätigt, sobald oder nachdem der Auslassschieber 48 des rungsschieber 58 offen, so dass Wasser, das in der Laufrad-Saugrohres 46 vollständig geschlossen worden ist. Dieser kammer 28 der Niederdruckstufe verbleibt und im Übervollständig geschlossene Zustand wird mittels eines Grenz- strömkanal 30 verbleibt, in das zweite Entleerungsrohr 56 schalte« (nicht gezeigt) festgestellt oder mittels einer Zeitge- der Niederdruckstufe zum Saugrohr 46 abgegeben wird, bervorrichtung (nicht gezeigt) bestimmt, welche die Betriebs- 20

weise voreinstellt, in welcher der dritte Entleerungsschieber In dieser Weise wird gemäss der zweiten Ausführung der 74, der Entlüftungsschieber 70 des Spiralgehäuses und der vorliegenden Erfindung das Wasser, das in der Laufrad-vierte Entleerungsschieber 78 arbeiten, nachdem der voll- kammer der Niederdruckstufe und im Überströmkanal 30 ständig offene Zustand des Auslassschiebers 48 des Saug- verbleibt, unter Krafteinwirkung verdrängt, indem Druckrohres 46 festgestellt ist. Ein vom Endschalter oder der Zeit- 2s luft zugeführt wird, zusätzlich zur Zentrifugalkraft, die zu gebervorrichtung stammendes Ermittlungssignal wird dem diesem Zweck ausgenützt wird. Damit wird das Wasser, das dritten Entleerungsschieber 74, dem Entlüftungsschieber 70 im Überströmkanal 30 verbleibt, im Vergleich mit dem Verdes Spiralgehäuses und dem vierten Entleerungsschieber 48 fahren, das in der ersten Ausführung verwendet wird, vollzugeführt, so dass diese Schieber 74,70 und 78 gleichzeitig ständig ausgestossen.

oder nacheinander geöffnet sind. 30 In der obigen Ausführung ist das Steuerverfahren für eine

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das besondere, zweistufige Francis-Pumpenturbine diskutiert worden. Die oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Inner- vorliegende Erfindung ist nicht auf diese begrenzt, sondern halb des Geistes und des Geltungsbereiches der vorliegenden kann auf Pumpenturbinen erstreckt werden, die drei oder

Erfindung können verschiedene Änderungen und Modifika- mehr Stufen aufweisen. Beispielsweise kann das Steuerver-

tionen gemacht werden. 35 fahren auf eine dreistufige Francis-Pumpenturbine ausge-

Beispielsweise wird, wie in der Fig. 5 gezeigt ist, eine zwei- weitet werden, dies entsprechend einer dritten Ausführung,

stufige Francis-Pumpenturbine 80 gemäss einer zweiten Aus- wie in der Fig. 6 gezeigt ist, oder auf nur Pumpen, und nur führung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Teile, die Turbinen. In den obigen Ausführungen sind die verstell-

im ersten und im zweiten Ausführungsbeispiel gleich sind, baren Leitschaufeln in der Laufradkammer der Stufe höch-

sind mit derselben Bezugsziffer bezeichnet, und entspre- 40 sten Druckes angeordnet.

chend ist eine Einzelbeschreibung dieser Teile der zweiten Jedoch können verstellbare Leitschaufeln zusätzlich in Ausführung weggelassen. Ein Ende eines Luftzufuhrrohres jeder Laufradkammer der niedrigen Druckstufe angeordnet 82 ist mit einem Teil des Überströmkanales 30 neben dem sein. In diesem Falle werden diese weiteren verstellbaren Auslassabschnitt der Laufradkammer 22 der Hochdruckstufe Leitschaufeln während dem beschriebenen Betrieb offenverbunden. Das andere Ende des Luftzufuhrrohres 82 ist mit 45 bleiben und nach wie vor nur die Leitschaufeln der Stufe einer Luftzufuhrvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden. Im höchsten Druckes geschlossen.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Mehrstufige hydraulische Maschine, gekennzeichnet durch eine drehbare Welle (12) ; eine Mehrzahl mit der Welle verbundener Laufräder (14,16), die von einer Stufe höchsten Druckes bis zu einer Stufe niedrigsten Druckes angeordnet sind; Laufradkammern (22,28), in denen jeweils ein Laufrad (14,16) angeordnet ist; jeweils einen Überströmkanal (30), der dazu dient, jeweils nebeneinandergelegene Laufradkam-mern (22,28) miteinander zu verbinden; verstellbare Leitschaufeln (44), die mindestens bei der Laufradkammer (22) der Stufe höchsten Druckes angeordnet und zwischen einer Schliessstellung und einer Offenstellung bewegbar sind; ein Gehäuse (36), das mit der Laufradkammer (22) der Stufe höchsten Druckes verbunden ist; einen Einlassschieber (40), der zwischen dem Gehäuse (36) und einem Druckrohr (42) angeordnet ist; ein Saugrohr (46), das mit der Laufrad-kammer (28) der Stufe niedrigsten Druckes verbunden ist; erste Luftzufuhrmittel (60,62), die mit dem oberen Teil des Saugrohres (46) verbunden sind und dazu dienen, diesem Luft zuzuführen; ein erstes Entleerungsrohr (52), das die Lauf radkammer (22) der Stufe höchsten Druckes mit dem Saugrohr (46) verbindet und einen ersten Entleerungsschieber (54) aufweist.
2. Mehrstufige hydraulische Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Auslassschieber (48), der zwischen dem Saugrohr (46) und dem Auslasskanal (50) angeordnet ist; Mittel (68,70), die dazu dienen, das Gehäuse (36) mit der Umgebung zu verbinden; ein drittes Entleerungsrohr (72), das zwischen dem Gehäuse (36) und dem Saugrohr (46) verläuft und einen dritten Entleerungsschieber (74) aufweist; und ein viertes Entleerungsrohr (76), das zwischen dem Saugrohr (46) und einem Entleerungskanal verläuft und einen vierten Entleerungsschieber (78) aufweist.
3. Mehrstufige hydraulische Maschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zweite Luftzufuhrmittel (82,84), die mit dem Überströmkanal (30) neben der Laufradkammer (22) der Stufe höchsten Druckes verbunden sind und dazu dienen, dieser Luft zuzuführen.
4. Verfahren zum Betrieb der Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt bewirkt wird, dass die verstellbaren Leitschaufeln (44) und der Einlassschieber (40) schliessen; in einem zweiten Schritt, nachdem das Druckrohr (42) abgesperrt ist, Luft einem oberen Teil des Saugrohres (46) durch die ersten Luftzufuhrmittel (60,62) zugeführt wird; in einem dritten Schritt, nachdem der Spiegelstand des Wassers im Saugrohr (46) bis zu einem vorbestimmten Wert abgesenkt worden ist, durch ein zweites Entleerungsrohr (56) der Stufe niedrigsten Druckes Wasser aus dem Überströmkanal (30) und der Laufradkammer (28) der Stufe niedrigsten Druckes entleert wird; in einem vierten Schritt, nachdem ein Druck in der Laufradkammer (22) der Stufe höchsten Druckes unterhalb eines vorbestimmten Druckwertes abgesenkt wurde, Wasser aus dieser Laufradkammer (22) durch das erste Entleerungsrohr (52) der Stufe höchsten Druckes zum Saugrohr (46) entleert wird; und in einem fünften Schritt, nachdem der Spiegelstand des Wassers im Saugrohr (46) bei einem vorbestimmten Wert stabilisiert ist, die Luftzufuhr des zweiten Schrittes unterbrochen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, zum Betrieb der Maschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen sechsten Schritt, bei dem Wasser aus dem Gehäuse (36) entleert wird, welcher folgendes enthält: ein erstes Vorgehen, bei dem bewirkt wird, dass der Auslassschieber (48) den Auslasskanal (50) abschliesst; ein zweites Vorgehen, bei dem das Gehäuse (36) durch die Mittel (68,70) mit der Umgebung in Verbindung gebracht wird; ein drittes Vorgehen, bei dem zwischen dem Einlassschieber (40) und den verstellbaren Leitschaufeln (44) verbliebenes Wasser durch das dritte Entleerungsrohr (72) zum Saugrohr (46) entleert wird ; ein viertes Vorgehen, bei dem im Saugrohr (46) verbliebenes Wasser durch das vierte Entleerungsrohr (76) zum Entleerungskanal ent-s leert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4-5 zum Betrieb der Maschine nach Anspruch 3, wobei die Maschine vertikal-achsig ist, gekennzeichnet durch einen Zwischenschritt, bei dem nach dem zweiten Schritt und vor dem dritten Schritt io Luft durch die zweiten Luftzufuhrmittel (82,84) dem Überströmkanal zugeführt wird.