DE2363166A1 - HYDRAULIC MACHINE - Google Patents

Description

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218/15.1Θ0 »218 / 15.1Θ0 »

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TtLLU-0.4 c33 50 71TtLLU-0.4 c33 50 71

PatentanmeldungPatent application

der Firma. Ateliers dee Charmilles S.A.of the company. Ateliers dee Charmilles S.A.

Genf (Schweiz) 109t n» **Geneva (Switzerland) 109t n »**

Hydraulische Maschine,Hydraulic machine,

Die Erfindung betrifft eine für Turbinen- und Puopbetrieb dienende hydraulische Maschine.· Eine derartige, unter der Schutzmarke "Isogyre" bekannte Maschine, vereinigt eine Wasserturbine und eine Kreiselpumpe in Form eines Maschinensatzes mit einem einzigen gemeinsamen Spiralgehäuse. Die Räder der Turbine und der. PumpeThe invention relates to a hydraulic machine used for turbine and pump operation. Machine known under the trademark "Isogyre", combines a water turbine and a centrifugal pump in one form of a machine set with a single common volute casing. The wheels of the turbine and the. pump

PR/HW/ek (10483). ./2PR / HW / ek (10483). ./2

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sitzen auf derselben Welle und ihre Ansaugöffnungen sind entgegengesetzt gerichtet. Die Beschaufelung dieser Räder wird für die gleiche Drehrichtung bei Turbinen- und Pumpbetrieb ausgestaltet. Dank der Richtungsä'nderung der Tangentialkomponente der Wasserströmung in diesem Gehäuse, die entweder zwischen dem Gehäuse und dem Turbinenrad oder zwischen dem Pumpenrad und dem Gehäuse stattfindet, wird die einzige Drehrichtung einer derartigen Maschine, trotz dem Vorhandensein eines einzigen Gehäuses ermöglicht.sit on the same shaft and their intake openings are opposite. The blading of this Wheels are designed for the same direction of rotation with turbine and pump operation. Thanks to the change of direction the tangential component of the water flow in this housing, which is either between the housing and the turbine wheel or between the pump wheel and the housing takes place, becomes the only direction of rotation of such a machine, despite the presence of a single one Housing allows.

Diese bereits bekannte Maschine umfasst ferner Vorrichtungen (z.B. Spaltschieber), die es gestatten, den Innenraum des Spiralgehäuses von dem Raum, in dem sich das Pumpenrad bzw. das Turbinenrad dreht, zu trennen. So wird es möglich, das Wasser bei Turbinenbetrieb aus dem Raum in dem sich das Pumpenrad dreht und bei Pumpbetrieb aus dem Raum in dem sich das Turbinenrad dreht, auszutreiben, uia die Reibungsverluste der entsprechenden Räder zu verringern.This already known machine also comprises devices (e.g. gap valves) that allow the interior of the volute casing from the space in which the pump wheel or the turbine wheel rotates. This makes it possible to draw the water from the room in which the pump wheel rotates when the turbine is running and when the pump is running drive out of the space in which the turbine wheel rotates, uia the friction losses of the corresponding Decrease wheels.

Bei derartigen, bisher entworfenen oder hergestellten Maschinen, sind die Pumpen- und Turbinenrad©!» in BezugIn such machines, which have been designed or manufactured up to now, the pump and turbine wheel ©! » in relation

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auf die mittlere Ebene des Spiralgehäuses möglichst symetrisch und in unmittelbarer Nähe dieser Ebene angeordnet. Die Wasserkanäle, die einerseits das Spiralgehäuse mit dem Turbinenrad und andererseits das Pumpenrad mit dem Spiralgehäuse verbinden, sind in dem ringförmigen Raum untergebracht, der durch den Umfang dieser Räder und die zylindrische innere Wandung des Spiralgehäuses abgegrenzt ist. Die Richtungsänderung der Tangentialkomponente der Wasserströmung im Spiralgehäuse wird entweder durch Krümmung der Stege des Vorleitapparates der Turbine oder durch Wölben der Ausläufe (Diffusoren) der Pumpe erzielt.on the middle level of the spiral housing as symmetrically as possible and arranged in the immediate vicinity of this level. The water channels on the one hand the volute casing connect with the turbine wheel and on the other hand the pump wheel with the volute casing, are in the annular Space accommodated by the circumference of these wheels and the cylindrical inner wall of the volute is delimited. The change in direction of the tangential component the flow of water in the volute is either caused by the curvature of the webs of the inlet guide device Turbine or by arching the outlets (diffusers) of the pump.

Der Erfindungsgegenstand ist eine hydraulische Maschine, umfassend eine Turbine und eine Kreiselpumpe, die beide für die gleiche Drehrichtung ausgestaltet sind, wobei das Turbinenrad und das Pumpenrad auf einer gemeinsamen Welle sitzen und deren Ansaugöffnungen entgegengesetzt gerichtet sind und wobei ein einziges Spiralgehäuse, das einerseits am Leitapparat der Turbine und andererseits am Auslauf (Diffusor) der Pumpe angeschlossen ist, es gestattet, den Innenraum des Spiralgehäuses von dem Raum in dem sich das TurbinenradThe subject of the invention is a hydraulic machine, comprising a turbine and a centrifugal pump, both of which are designed for the same direction of rotation, wherein the turbine wheel and the pump wheel sit on a common shaft and their suction openings are opposite are directed and with a single volute casing on the one hand on the nozzle of the turbine and on the other hand connected to the outlet (diffuser) of the pump is, it allowed the interior of the volute from the space in which the turbine wheel

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bzw. das Pumpenrad dreht, zu trennen.or the pump wheel rotates.

Diese Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad und das Pumpenrad mit Abstand auf derselben Welle sitzen, wobei das eine der besagten Räder praktisch in der mittleren Ebene des Spiralgehäuses angeordnet ist, das mit dem anderen Rad über Kanäle zur Richtungsänderung der Tangentialkomponente der Wasserströmung zwischen dem Spiralgehäuse und dem besagten anderen Rad verbunden ist.This machine is characterized in that the turbine wheel and the pump wheel are spaced on the same Shaft sit, with one of the said wheels practically in the middle plane of the spiral housing is arranged that with the other wheel via channels for changing direction of the tangential component of Water flow is connected between the volute and said other wheel.

Die beiliegende Zeichnung zeigt schematisch und beispielhaft eine Ausführungsform und drei Varianten der erfindungsgemässen hydraulischen Maschine. Darin zeigen:The accompanying drawing shows schematically and by way of example an embodiment and three variants of the hydraulic machine according to the invention. Show in it:

Fig. 1 einen Axialsehnitt durch die Maschine, Fig. 2 einen Schnitt nach den Linien II-II, III-III und IV-IV der Fig. 1,1 shows an axial section through the machine, FIG. 2 shows a section along lines II-II, III-III and IV-IV of Fig. 1,

Fig. 3 einen Axialsehnitt durch die erste Ausführungsvariante, 3 shows an axial section through the first embodiment variant,

Fig. 4 einen Axialsehnitt durch die zweite Ausführungsvariante,
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4,4 shows an axial section through the second embodiment variant,
FIG. 5 shows a section along the line VV of FIG. 4,

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Pig. 6 eine der Pig. 5 ähnliche Teilansicht der dritten Ausf iihrungsvariante.Pig. 6 one of the pig. 5 similar partial view of the third embodiment variant.

Die in Fig. 1 dargestellte Maschine umfasst ein einziges Spiralgehäuse 12, eine einstufige Turbine und eine einstufige Kreiselpumpe. Das Turbinenrad 15 und das Pumpenrad 22 sitzen auf einer gemeinsamen vertikalen Achse 2Ji mit ihren entgegengesetzt gerichteten Ansaugöffnungen. Die Beschaufelung dieser Räder ist für den Lauf derselben in gleicher Drehrichtung vorgesehen.The machine shown in Fig. 1 comprises a single volute casing 12, a single-stage turbine and a single-stage centrifugal pump. The turbine wheel 15 and the pump wheel 22 sit on a common vertical axis 2Ji with their oppositely directed suction openings. The blading of these wheels is intended to run in the same direction of rotation.

Das Turbinenrad 15, ist praktisch in der mittleren Ebene des Spiralgehäuses 12, angeordnet. Der zur Speisung des Turbinenrades I5, dienende Kanal ist ganz in dem ringförmigen Raum untergebracht, der durch den Umfang dieses Rades und die zylindrische innere Wandung des Spiralgehäuses abgegrenzt ist. Die tangential^ Fliessrichtung des Wassers im Spiralgehäuse wird diesem ganzen Kanal entlang ohne Änderung aufrechterhalten (siehe Fig. 2, Schnitt II-II).The turbine wheel 15 is practically in the middle plane of the spiral housing 12, arranged. The channel used to feed the turbine wheel I5 is entirely in the ring-shaped one Space housed by the circumference of this wheel and the cylindrical inner wall of the volute is delimited. The tangential ^ direction of flow of the water in the volute becomes this whole Maintained along the channel without change (see Fig. 2, section II-II).

Die Stege des Vorleitapparates 4, der Turbine sind entsprechend der bei Francisturbinen angeordneten BauweiseThe webs of the inlet guide device 4, the turbine are accordingly the type of construction used in Francis turbines

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ausgestaltet. Dasselbe gilt für die Leitschaufeln £ die zusammen den verstellbaren Leitapparat der Turbine bilden. Dieser Leitapparat wird durch einen gebräuchlichen Mechanismus gesteuert, der aus einem Schieberring 11 besteht und über Laschen JL auf die Drehbolzen 2, der Leitschaufeln 5, einwirkt.designed. The same applies to the guide vanes £ the together form the adjustable nozzle of the turbine. This diffuser is used by a common Mechanism controlled, which consists of a slide ring 11 and via tabs JL on the pivot pin 2, the guide vanes 5, acts.

Ein Spaltschieber ^ gestattet es,den Innenraum des Spiralgehäuses ,12. von dem Innenraum in dem sieh das Turbinenrad 15. dreht, zu trennen. Die verstellbaren Leitschaufeln ^ des Leitapparates könnten selbstverständlich zum gleichen Zweck dienen. Der Spaltschieber j£ ist zwischen dem Vorleitapparat 4, und den Leitschaufeln £ geschaltet, aber er könnte auch zwischen den Leitschaufeln 5. und dem Turbinenrad 15, liegen.A gap slide ^ allows the interior of the spiral housing , 12. from the interior where you can see the turbine wheel 15. turns, to separate. The adjustable guide vanes ^ the diffuser could of course serve the same purpose. The gap slide j £ is between the inlet guide device 4 and the guide vanes £ switched, but it could also be between the guide vanes 5 and the turbine wheel 15.

Das dem Turbinenrad 15. benachbarte Pumpenrad 2j£ sitzt in ziemlich grossem Abstand von der mittleren Ebene des Spiralgehäuses 12.The pump wheel 2j £ adjacent to the turbine wheel 15 sits at a fairly large distance from the middle plane of the volute casing 12 .

Ein feststehendes Element 16, des Gehäuses, welches das Lager 12, der Welle IJ, trägt, ist zwischen die besagten Räder 15, und 22, geschaltet. Am Umfang des feststehendenA fixed element 16, of the housing, which carries the bearing 12, the shaft IJ , is connected between the said wheels 15 and 22. At the perimeter of the fixed

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JlJl

Elementes 16, des Gehäuses sind Umlenkkanäle £ angeordnet, welche die hydraulische Verbindung zwischen dem Pumpenrad 2,2, und dem Spiralgehäuse JL2 gewährleisten. Die Stege 8, dieses Elementes 16. bilden die Seitenwände der Umlenkkanäle χ (Fig. 2).Element 16 of the housing deflection channels £ are arranged, which ensure the hydraulic connection between the pump impeller 2, 2 and the volute casing JL2. The webs 8 of this element 16 form the side walls of the deflection channels χ (Fig. 2).

Verschiedene ringförmige Kammern 1£, 20 , welche die
Welle umgeben, liegen beiderseits des Lagers im Element 16 und sind über Kanäle 18_, 2U, welche die Wand der Stege 8. durchsetzen, mit der Aussenluft verbunden.Various annular chambers £ 1,20, which the
Surrounding the shaft, lie on both sides of the bearing in the element 16 and are connected to the outside air via channels 18_, 2U, which penetrate the wall of the webs 8.

Diese Gruppe von Kammern Γ£, 20 gewährleistet verschiedene Punktionen wie der Olkreislauf des Lagers, die Abführung des Leckwassers der Wasserabdichtung der Räder, die Entlüftung und die Abkühlung oder die Wasserentleerung. This group of chambers £ .20 ensures different ones Punctures such as the oil circuit of the bearing, the drainage of leakage water from the waterproofing of the wheels, venting and cooling or draining water.

Das Pumpenrad 2j£ sitzt überhängend auf dem Ende der gemeinsamen Welle Ϊ2 und seine vollständig freiliegende
Ansaugöffnung 24 wird also unter den günstigsten hydraulischen Bedingungen gespeist.The impeller 2j £ sits overhanging on the end of the common shaft Ϊ2 and its completely exposed
Suction opening 24 is therefore fed under the most favorable hydraulic conditions.

Der Auslauf 2L (Diffusor) mit seiner üblichen Beschaufe-The outlet 2L (diffuser) with its usual display

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lung (siehe Fig. 2 Schnitt III-III), ist am Umfang des Pumpenrades angeordnet. Er verändert die Richtung der Tangentialkomponente des aus dem Pumpenrad 22, ausströmenden Wassers nicht. Seine Gestaltung und seine Verbindung mit den UmlenkkanSlen entsprechen der Bauweise, die bei Rücklaufkanälen der mehrstufigen Pumpen angewandt wird.ment (see Fig. 2 section III-III), is on the circumference of the Arranged impeller. It changes the direction of the tangential component of the component flowing out of the pump wheel 22 Water not. Its design and its connection with the deflection ducts correspond to the construction which is used in the return ducts of the multi-stage pumps.

Die Umlenkkanäle 2L> in welche der Auslauf £ der Pumpe einmündet, gewährleisten die hydraulische Verbindung und die fortschreitende Richtungsänderung der Tangentialkomponente der Wasserströmung zwischen dem Umfang des Pumpenrades £2 und dem Spiralgehäuse 12. Sie münden in dieses Spiralgehäuse an einer Stelle 6 unter einem Winkel, welcher der von den Kanälen J. herkommenden Wasserströmung eine Richtung auferlegt, die annähernd Jener der Wasserströmung im Spiralgehäuse entspricht (siehe Fig. 2 Schnitt IV-IV).The deflection channels 2L> into which the outlet £ of the pump opens, ensure the hydraulic connection and the progressive change in direction of the tangential component of the water flow between the circumference of the pump wheel £ 2 and the volute casing 12. They open into this volute casing at a point 6 at an angle, which imposes a direction on the water flow coming from the channels J. which corresponds approximately to that of the water flow in the spiral casing (see Fig. 2 section IV-IV).

Ein Spaltschieber Ig, ist zwischen dem Umfang des Pumpenrades 22 und seinem Auslauf S> (Diffusor) geschaltet und gestattet, den Innenraum des Spiralgehäuses Ig. ^vora Raum in welchem sich das Pumpenrad £2 dreht, zu trennen.A gap slide Ig is connected between the circumference of the pump wheel 22 and its outlet S> (diffuser) and allows the interior of the spiral housing Ig. ^{in front of the} room in which the pump wheel rotates £ 2.

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Zahlreiche Varianten der erläuterten Ausführungsform sind noch denkbar.Numerous variants of the embodiment explained are still conceivable.

Gemäss der in Fig. 3 dargestellten Variante münden die Umlenkkanäle an einer anderen Stelle der Aussenseite des Spiralgehäuses 12, aus. Diese Umlenkkanäle können aus mehreren getrennten Leitungen 22 bestehen. In diesem Fall werden die Kanäle 18, 21 in den bestens geeigneten Stellen des Elementes Ij5 angeordnet, dessen Stege nicht mehr unbedingt die Seitenwände der Umlenkkanäle bilden.According to the variant shown in Fig. 3 open the Deflection channels at another point on the outside of the spiral housing 12 from. These deflection channels can consist of several separate lines 22 exist. In this case the channels 18, 21 are in the most suitable places of the element Ij5 arranged, whose webs no longer it is essential to form the side walls of the deflection channels.

Gemäss der in Fig. 4 dargestellten Variante bestehen die Umlenkkanäle aus mehreren getrennten Leitungen 22,, die ausserhalb des Elementes 1& angeordnet sind, mit welchem sie nicht unmittelbar verbunden sind.According to the variant shown in FIG. 4, there are Diverting channels from several separate lines 22 ,, the are arranged outside the element 1 &, with which they are not directly connected.

Diese Leitungen 22, münden an der Stelle §_ des äusseren Umfanges des,Spiralgehäuses unter einem Winkel aus, welcher der Wasserströmung eine Richtung auferlegt, die annähernd jener der Wasserströmung im Spiralgehäuse entspricht. Sie könnten auch noch auf einer anderen Aussenseite der Gehäusewand ausmünden.These lines 22 open out at the point §_ of the outer circumference of the spiral housing at an angle which imposes a direction on the water flow which approximately corresponds to that of the water flow in the spiral housing. You could also open out on another outside of the housing wall.

Die Querschnittansicht nach Fig. 5 dieser Variante zeigtThe cross-sectional view according to FIG. 5 shows this variant

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die wasserbauliche Gestaltung der Pumpe und der Turbine.the hydraulic design of the pump and turbine.

Der linke Teil dieser Figur zeigt Teilspiralen 25. die am Umfang des Pumpenrades 2J. angeordnet sind und welche je durch einen Rohrstutzen 2(5 verlängert werden, der als Auslauf (Diffusor) dient und einen Umlenkkanal 22, speist,The left-hand part of this figure shows partial spirals 25 on the circumference of the pump wheel 2J. are arranged and which are each extended by a pipe socket 2 (5, which serves as an outlet (diffuser) and a deflection channel 22, feeds,

Gema'ss der in Fig. 6 dargestellten Variante sind die Teilspiralen 2^, am Umfang eines Diffusors mit feststehenden Schaufeln £ angeordnet. Die Rohrstutzen 2£ könnten auch noch auf ihrer ganzen Länge einen konstanten Querschnitt aufweisen.According to the variant shown in Fig. 6 are the Partial spirals 2 ^, on the circumference of a diffuser with fixed Shovels arranged £. The pipe socket could £ 2 also have a constant cross-section over their entire length.

Der Spaltschieber 10 kann durch einzelne Absperrmittel ersetzt werden, die in jede der in beiden Varianten erwähnten getrennten Leitungen eingebaut werden·The gap slide 10 can be replaced by individual shut-off means in each of the two variants mentioned separate lines can be installed

Die Welle der Maschine kann vertikal, horizontal oder schräg liegen. Die Räder der Turbine 15. und/oder der Pumpe 22 können Radial- Diagonal- oder Axialräder sein.The shaft of the machine can be vertical, horizontal or inclined. The wheels of the turbine 15. and / or the Pump 22 can be radial, diagonal or axial gears.

Die Pumpe kann mit ihrem überhängenden Rotor zweistufig sein, wobei die Turbine eine Stufe oder ebenfalls zwei Stufen aufweisen kann. Die Welle kann auch der BauartThe pump with its overhanging rotor can have two stages, with the turbine having one stage or two May have stages. The shaft can also be of the type

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sein (wie jene der doppelten Francisturbine), welche die Turbine und die Pumpe durchsetzt, die eine oder mehrere Stufen aufweisen können.be (like those of the double Francis turbine), which penetrates the turbine and the pump, the one or may have multiple stages.

Die Pumpe kann mit verstellbaren Diffusoren ausgerüstet werden. Die respektive Lage der benachbarten Turbinen- und Pumpenräder, in Bezug auf die mittlere Ebene des Spiralgehäuses, kann der obigen Beschreibung entsprechen, aber sie kann auch invertiert werden.The pump can be equipped with adjustable diffusers. The respective position of the neighboring turbine and impellers, in relation to the middle plane of the volute, can be of the above description but it can also be inverted.

Unter den technischen und wirtschaftlichen Vorteilen, welche die beschriebene Pumpenturbine aufweist, können folgende aufgeführt werden:Among the technical and economic advantages that the pump turbine described has, can the following are listed:

Die Richtungsänderung der Tangentialkomponente der Wasserströmung tritt fortschreitend auf und erzeugt geringere Verluste in den Umlenkleitungen. Dieser Vorgang kann also zwischen dem Ausgang der Pumpendiffusoren und dem Spiralgehäuse bewirkt werden. Dies war mit den vorbekannten "Isogyre-Maschinen" ausgeschlossen. Welcherart die den gekrümmten Diffusoren gegebene Form auch sein mag, die durch die Krümmung der Stromfäden erzeugten sekundären Strömungen werden das Abreissen der im Diffusor verzögerten Strömung bewirken, wobei beträcht-The change in direction of the tangential component of the water flow occurs progressively and produces less Losses in the diversion lines. This process can take place between the outlet of the pump diffusers and the volute casing. This was impossible with the previously known "Isogyre machines". Which type whatever shape is given to the curved diffusers created by the curvature of the flow filaments secondary flows will cause the flow delayed in the diffuser to break away, with considerable

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liehe Energieverluste verursacht wurden.borrowed energy losses were caused.

Sämtliche, im beschriebenen Maschinensatz eingebauten Elemente der Turbine werden gleich ausgestaltet und wirken wie jene einer entsprechenden klassischen Turbine. Die von der älteren Ausführung durch die gekrümmten Stege der Turbine verursachten zusätzlichen Verluste werden unterdrückt und der Wirkungsgrad bei Turbinenbetrieb wird erhöht, ohne die Leistungsabgabe im Pumpbetrieb zu beeinträchtigen.All of the turbine elements built into the machine set described are designed and constructed in the same way act like those of a corresponding classic turbine. Those from the older version by the curved ones Additional losses caused by webs of the turbine are suppressed and the efficiency increases Turbine operation is increased without impairing the power output in pumping operation.

Bei den vorbekannten "Isogyre-Maschinen" wurden die zusätzlichen Verluste, welche auf die in den gekrümmten Stegen der Turbine auftretenden sekundären Strömungen zurückzuführen sind, in annehmbaren Grenzen gehalten, indem bei der Strömung durch diese Stege eine Beschleunigung erzeugt wird, die mit einem stark überdimensionierten Spiralgehäuse erzielt wird. Bei der beschriebenen Maschine hingegen entspricht die Gestaltung der Stege der bei den Francisturbinen üblich angewandten Bauweise, wobei aus den gemachten Erfahrungen Nutzen gezogen wird, um die kleinsten Energieverluste zu erzielen, indem ein kleineres Spiralgehäuse verwendet wird.In the case of the previously known "Isogyre machines", the additional Losses due to the secondary flows occurring in the curved webs of the turbine are kept within acceptable limits by an acceleration in the flow through these webs is generated, which is achieved with a greatly oversized volute casing. With the described Machine, on the other hand, the design of the webs corresponds to that commonly used in the Francis turbines Construction method, whereby use is made of the experience in order to achieve the smallest energy losses, by using a smaller volute.

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Die Erlangung des optimalen Wirkungsgrades wird also gewährleistet, indem dabei eine Materialeinsparung und eine Verringerung des Raumbedarfs der Maschinensätze erzielt wird, die sich auf die Ausbaumasse des Kraftwerkes und die Baukosten günstig auswirken.The achievement of the optimal efficiency is guaranteed, by achieving a saving in material and a reduction in the space required by the machine sets which have a favorable effect on the expansion dimensions of the power plant and the construction costs.

In Ausnahmefällen, bei welchen die wirtschaftliche Bedeutung des Pumpbetriebes jene des Turbinenbetriebes übertrifft, besteht die Möglichkeit, den Wirkungsgrad der Pumpe noch zu begünstigen (zum leichten Nachteil der Turbine), indem die relativen Lagen der Pumpen- und Turbinenräder, in Bezug auf die mittlere Ebene des Spiralgehäuses, vertauscht werden* Die Diffusoren der Pumpe münden dann unmittelbar in das Spiralgehäuse ein, wobei diese Elemente entsprechend den gemachten Erfahrungen ausgestaltet werden, um eine optimale Leistung zu erzielen. Die fortschreitende Richtungsänderung der Tangentialkomponente der Wasserströmung wird dann durch die Umlenkkanäle gewährleistet, welche das Spiralgehäuse mit dem Leitapparat der Turbine verbinden.In exceptional cases, in which the economic importance of the pumping operation exceeds that of the turbine operation, there is the possibility of increasing the efficiency the pump (to the slight disadvantage of the turbine) by changing the relative positions of the pump and turbine wheels, with respect to the middle level of the volute, to be swapped * The diffusers of the pump then open directly into the spiral housing, these elements according to the experiences made designed to achieve optimal performance. The progressive change in direction of the tangential component the water flow is then ensured through the deflection channels, which the spiral housing with connect to the nozzle of the turbine.

Das Vorhandensein eines Führungslagers zwischen den Turbinen- und Pumpenrotoren bringt eindeutige bauliche Vor-The presence of a guide bearing between the turbine and pump rotors brings clear structural advantages

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teile und erzeugt günstige hydraulische Wirkungen. Die kritischen Umlaufgeschwindigkeiten der Welle werden dadurch leichter verhindert, ohne dass es nötig sei, ihren Durchmesser über den vom übertragenen Drehmoment erforderten Wert zu vergrössern, sodass diese Welle billiger kommt. Die Spielräume der Wasserabdichtung der Räder können kleiner gehalten werden, da ein Rundlauffehler derselben nicht mehr zu befürchten ist und das Durchsickern wird zu Gunsten des Wirkungsgrades vermindert.share and generate beneficial hydraulic effects. The critical rotational speeds of the shaft are thereby prevented more easily, without it being necessary, their diameter over the required of the transmitted torque To increase value so that this wave comes cheaper. The scope for waterproofing the wheels can be kept smaller, since there is no longer any risk of concentricity errors and leakage is reduced in favor of the efficiency.

Das Überhängen des Rotors gibt die Ansaugöffnung der Pumpe zu Gunsten des Kavitationsverhaltens ihres Rades vollkommen frei. Unter den gleichen Druckverhältnissen wird die Kavitationserosion vermindert und bei gleicher Erosionsgefahr kann die Maschine kleineren Druckverhältnissen ausgesetzt werden. Eine Verminderung der Betriebsund Baukosten kann dadurch erzielt werden.The overhang of the rotor gives the suction opening of the pump completely free in favor of the cavitation behavior of your wheel. Under the same pressure conditions the cavitation erosion is reduced and with the same risk of erosion the machine can operate at lower pressure ratios get abandoned. This can lead to a reduction in operating and construction costs.

Bei den vorbekannten "Isogyre-Maschinen" gestattete die zwischen den Turbinen- und Pumpenrädern eingeschaltete gemeinsame Wasserabdichtung nicht, einen optimalen Ausgleich der Axialdrüctebei allen Betriebsbedingungen zu erzielen. Bei der beschriebenen Maschine können die ent-In the case of the previously known "Isogyre machines", the There is no common waterproofing between the turbine and pump wheels, an optimal compensation the axial pressures under all operating conditions. With the machine described, the

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sprechenden Abdichtungen einzeln für jedes Rad bemessen und die Axialdrücke auf viel kleinere Werte herabgesetzt werden.speaking seals individually dimensioned for each wheel and the axial pressures reduced to much smaller values will.

Das Ablassen des von den Wasserabdichtungen der RSder herrührenden Leckwassers wurde bis jetzt mit Hilfe von Kanälen erzielt, welche in die zwischen den benachbarten Pumpen- und Turbinenräder liegende, zentrale Sohle durchbohrt wurden. Diese Kanäle durchsetzen dann die Stege des Spiralgehäuses. Die Ausführung dieser Kanäle stellte schwer zu lösende Probleme, in Bezug auf die Bearbeitung, die kostspielig war. Bei der beschriebenen Maschine sind die zur Aufnahme des Leckwassers dienenden Kammern, welche in der Lagerstütze eingearbeitet sind und die Kanäle zum Ablassen desselben, wirtschaftlicher herstellbar. Ferner wird das Ablassen des Leckwassers erleichtert, da die Ablasskanäle kürzer und gerader sind.The drainage of the leakage water from the waterproofing of the RSder has so far been carried out with the help of Channels achieved, which in the lying between the adjacent pump and turbine wheels, central sole were pierced. These channels then penetrate the webs of the spiral housing. The execution of these channels posed hard-to-solve problems in terms of editing that was costly. With the described Machine are the chambers used to hold the leakage water, which are incorporated into the bearing support are and the channels for draining the same, more economical to manufacture. Furthermore, the drainage of the leakage water made easier as the drain channels are shorter and straighter.

- Patentansprüche 409825/0413 - Claims 409825/0413

Claims (10)

2363Ί662363Ί66 218/15.180 DB 14. Dt*·**«· 1973 218 / 15.180 DB 14. Dt * · ** «· 1973 PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS I
DR.- IMI.
DR.- IM ELEi-Ui-* ού'ό bO 71ELEi-Ui- * ού'ό bO 71 KUr.." - -''⁶⁶ KUr .. "- - '' ⁶⁶ PatentanmeldungPatent application der Firmaof the company Ateliers des Charmilles S.A.Ateliers des Charmilles S.A. Genf (Schweiz)Geneva (Switzerland) 109, ru« d« Lyon109, ru «d« Lyon PatentansprücheClaims Hydraulische Maschine, umfassend eine Turbine und eine Kreiselpumpe, die beide für die gleiche Drehrichtung ausgestaltet sind, wobei das Turbinenrad und das Pumpenrad auf einer gemeinsamen Welle sitzen und deren Ansaugöffnungen entgegengesetzt gerichtet sind und wobei ein einziges Spiralgehäuse, das einerseits am Leitapparat der Turbine und andererseits am Auslauf (Diffusor) der Pumpe angeschlossen ist, es gestattet, den Innenraum des Spiralgehäuses von dem Raum, in dem sich das Turbinenrad bzw. das Pumpenrad dreht, zu trennen, da-Hydraulic machine comprising a turbine and a centrifugal pump, both for the same direction of rotation are designed, wherein the turbine wheel and the pump wheel sit on a common shaft and their suction openings are directed in opposite directions and with a single volute casing on the one hand on the diffuser the turbine and on the other hand to the outlet (diffuser) of the pump is connected, it allows the interior of the volute casing from the space in which the turbine wheel or the pump wheel rotates, so that 409825/0413 ^#/2 409825/0413 ^{# / 2} durch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (15) und das Pumpenrad (23) mit Abstand auf der gemeinsamen Welle (13) sitzen, wobei das eine der besag- ten Räder (15, 23) praktisch in der mittleren Ebene des Spiralgehäuses (12) angeordnet ist, das mit dem anderen Rad über Kanäle (7, 22) zur Richtungsänderung der Tangentialkomponente der Wasserströmung zwischen dem Spiralgehäuse (12) und dem besagten anderen Rad verbunden ist.characterized in that the turbine wheel (15) and the pump wheel (23) at a distance on the common Shaft (13) sit, with one of said wheels (15, 23) practically in the middle plane of the Spiral housing (12) is arranged, which is connected to the other wheel via channels (7, 22) for changing the direction of the tangential component the flow of water between the volute (12) and said other wheel is. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn-zeich net, dass ein feststehendes Element (16) des Spiralgehäuses, welches das Lager (19) der Welle (16) trägt, zwischen den besagten Rädern (i8^ 2\) eingeschaltet ist.2. Machine according to claim 1, characterized in that a fixed element (16) of the spiral housing, which carries the bearing (19) of the shaft (16), is connected between said wheels (i8 ^ 2 \). 3. Maschine nach den Ansprüchen 1 und 3« dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene ringförmige Kammern (17* 20), welche die Welle umgeben, im feststehenden Element (16) des Gehäuses liegen und über Kanäle (18, 21) mit der Aussenluft verbunden sind.3. Machine according to claims 1 and 3 «characterized in that different annular Chambers (17 * 20), which surround the shaft, lie in the fixed element (16) of the housing and above Channels (18, 21) are connected to the outside air. 4. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Kanäle (7) zur Richtungsänderung durch Einziehen von Zwischen-4. Machine according to claims 1 to 3, characterized in that said channels (7) to change direction by inserting intermediate 409825/0413 ./3409825/0413 ./3 wänden in einer ringförmigen Kammer des feststehenden Elementes (16) des Gehäuses ausgestaltet werden und am Spiralgehäuse angeschlossen sind.walls in an annular chamber of the fixed Element (16) of the housing are designed and connected to the spiral housing. 5. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Kanäle (22) zur Richtungsänderung mindestens teilweise aus getrennten Rohrstutzen bestehen, die am Spiralgehäuse angeschlossen sind.5. Machine according to claims 1 to 3, characterized in that said channels (22) to change direction at least partially consist of separate pipe sockets that are connected to the volute casing are. 6. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 3 ^und 5s dadurch g e kennzeichnet, dass Absperrschieber in jedem getrennten Rohrstutzen eingeschaltet sind, welche die Kanäle (22) zur Richtungsänderung spfisen.6. Machine according to claims 1 to 3 ^and 5s characterized in that gate valves are switched on in each separate pipe socket, which spfisen the channels (22) to change direction. 7. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (15) in einer praktisch mittleren Ebene des Spiralgehäuses liegt und das Pumpenrad (235) von dieser Ebene axial absteht, wobei die Kanäle (7, 22) zur Richtungsänderung den Ausgang des Diffusors (9, 26) der Pumpe (23) mit dem Spiralgehäuse (12) verbinden.7. Machine according to claims 1 to 6, characterized in that the turbine wheel (15) lies in a practically central plane of the spiral housing and the impeller (235) axially from this plane protrudes, the channels (7, 22) for changing direction with the outlet of the diffuser (9, 26) of the pump (23) connect to the volute casing (12). 8. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch g e -8. Machine according to claims 1 to 6, characterized g e - 409825/0413409825/0413 kennzeichnet, dass das Pumpenrad (23) in einer praktisch mittleren Ebene des Spiralgehäuses (12) liegt und das Turbinenrad (15) von dieser Ebene axial absteht, wobei die'Kanäle (7, 22) zur Richtungsänderung das Spiralgehäuse (12) mit dem Leitapparat (5) der Turbine verbinden.indicates that the impeller (23) is in a practically middle plane of the volute casing (12) and the turbine wheel (15) protrudes axially from this plane, the channels (7, 22) for changing direction connect the volute casing (12) to the nozzle (5) of the turbine. 9. Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Welle (13) der besagten Räder (15, 23) nicht durchsetzend ist, wobei das Pumpenrad (23) überhängend auf dem einen ihrer Enden sitzt, sodass seine Ansaugöffnung (24) gänzlich frei liegt.9. Machine according to claims 1 to 8, characterized in that the common shaft (13) of said wheels (15, 23) not enforcing is, wherein the impeller (23) sits overhanging on one of its ends, so that its suction opening (24) is completely free. 10. Maschine nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe und/ oder die Turbine mehrstufig ist.10. Machine according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the pump and / or the turbine is multi-stage. 409825/0413409825/0413 LeerseiteBlank page