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Pumpenanlage mit Elektromotorantrieb und einer mit dem Pumpenlaufrad
zu einem Radkörper vereinigten Hilfswasserturbine Die Erfindung betrifft eine Pumpenanlage
mit Elektromotorantrieb und einer mit dem Pumpenlaufrad zu einem Radkörper vereinigten
Hilfswasserturbine, welche beim Inbetriebsetzen der Anlage vor dem Motor in Tätigkeit
gesetzt wird, um den großen Anfahrwiderstand zu überwinden, und wieder außer Tätigkeit
gesetzt wird, sobald der Motor unter Strom steht. Zweck der Erfindung ist, eine
Anlage dieser Art zu schaffen, welche von gedrängtem und betriebssicherem Aufbau
ist und bei der nach erfolgter Übernahme der Leistungsabgabe durch den Motor in
rascher und bequemer Weise auf den normalen Pumpenbetrieb übergegangen werden kann.
Um dies zu erreichen, sind erfindungsgemäß in Verbindung mit dem aus Pumpenlaufrad
und Hilfswasserturbine bestehenden Radkörper drehbare Leitschaufeln vorgesehen,
die je nach ihrer Lage einen Turbinen- bzw. Pumpenbetrieb ermöglichen. Dabei können
je zwei benachbarte Leitschaufeln zwei verschiedenen Systemen angehören, die sich
einzeln zu verschiedenen Zeitpunkten betätigen lassen. Ferner kann auch das Pumpenlaufrad
selbst als Turbinenlaufrad ausgebildet sein und es können dann :in Verbindung mit
diesem zwei Leitvorrichtungen mit verdrehbaren Schaufeln vorgesehen sein, wobei
ein Teil der Schaufeln der einen Leitvorrichtung einzeln verdrehbar ausgebildet
sein kann, während vom Rest jede Schaufel mit einer Schaufel der zweiten Leitvorrichtung
ein Ganzes bilden kann.
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Auf der beiliegenden Zeichnung sind mehrere Ausführungen der Erfindung
schematisch und beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. r einen senkrechten_
Schnitt durch den hydraulischen Teil einer Pumpenanlage mit senkrechter Welle, bei
der die mit dem Pumpenlaufrad zu einem Radkörper vereinigte Hilfswasserturbine als
zweiter Schaufelkranz dem Pumpenlaufrad angefügt ist.
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Abb. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt und Abb. 3 einen dazugehörenden,
mehr schematisch gehaltenen waagerechten Schnitt durch eine Ausführung, bei der
inVerbindung mit dem gleichzeitig als Turbinenlaufrad dienenden Pumpenlaufrad eine
Leitvorrichtung mit drehbaren Schaufeln vorgesehen ist, die je nach ihrer Lage einen
Pumpen- bzw. Turbinenbetrieb ermöglichen.
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Abb. q. zeigt eine Anordnung, bei der in Verbindung mit einem gleichzeitig
als Hilfsturbinenlaufrad dienenden Pumpenlaufrad zwei einzeln einstellbare Leitapparate
vorgesehen sind.
Bei der in Abb. i gezeigten Anlage ist die Hilfswasserturbine
12, welche beim Inbetriebsetzen der Anlage vor einem nicht gezeigten, mit der Welle
3 starr verbundenen Elektromotor in Tätigkeit gesetzt wird, zum Zwecke, den großen
Anfahrwiderstand zu überwinden, und wieder außer Tätigkeit gesetzt wird, sobald
der Motor unter Strom steht, außen als zweiter Schaufelkranz an das Pumpenlaufrad
i i angefügt. Der von der Hilfswasserturbine 12 und dem Pumpenlaufrad i i gebildete
Radkörper ist durch eine Zwischenwand 13 in einen Durchlaß für das Turbinenbetriebswasser
und einen Durchlauf für das Pumpenbetriebswasser unterteilt. In Verbindung mit dem
Turbinendurchlaß ist eine Leitvorrichtung 14 und in Verbindung mit dem Pumpendurchlaß
eine Leitvorrichtung 15 vorgesehen. Jede der voneinander getrennten Leitvorrichtungen
14, 15 ist mit Drehschaufeln ausgerüstet. Die Drehschaufeln der Leitvorrichtung
14 befinden sich für gewöhnlich in ihrer Schlußstellung; sie werden nur beim Inbetriebsetzen
der Anlage geöffnet, um ein Durchströmen von Wasser in Richtung der Pfeile T durch
das Turbinenlaufrad 12 zu ermöglichen. Sobald der Radkörper 12, 13 in Drehung versetzt
und nachdem auch noch der nicht gezeigte Motor unter Strom gesetzt worden ist, werden
die Schaufeln der Leitvorrichtung 14 wieder geschlossen, so daß dann nur noch Wasser
in Richtung der Pfeile P durch das Laufrad i i strömt und dieses als Pumpenlaufrad
wirkt.
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In Abb. 2 und 3 bezeichnet 16 ein Pumpenlaufrad, in Verbindung mit
dem eine Leitvorrichtung mit drehbaren Leitschaufeln 17 vorgesehen ist. Die Leitschaufeln
17 können so verdreht werden, daß j e nach ihrer Lage mit dem Laufrad 16 entweder
ein Pumpen- oder Turbinenbetrieb möglich ist. Das Pumpenlaufrad 16 bildet also hier
selbst das Laufrad der Hilfswasserturbine. Wie gezeigt, sind die drehbaren Leitschaufeln
17 derart ausgebildet, daß beim Übergang auf den Turbinenbetrieb sie sich in Richtung
der Schließbewegung für den Pumpenbetrieb über ihre Schließstellung weiter hinaus
bewegen lassen. Zwischen dem Laufrad 16 und der Leitvorrichtung ist noch ein verstellbarer
Ringschieber 161 vorgesehen.
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Für das Anlassen der Pumpe werden die Schaufeln 17 in die Lage T (Abb.
3) gedreht; es kann dann Wasser in Richtung der Pfeile t durch die Leitvorrichtung
und das_ Laufrad 16 fließen, wobei letzteres, sobald das vom Wasser ausgeübte
Drehmoment einen bestimmtenWert erreicht, anfängt, sich imUhrzeigerdrehsinn zu drehen.
Der nicht gezeigte, zum Antreiben des Pumpenlaufrades 16 dienende Motor wird hierauf
zu einem geeigneten Zeitpunkt unter Strom gesetzt, worauf der Schieber 161 gesenkt
wird, so daß kein Wasser mehr durch das Laufrad i6 hindurchströmen kann. Hierauf
werden die Leitschaufeln 17 aus der Lage T in die Lage P (Abb. 3) verdreht und dann
wird der Schieber 161 wieder gehoben; das vom Motor angetriebene Laufrad 16 fördert
nun Wasser in Richtung der Pfeile p. .
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Damit bei einer solchen Bauart genügend lange Leitschaufeln vorgesehen
und derartige Schaufeln trotzdem von der einen Endlage ohne sich gegenseitig zu
stören in die andere verdreht werden können, kann die Anordnung so getroffen sein,
daß j e zwei benachbarte Schaufeln zwei verschiedenen Systemen angehören, die sich
einzeln zu verschiedenen Zeitpunkten betätigen lassen.
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Der in Abb. 2 und 3 gezeigte Ringschieber 161 kann in gewissen Fällen
entbehrt «.erden, insbesondere, wenn beim Drehen der Schaufeln 17 hydraulische Stöße
gegen diese Schaufeln vermieden werden.
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In Abb. 4 ist eine Anordnung gezeigt, bei der in Verbindung mit einem
gleichzeitig das Laufrad der Hilfswasserturbine bildenden Pumpenlaufrad 2o zwei
Leitvorrichtungen 21 und 22 vorgesehen sind, von denen jede verdrehbare Schaufeln
aufweist. Die Anordnung ist dabei eine solche, daß die Schaufeln der zwei Leitvorrichtungen
21, 22 unabhängig voneinander verstellt werden können. Vor dem Inbetriebsetzen der
Pumpe werden die Schaufeln der Leitvorrichtung 21 in die Schlußstellung gebracht
und nur die Schaufeln der Leitvorrichtung 22 geöffnet, so daß einzig dem inneren
Teil des Laufrades-2o durch die Leitvorrichtung 22 hindurchWasser zufließt. Diese
Wassermenge genügt, um das Rad 2o und den mit demselben starr gekuppelten, nicht
gezeigten Elektromotor in Umlauf zu setzen. Ist letzteres der Fall, so werden die
Schaufeln 22 in die Schlußstellung gebracht und die Schaufeln 21 geöffnet, so daß
dann das Laufrad 2o als Pumpenlaufrad wirken und Wasser in Richtung des Pfeiles
P fördern kann. Zweckmäßig wird die Anordnung so getroffen, daß. eine solche Verstellung
der Schaufeln der Leitvorrichtung 22 möglich ist, daß auch diese Schaufeln, nachdem
das Laufrad 2o anfängt Wasser in Richtung des Pfeiles P zu fördern, als Pumpenleitvorrichtung
wirken. Auch hier wird die zusätzliche Enjrgiequelle vom Pumpenlaufrad 2o selbst
un der besonderen Leitvorrichtung 22 gebildet.
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Bei Anordnungen mit zwei Leitvorrichtungen 21, 22 kann die Ausbildung
auch so sein, daß sich nur ein Teil der Schaufeln 22 unabhängig von den Schaufeln
2i verdrehen, läßt, während vom Rest der Schaufeln 22 je eine
mit
einer Schaufel 21 zu einem Ganzen vereinigt ist. Für das Anlassen sind dann nur
die einzeln verstellbaren Schaufeln 22 zu betätigen; die übrigen Schaufeln 22 können
bei dieser Anordnung so ausgebildet werden, daß sie beim normalen Betrieb, d. h.
beim Pumpenbetrieb, mit bestem Wirkungsgrad zu arbeiten gestatten.
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In allen beschriebenen Fällen ist es für das Wesen der Erfindung unwesentlich,
ob der Motor bei Betriebstourenzahl oder schon bei niedrigerer Tourenzahl unter
Strom gesetzt wird. Da jedoch Untersuchungen gezeigt haben, daß es bei Motor-Pumpenaggregaten
möglich ist, die Ausbildung der verschiedenen Teile so zu gestalten, daß in einem
bestimmten Zeitpunkt das Drehmoment einen minimalen Wert aufweist, so ist es bei
Anlagen der beschriebenen Art zweckmäßig, den zum Antreiben derPumpe dienendenMotor
in dem Augenblick einzuschalten, in dem das Drehmoment den betreffenden Minimalwert
aufweist.
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Um das Anlassen zu erleichtern, können zweckmäßig in an sich bekannter
Weise Mittel zum Einführen von Druckwasser in den der Einlaßseite des Pumpenrades
zugewandten Spaltraum vorgesehen sein, um beim Anlassen den Achsschub des Läufers
des Motor-Pumpenaggregates auszugleichen.