DE1028948B

DE1028948B - Axial flow turbine or pump with adjustable impeller blades

Info

Publication number: DE1028948B
Application number: DEF11229A
Authority: DE
Inventors: Arno Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-04-30
Filing date: 1953-03-03
Publication date: 1958-04-24

Description

Axial durchströmte Turbine oder Pumpe mit verstellbaren Laufradschaufeln Die Erfindung betrifft eine axial durchströmte Turbine oder Pumpe mit verstellbaren Laufradschaufeln für entgegengesetzte Durchströmrichtungen.Axial flow turbine or pump with adjustable impeller blades The invention relates to an axially flow-through turbine or pump with adjustable Impeller blades for opposite flow directions.

Ziel der Erfindung ist es, die Turbine bzw. Pumpe so zu gestalten, daß sie bei beiden Anströmrichtungen mit dem gleichen Wirkungsgrad arbeiten kann.The aim of the invention is to design the turbine or pump in such a way that that it can work with the same efficiency in both directions of flow.

Um den Bedingungen des wechselseitigen Betriebes, d. h. der Anströmung der Turbine bzw. der Pumpe in entgegengesetzten Fließrichtungen, und des wahlweisen Turbinen- oder Pumpenbetriebes zu genügen, wurden beispielsweise schon Kraftwerke bzw. Pumpenstationen vorgeschlagen, bei denen die verwendeten Pumpen- bzw. Turbinenaggregate mit einer Einlaufspirale und zwei Triebwasserführungsrohren oder mit zwei entgegengesetzt angeordneten Maschinen so versehen sind, daß das Maschinenaggregat aus verschiedenen Richtungen angeströmt werden kann.To meet the conditions of mutual operation, i. H. the flow the turbine or the pump in opposite directions of flow, and the optional Turbine or pump operation, for example, have already been used in power plants or pump stations proposed in which the pump or turbine units used with an inlet spiral and two headrace pipes or with two opposing arranged machines are provided so that the machine unit from different Directions can be flown against.

Für den abwechselnden Pumpen- oder Turbinenbetrieb, wie er z. B. in Pumpspeicherkraftwerken verlangt wird, werden eine Pumpe, die Turbine und der Generator zu einem Maschinenaggregat zusammengebaut. Nach Bedarf -wird die elektrische Maschine als Motor oder als Generator benutzt und mit der Pumpe bzw. mit der Turbine gekuppelt. Beide hydraulische Maschinen haben ihre eigenen Zu- und Abläufe sowie ihre eigenen Lager und Abschlußorgane.For the alternating pump or turbine operation, as z. Am Pumped storage power plants are required to have a pump, the turbine and the generator assembled into a machine unit. As needed -will the electric machine used as a motor or generator and coupled to the pump or turbine. Both hydraulic machines have their own inlets and outlets as well as their own Camp and closure organs.

Es ist auch bekannt, daß zu diesem Zweck Axialturbinen oder -pumpen, z. B. die sogenannten Unterwasserkraftwerksturbinen (auch Rohrturbinen), verwendet werden können, indem diese als komplette Maschinenaggregate gekapselt in einem das Aggregat tragenden Teil des Wasserführungsrohres so eingebaut sind, d.aß sie um eine Drehachse in die entgegengesetzte Anströmrichtung geschwenkt werden können.It is also known that axial turbines or pumps, z. B. the so-called underwater power plant turbines (also bulb turbines) are used can be encapsulated as complete machine units in a das Unit-bearing part of the water pipe are installed in such a way that they are around an axis of rotation can be pivoted in the opposite direction of flow.

Mit der schwenkbaren Anordnung in einer Drehvorrichtung kann das Aggregat wahlweise als Turbine oder Pumpe verwendet werden. Es wird so in die entsprechende Anströmrichtung gedreht und dort verankert, daß in der jeweiligen Betriebsstellung die Leitradschaufeln, bezogen auf die entsprechende Fließrichtung des Triebmittels, vor bzw. hinter dem Laufrad liegen. Es kann auf diese Weise entweder Turbinen- oder Pumpenbetrieb in beiden Richtungen stattfinden.With the pivotable arrangement in a rotating device, the unit can be used either as a turbine or a pump. It will be so in the appropriate Direction of flow rotated and anchored there that in the respective operating position the stator blades, based on the corresponding direction of flow of the propellant, lie in front of or behind the impeller. It can be either turbine or Pump operation can take place in both directions.

Es ist ferner bekannt, eine axiale Strömungsmaschine für zwei Durchströmrichtungen nicht in einer Drehvorrichtung unterzubringen, sondern sie mit je einem Leitrad vor und hinter dem Laufrad zu versehen.It is also known, an axial flow machine for two flow directions not to be accommodated in a rotating device, but each with a guide wheel to be provided in front of and behind the impeller.

Bei den ersteren Arten der erwähnten Kraftwerksanlagen wird der maschinelle und bauliche Aufwand durch die doppelte Anordnung von Triebwasserführungsrohren oder besonders durch den Einbau von wechselweise entgegengesetzt arbeitenden Maschinenaggregaten sehr groß. Dadurch ist die Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage unter Umständen nicht gewährleistet.In the case of the former types of power plants mentioned, the mechanical and structural effort due to the double arrangement of headrace pipes or especially through the installation of machine units that work alternately in opposite directions very large. As a result, the overall system may not be economically viable guaranteed.

Mit der Anwendung von Axialturbinen oder -pumpen in einer Schwenkvorrichtung ist zwar schon eine gewisse Wirtschaftlichkeit der Anlage gegeben. Sie stellt jedoch in gewissen Fällen, z. B. bei Unterwasserkraftwerken mit niedrigem Kraftwerkskörper oder bei Kraftanlagen mit niederem Gefälle überhaupt, eine konstruktive und vereinzelt betriebliche Behinderung dar. Trotzdem könnten in diesen Fällen für den Turbinen- wie auch für den Pumpenbetrieb sowohl in der einen als auch in der entgegengesetzten Fließrichtung die gleichen Wirkungsgrade und Betriebsleistungen garantiert werden.With the use of axial turbines or pumps in a swivel device there is a certain profitability of the system. She poses, however in certain cases, e.g. B. in underwater power plants with low power plant body or in the case of power plants with a low gradient at all, a constructive and isolated one operational hindrance. Nevertheless, in these cases, the turbine as well as for the pump operation in one as well as in the opposite In the direction of flow, the same efficiencies and operating performance can be guaranteed.

Eine axiale Strömungsmaschine mit zwei Leitapparaten und einem in der Mitte zwischen den Leitapparaten angeordneten Laufrad kann zwar fest im Kraftwerkskörper angebracht sein und braucht bei wahlweiser wechselseitiger Anströmung und Betriebsverwendung nicht in ihrer Gesamtheit gedreht zu werden. Sie hat aber den Nachteil eines geringeren Gesamtwirkungsgrades, da ständig einer der beiden Leitapparate bei wechselseitiger Anströmung jeweils in einer Richtung störend wirkt.An axial flow machine with two diffusers and one in The impeller arranged in the middle between the diffusers can indeed be fixed in the power plant body be appropriate and needs with optional alternating flow and operational use not to be rotated in its entirety. But it has the disadvantage of a smaller one Overall efficiency, since one of the two diffusers is always used alternately Incoming flow has a disruptive effect in one direction.

Bei Schleuderpumpen, die mit wechselnder Förderrichtung arbeiten, ist man den aufgezeigten Mängeln der beschriebenen Anordnungen in der Weise begegnet, daß man die Pumpe mit zwei unabhängig voneinander drehbaren Laufrädern ausgebildet hat, die so betrieben werden, daß das jeweils stillstehende Rad als Nachleitrad für die zu fördernde, Flüssigkeit dient. Bei dieser Anordnung wird jedoch die Flüssigkeit zwischen dem Laufrad und dem Nachleitrad um 180° umgelenkt, wodurch naturgemäß ein erheblicher Förderverlust bedingt ist. Als Turbine ist diese Maschine außerdem nicht verwendbar. Andererseits ist bereits vorgeschlagen worden, eine Rohrturbine mit zwei unabhängig voneinander umdrehbaren, in Strömungsrichtung unmittelbar aufeinanderfolgenden Laufrädern auszurüsten, von denen jedes mit einem Teil der elektrischen Maschine, nämlich dem Stator bzw. dem Rotor, verbunden ist. Jedoch ist die vorgeschlagene Anordnung weder für einen Betrieb mit wechselseitiger Anströmung noch als Pumpe mit wechselnder Förderrichtung vorgesehen oder geeignet.For centrifugal pumps that work with alternating conveying directions, the identified shortcomings of the described arrangements have been addressed in such a way that that the pump is designed with two independently rotatable impellers which are operated in such a way that the respective stationary wheel acts as a guide wheel for the liquid to be pumped. With this arrangement, however, the liquid deflected by 180 ° between the impeller and the guide wheel, which naturally results in a considerable loss of funding is caused. As a turbine, this machine is also not usable. On the other hand, it has already been proposed a Bulb turbine with two independently rotatable, directly in the direction of flow to equip successive impellers, each with a part of the electrical machine, namely the stator or the rotor, is connected. However the proposed arrangement is neither for operation with alternating flow still intended or suitable as a pump with alternating delivery direction.

Die aufgezeigten Nachteile der bekannten Anordnungen vermeidet die nach der Erfindung ausgebildete Strömungsmaschine.The indicated disadvantages of the known arrangements avoids the designed according to the invention turbo machine.

Gemäß der Erfindung ist eine axial durchströmte Turbine oder Pumpe mit verstellbaren Laufradschaufeln für entgegengesetzte Durchströmrichtungen mit zwei in an sich bekannter Weise unabhängig voneinander umdrehbaren, in Strömungsrichtung unmittelbar aufeinanderfolgenden Laufrädern ausgerüstet, von denen jeweils das dem Zulauf nächstliegende Laufrad in an sich bekannter Weise feststellbar ist und für das andere Laufrad als Leitrad dient, wobei die Schaufeln mit einem Verstellmechanismus versehen sind, der in an sich ebenfalls bekannter Weise eine Verstellung der Schaufeln um 180° gestattet.According to the invention, there is an axially flowed through turbine or pump with adjustable impeller blades for opposite flow directions with two independently rotatable in a manner known per se, in the direction of flow Equipped directly consecutive wheels, each of which the Inflow closest impeller can be determined in a known manner and for the other impeller serves as a stator, the blades with an adjustment mechanism are provided, which is also known per se an adjustment of the blades allowed by 180 °.

Für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens sind vielerlei Ausführungen möglich. Praktisch kommen hierfür alle bekannten axial durchflossenen Turbinenarten in Betracht. So können z. B. die beiden Laufräder in an sich bekannter Weise in in einem Führungsrohr für das Strömungsmittel abgestützten Lagerböcken gelagert sein und mit einer beiden Laufrädern gemeinsamen, vom Strömungsmittel umflossenen elektrischen oder mechanischen Maschine in an sich bekannter Weise einen zu einer Baueinheit vereinigten Maschinensatz bilden.There are many designs for realizing the idea of the invention possible. Practically all known types of axially flowed turbines are used for this into consideration. So z. B. the two wheels in a known manner in stored in a guide tube for the fluid supported bearing blocks be and shared with one of the two impellers, around which the fluid flows electrical or mechanical machine in a known manner one to one Form unit united machine set.

Andererseits kann es vorteilhaft sein, was schon für Einrad-Strömungsmaschinen vorgeschlagen wurde, die Turbinennabe beiderseits der beiden Laufräder erweitert auszubilden. Zusammen mit der in jeder der beiden Nabenhälften eingebauten elektrischen Maschine bildet jedes Laufrad dann mit dieser einen zu einer Baueinheit vereinigten Maschinensatz.On the other hand, it can be advantageous, which is already the case for unicycle turbomachines it was proposed to expand the turbine hub on both sides of the two impellers to train. Together with the electrical one built into each of the two hub halves Machine then forms each impeller combined with this one to form a structural unit Machine set.

Eine andere Ausführungsform ergibt sich, wenn die beiden Laufräder, die gleichfalls in an sich bekannter Weise in in einem Führungsrohr für das Strömungsmittel abgestützten Lagerböcken gelagert sind, an ihrem Umfang mit Außenkränzen versehen sind, die den bewegten Teil einer vom Strömungsmittel durchflossenen elektrischen Maschine tragen.Another embodiment results when the two wheels, also in a known manner in a guide tube for the fluid supported bearing blocks are stored, provided on their circumference with outer rings are, which are the moving part of an electrical flow through which the fluid flows Carry machine.

Es liegt im Sinne der Erfindung, in beiden Fällen die Laufräder mit der elektrischen oder mechanischen Maschine, mit der sie zusammenwirken, in an sich bekannter Weise baulich so eng zusammenzufassen, daß sie mit dieser einen zu einer Baueinheit vereinigten Maschinensatz bilden. Die bauliche Zusammenfassung der Laufräder mit der elektrischen oder mechanischen Maschine entspricht in besonderer Weise dem Erfordernis, daß die Laufräder wechselweise mit der elektrischen oder mechanischen Maschine gekuppelt werden müsen, um allen Bedingungen der wechselseitigen Anströmung und den beiden Betriebsweisen als Pumpe bzw. Turbine zu genügen.It is within the meaning of the invention, the impellers with in both cases the electrical or mechanical machine with which they interact, in itself As is known, structurally so closely that they become one with this one Form unit united machine set. The structural summary of the impellers with the electrical or mechanical machine corresponds in a special way to that Requirement that the impellers alternate with the electrical or mechanical Machine must be coupled to meet all conditions of mutual flow and to satisfy the two modes of operation as a pump or turbine.

Gerade im Hinblick auf die Möglichkeit einer Zusammenfassung zu einer geschlossenen Baueinheit unterscheidet sich der nach der Erfindung ausgebildete Maschinensatz vorteilhaft von allen bisherigen Anordnungen für einen Turbinenbetrieb mit wechselseitiger Anströmung bzw. einem Pumpenbetrieb mit wechselnder Förderrichtung. Gegenüber den bekannten Turbinen ermöglicht die nach der Erfindung ausgebildete Doppelradturbine eine Vereinfachung des Kraftwerkkörpers bei gleichzeitig geringsten Abmessungen desselben. So ist die Doppelradturbine in besonderem Maße für den Einbau im die als Unterwasserkraftwerk bekanntgewordenen Wehrkraftwerke, aber auch zum Einbau in Hochdruckleitungen geeignet.Especially with regard to the possibility of a summary into one closed structural unit differs from that formed according to the invention Machine set advantageous from all previous arrangements for turbine operation with alternating flow or a pump operation with alternating flow direction. Compared to the known turbines, the one designed according to the invention enables Double wheel turbine a simplification of the power plant body while at the same time the least Dimensions of the same. The twin-wheel turbine is particularly suitable for installation in the weir power plants that have become known as underwater power plants, but also for Suitable for installation in high pressure lines.

Die Anordnung zweier Laufräder und deren wahlweise Verwendung als Laufrad bzw. Leitrad gestattet, in kürzester Frist von der einen Betriebsweise in die andere überzugehen.The arrangement of two wheels and their optional use as Impeller or idler allowed to switch from one mode of operation in the shortest possible time to pass the other.

So ist es beispielsweise bei der nach der Erfindung ausgebildeten Turbine möglich, vom Turbinenbetrieb auf einen Pumpenbetrieb überzugehen, indem lediglich die Schaufeln eines der beiden Laufräder umgestellt werden. Selbstverständlich bringt die Vereinigung der hydraulichen Erfordernisse für einen Turbinenbetrieb mit wechselseitiger Anströmung und einen Pumpenbetrieb mit wechselnder Förderrichtung in einem Maschinensatz auch erhebliche wirtschaftliche Vorteile für den Maschinensatz selbst. Die einfache sowie gedrängte Konstruktion bedingt relativ niedrige Herstellungskosten.This is the case, for example, with the one designed according to the invention Turbine possible to switch from turbine operation to pump operation by only the blades of one of the two impellers need to be moved. Of course brings together the hydraulic requirements for turbine operation with alternating flow and a pump operation with alternating flow direction in one machine set also considerable economic advantages for the machine set itself. The simple and compact construction requires relatively low manufacturing costs.

Als Anwendungsgebiete kommen für die nach der Erfindung ausgebildete Doppelradturbine Pumpspeicherwerke und vor allen Dingen Gezeitenkraftwerke in Betracht. Gerade bei der letzteren sind die möglichen Gefällshöhen begrenzt, und es ist deshalb die gedrängte Zusammenfassung der hydraulischen Bauteile in einer Maschineneinheit von ganz besonderem Vorteil.As areas of application come for those trained according to the invention Double wheel turbine pumped storage plants and above all tidal power plants into consideration. With the latter in particular, the possible gradients are limited, and that's why it is the compact combination of the hydraulic components in one machine unit of particular advantage.

Für die Verwendung bei Gezeitenkraftwerken bringt die nach der Erfindung ausgebildete Doppelradturbine noch einen weiteren Vorteil, da es ohne zusätzlichen Aufwand möglich ist, die Schaufeln der beiden Laufräder derart umzustellen, daß die Turbine auch als Durchlaß, Leerschuß od. dgl. für das Triebmittel betrieben werden kann.For use in tidal power plants brings the according to the invention trained twin wheel turbine yet another advantage, since it is without additional Effort is possible to adjust the blades of the two impellers in such a way that the turbine also operated as a passage, empty shot or the like for the propellant can be.

Betrieblich sind bei der Doppelradturbine Umkupplungen zwischen den Laufrädern und der mit diesen zusammenlvirkenden elektrischen oder mechanischen Maschine vorzunehmen, indem z. B. die Laufräder wechselweise mit dem feststehenden Naben- oder Gehäuseteil gekuppelt werden müssen. Hierfür werden zweckmäßigerweise Schleifkupplungen bzw. Schleifbremsen vorgesehen, die so ausgebildet sind, daß der Übergang der Umlaufgeschwindigkeit der Räder auf die des jeweils mit diesen zu kuppelnden Teiles weich erfolgen kann. Vorzugsweise wird man diese Schleifkupplungen bzw. Schleifbremsen hydraulisch betätigen.Operationally, in the twin wheel turbine, there are recouplings between the Impellers and the electrical or mechanical interacting with them Make machine by z. B. the wheels alternate with the stationary Hub or housing part must be coupled. For this purpose, it is advisable Sliding clutches or grinding brakes are provided, which are designed so that the Transition of the rotational speed of the wheels to that of the one to be coupled with them Part can be done soft. These slip clutches or slip brakes are preferably used operate hydraulically.

Die Zeichnung erläutert den Erfindungsgedanken und gibt mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung wieder. Es zeigt Fig. 1 eine axial durchflossene Doppelradturbine mit vom Triebwasser durchflossenem Generator, Fig. 2 bis 8 eine schematische Darstellung der wechselseitigen Funktion der Laufräder als Leit-bzw. Laufrad bei Turbinen- und Pumpenbetrieb sowie als Durchlaß, Fig. 9 die Verbindung einer elektrischen Maschine mit den beiden Laufrädern einer axial durchflossenen Doppelradturbine mit vom Triebwasser durchflossenem Generator, Fig. 10 die wechselweise Kupplung des Rotors der elektrischen Maschine einer axial durchflossenen Doppelradturbine mit wasserdurchflossenem Generator mit einem der beiden Laufräder, Fig. 11 eine axial durchflossene Doppelradturbine mit beiderseitig erweiterter Turbinennabe und einem oder je einem vom Triebwasser umflossenen Generator, Fig. 12 eine Anordnung für eine Doppelradturbine mit einem in der einseitig erweiterten Turbinennabe angeordneten Generator, Fig. 13 eine axial durchflossene Doppelradturbine mit außerhalb des Triebmittelführungsrohres liegenden elektrischen oder mechanischen Maschinen, Fig. 14 ein Beispiel für die Anordnung von Schleifkupplungen bzw. Schleifbremsen bei einer Doppelradturbine.The drawing explains the idea of the invention and gives several exemplary embodiments of the invention again. 1 shows an axially flowed through double wheel turbine with a generator through which the headwater flows, FIGS. 2 to 8 show a schematic representation the mutual function of the impellers as a guide or. Impeller at turbine and Pump operation as well as a passage, Fig. 9 the connection of an electrical machine with the two impellers of an axially flown through double wheel turbine with the headwater flowed through generator, Fig. 10 the alternating coupling of the rotor of the electrical Machine of an axially traversed twin-wheel turbine with a generator traversing water with one of the two running wheels, FIG. 11 an axially flowed through double wheel turbine with a turbine hub extended on both sides and a or one each generator surrounded by headwater, FIG. 12 shows an arrangement for a twin-wheel turbine with a generator arranged in the turbine hub expanded on one side, Fig. 13 an axially traversed twin-wheel turbine with outside of the propellant guide tube lying electrical or mechanical machines, Fig. 14 an example of the Arrangement of slip clutches or slip brakes in a twin wheel turbine.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht aus einem axial angeströmten, als Pumpe oder Turbine verwendbaren Maschinensatz mit zwei Laufrädern 1 und 2, die beide in der mittels Stützenschaufeln 4, 4' zentrisch in den Wasserführungsrohrteilen 5, 5' gehaltenen Turbinennabe 3, 3' gelagert sind, und einer als Außenläufer ausgebildeten, die Laufräder konzentrisch umgebenden elektrischen Maschine 6, die von einem Gehäuse 6' abgedeckt ist. An die Außenkränze 7, 7' der Laufräder 1 und 2 schließen sich beiderseitig die im Mauerwerk 8, 8' verankerten Wasserführungsrohrteile 5, 5' an. An den Spaltstellen 9, 9' zwischen den Außenkränzen und Wasserrohrteilen sind in üblicher Weise Spaltabdichtungseinrichtungen mit den zugehörigen Fangschalen für die Abführung des an diesen Stellen durchtretenden Spaltwassers vorgesehen. Ferner ist in dem Spalt 10 zwischen den beiden Außenkränzen 7, 7' eine Dichtung vorzusehen. Die Ausbildung der Dichtung kann beliebiger Art sein.The embodiment according to FIG. 1 consists of an axially flowed machine set which can be used as a pump or turbine and has two impellers 1 and 2, both of which are mounted in the turbine hub 3, 3 'held centrally in the water pipe parts 5, 5' by means of support blades 4, 4 ' are, and designed as an external rotor, the impellers concentrically surrounding electrical machine 6, which is covered by a housing 6 '. The water pipe parts 5, 5 'anchored in the masonry 8, 8' adjoin the outer rims 7, 7 'of the running wheels 1 and 2 on both sides. At the gap points 9, 9 'between the outer rings and water pipe parts, gap sealing devices with the associated catching shells are provided in the usual way for the discharge of the gap water passing through at these points. Furthermore, a seal is to be provided in the gap 10 between the two outer rims 7, 7 '. The formation of the seal can be of any type.

Als Abschlußorgane sind Drosselklappen 11, 11' vorgesehen, die drehbar im Mauerwerk 8, 8' der Wasserführung gelagert sind.Throttle valves 11, 11 ', which can be rotated, are provided as closing organs are stored in the masonry 8, 8 'of the water supply.

Die beiden Laufräder 1 und 2 sind so angeordnet, daß erfindungsgemäß jeweils eines der beiden in einer bestimmten Lage festgestellt werden und als Leitrad für das andere wirken kann.The two wheels 1 and 2 are arranged so that according to the invention each one of the two can be determined in a certain position and as a guide wheel can work for the other.

Zu diesem Zweck sind die in Form und Abmessungen übereinstimmenden Schaufeln der beiden Laufräder 1 und 2 in den Laufkränzen so um Zapfen. drehbar gelagert, daß ihre Winkellage um mindestens 180° geändert und in der gewünschten Stellung festgehalten werden kann.For this purpose, the shapes and dimensions are the same Shovels of the two running wheels 1 and 2 in the running rings so around pegs. rotatable stored that their angular position changed by at least 180 ° and in the desired Position can be held.

Die verschiedenen Winkellagen der Schaufeln sind in Fig. 8 veranschaulicht, wobei a der Gesamtverstellwinkel ist.The various angular positions of the blades are illustrated in Fig. 8, where a is the total adjustment angle.

Die Schaufeln werden im Turbinenbetrieb beim Wechsel der Funktion der beiden Laufräder um den Winkel ß umgestellt, wobei ca die Stellung der Schaufel als Leitrad und cd die Stellung als Laufrad bedeutet.The blades are in turbine operation when changing the function of the two impellers switched by the angle ß, with approx. the position of the blade as idler and cd means the position as impeller.

Im Pumpenbetrieb mit wechselseitiger Förderrichtung werden die Schaufeln aus der Winkellage b in die Winkellage b' um den Winkel y verstellt.In the pump operation with alternating conveying direction, the blades are moved from the angular position b into the angular position b ' by the angle y .

Für den Betrieb als Durchlaß oder Leerschuß mit wechselseitiger Fließrichtung werden die Schaufeln in die Stellung c und c' gebracht.For operation as a passage or empty section with alternating flow directions the blades are brought into position c and c '.

Die Wirkung der Winkellagenverstellung veranschaulichen die Fig. 2 bis 7.The effect of the angular position adjustment is illustrated in FIG. 2 to 7.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die Betriebsweise als Turbine. Bei der Stellung nach Fig.2 wirkt das Laufrad2 als Leitrad, während nach Fig. 3 bei entgegengesetzter Anströmung des Betriebswassers das Laufrad 1 als Leitrad dient. Die Anströmung des Betriebswassers ist jeweils durch die Pfeile P und die Drehrichtung jeweils durch den Pfeil R angedeutet.FIGS. 2 and 3 show the mode of operation as a turbine. At the position According to Figure 2, the impeller 2 acts as a stator, while according to Fig. 3 with the opposite Inflow of the process water the impeller 1 serves as a stator. The flow of the Process water is indicated by the arrows P and the direction of rotation in each case the arrow R indicated.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Arbeitsweise als Pumpe, wobei die Pfeile R wieder die Drehrichtung angeben.4 and 5 show the operation as a pump, the arrows R again indicate the direction of rotation.

Die Fig.6 und 7 geben die Schaufelstellung für den Fall wieder, daß die Strömungsmaschine als Durchlaß oder Leerschuß betrieben wird.6 and 7 show the blade position again in the event that the turbomachine is operated as a passage or empty section.

Bei der Ausführung nach Fig. 9 ist der Anker 6" einer elektrischen Maschine mit dem Laufradaußenkranz 7' über eine entsprechende Tragkonstruktion 12 so verbunden, daß der Anker mit dem Außenkranz 7' des Laufrades 2 (Fig. 1) umläuft, wenn dieses Rad als Laufrad wirkt.In the embodiment according to FIG. 9, the armature 6 ″ is an electrical one Machine with the impeller outer rim 7 'via a corresponding support structure 12 connected so that the armature rotates with the outer rim 7 'of the impeller 2 (Fig. 1), when this wheel acts as an impeller.

Der Ständer 6"' der elektrischen Maschine ist unmittelbar durch einen Tragflansch 13 mit dem Außenkranz 7des anderen Laufrades 1 verbunden und läuft mit diesem um, wenn das Rad 1 als Laufrad verwendet wird.The stator 6 "'of the electrical machine is directly connected by a support flange 13 to the outer rim 7 of the other impeller 1 and rotates with this when the wheel 1 is used as an impeller.

Die Verbindung der Turbine bzw. der Pumpe mit der elektrischen Maschine kann auch so erreicht werden, daß der Ständer 6" (Fig. 10) der elektrischen Maschine an dem feststehenden Gehäuse 6' (Fig. 1 und 10) befestigt ist, während der Rotor 16 abwechselnd mit dem einen oder dem anderen Laufradaußenkranz durch eine besondere Kupplungseinrichtung verbunden wird. Für diese Kupplungseinrichtung kann eine bekannte Anordnung verwendet werden.The connection of the turbine or the pump with the electrical machine can also be achieved in such a way that the stator 6 ″ (FIG. 10) of the electrical machine is attached to the fixed housing 6 '(Fig. 1 and 10), while the rotor 16 alternating with one or the other impeller outer rim with a special one Coupling device is connected. A known one can be used for this coupling device Arrangement can be used.

Eine geeignete Kupplung, die nicht Gegenstand der Erfindung ist, zeigt Fig. 10. Diese besitzt mehrere gleichmäßig über die Innenseite des Rotors 16 verteilte exzentrische Rollen 14, 14', die mittels an ihnen vorgesehener Hebel 15, 15' verstellt werden können und den Rotor genau zentrisch auf dem Außenkranz 7 oder 7' des jeweiligen Laufrades lagern. Die Verbindung ist so gestaltet, daß sie bei Kraftabgabe ständig fester wird. Sobald der Rotor 16 fest mit dem einen der beiden Laufkränze 7 oder 7' gekuppelt ist, kann das andere Laufrad gelöst und festgestellt werden. In Fig. 10 befinden sich die Rollen 14 in Klemmstellung und verbinden den Außenkranz 7' des Laufrades 2 mit dem Rotor 16.A suitable coupling, which is not the subject of the invention, is shown in FIG. 10. This has several eccentric rollers 14, 14 'evenly distributed over the inside of the rotor 16, which can be adjusted by means of levers 15, 15' provided on them, and the rotor Store exactly centered on the outer rim 7 or 7 'of the respective impeller. The connection is designed in such a way that it becomes steadily tighter when force is applied. As soon as the rotor 16 is firmly coupled to one of the two running rings 7 or 7 ', the other running wheel can be released and locked. In FIG. 10, the rollers 14 are in the clamping position and connect the outer rim 7 ′ of the impeller 2 to the rotor 16.

Ein anderes Beispiel derAnordnung der elektrischen Maschine und der aus zwei Laufrädern bestehenden Strömungsmaschine zeigt Fig. 11.Another example of the arrangement of the electric machine and the FIG. 11 shows a flow machine consisting of two impellers.

Die Nabenkörper 17 und 17' sind bei diesem Ausführungsbeispiel so stark erweitert, daß in ihnen Generatoren normaler Bauart untergebracht werden können. In dem Mittelstück des Wasserführungsrohres 19, das zwischen den beiden Mauerwerken 8, 8' eingespannt ist, sind die beiden Laufräder 1 und 2 ähnlich wie bei dem Beispiel nach Fig.1 zwischen den beiden Stützschaufelringen 4, 4' so angeordnet, daß jeweils eines nach Stillsetzung die Wirkung eines Leitrades übernimmt.The hub bodies 17 and 17 'are like this in this exemplary embodiment greatly expanded so that generators of normal design can be accommodated in them. In the middle of the water pipe 19, which is between the two masonry 8, 8 'is clamped, the two wheels 1 and 2 are similar to the example according to Figure 1 between the two support blade rings 4, 4 'so arranged that each one takes over the effect of a guide wheel after it has been shut down.

Die Erweiterung der beiden Turbinennaben 17, 17' hat noch den Vorteil, daß die Laufräder der Maschine geschützt sind, da die Naben gleichzeitig als Wellenbrecher dienen. Dies ist besonders für dieVerwendung der Maschinenaggregate in Ebbe- und Flutanlagen, die starken Meeresströmungen ausgesetzt sind, von Bedeutung.The expansion of the two turbine hubs 17, 17 'also has the advantage that the wheels of the machine are protected, as the hubs also act as breakwaters to serve. This is especially for the use of the machine units in ebb and flow Flood systems exposed to strong ocean currents are important.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 zeigt, , daß alle zum Betrieb der elektrischen Maschine notwendigen Teile in der nur auf einer Seite der Anlage erweiterten Turbinennabe untergebracht werden können.The embodiment of Fig. 12 shows that all are for operation the necessary parts of the electrical machine in only one side of the system extended turbine hub can be accommodated.

Die erweiterte Nabe 17 ist ähnlich wie bei Fig. 11 im Mauerwerk 8 abgestützt, während eine am Laufrad 2 sich anschließende Nabe 24 mittels Stützschaufeln 26 im Wasserführungsrohr 27 abgestützt ist.The enlarged hub 17 is similar to that in FIG. 11 in the masonry 8 supported, while a hub 24 connected to the impeller 2 by means of support blades 26 is supported in the water pipe 27.

Die Verbindung des jeweils umlaufenden Laufrades mit der elektrischen oder mechanischen Maschine kann in beliebiger Weise erfolgen.The connection of the rotating impeller with the electrical one or mechanical machine can be done in any way.

Die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung der zwei Laufräder 1 und 2 ist jedoch nicht nur an die direkte Kombination aus Turbine bzw. Pumpe und elektrischer Maschine gebunden, sondern kann ebenso in anders zusammengestellten Maschinenaggregaten verwendet werden.The arrangement and design of the two running wheels 1 according to the invention and 2 is not only due to the direct combination of turbine or pump and tied to an electric machine, but can also in differently compiled Machine units are used.

Eine solche Verwendung kann z. B. in einem Maschinenaggregat vorteilhaft sein, bei dem der elektrische oder mechanische Teil von dem hydraulischen Teil dadurch getrennt ist, daß die Kraftabgabe bzw. Kraftübertragung durch die verlängerte Welle geschieht, wobei die elektrische oder die mechanische Maschine in an sich bekannter Weise außerhalb des Triebwasserführungsrohres in einem besonderen Raum untergebracht ist.Such use can e.g. B. advantageous in a machine unit be in which the electrical or mechanical part of the hydraulic part thereby is separated that the power output or power transmission through the elongated shaft happens, the electrical or the mechanical machine in per se known Way housed outside of the headrace pipe in a special room is.

Ein Beispiel dieser Art zeigt Fig. 13, wo ein axial angeströmter, als Pumpe oder Turbine verwendbarer Maschinensatz, bestehend aus zwei Laufrädern 1 und 2, in der Nabe 28 gelagert ist. Die Turbine bzw. Pumpe ist mit dem sie ummantelnden Wasserführungsrohr 29 mit den Flanschen 30 im Mauerwerk 8, 8' eingespannt. Die elektrische oder mechanische Maschine, befindet sich außerhalb des Wasserführungsrohres und kann durch die verlängerte, nach außen führende Welle 31 angetrieben werden.An example of this type is shown in FIG. 13, where an axially flown Machine set that can be used as a pump or turbine, consisting of two impellers 1 and 2, in the hub 28 is mounted. The turbine or pump is the one that encases it Water guide pipe 29 with the flanges 30 in the masonry 8, 8 'clamped. The electric or mechanical machine, is located outside the water pipe and can be driven by the elongated, outwardly leading shaft 31.

Fig. 14 veranschaulicht eine für die Zwecke der Erfindung geeignete, aber nicht zum Erfindungsgegenstand gehörende Anordnung von Schleifkupplungen bzw. von Schleifbremsen an einer Doppelradturbine bzw. einer Doppelradpumpe und gibt den Axialschnitt durch die Nabe einer nach der Erfindung ausgebildeten Strömungsmaschine wieder, deren umlaufende Nabenteile 71 und 72 in. den feststehenden Nabenteilen 73 und 74 gelagert sind.Fig. 14 illustrates a suitable for the purposes of the invention, but not part of the subject matter of the invention arrangement of slip clutches or of grinding brakes on a double wheel turbine or a double wheel pump and gives the axial section through the hub of a turbomachine designed according to the invention again, the circumferential hub parts 71 and 72 in. The stationary hub parts 73 and 74 are stored.

Zu der elektrischen oder mechanischen Maschine, mit der die Laufräder zusammenwirken, führt die Welle 75, auf die in naheliegender Weise eine Kupplung 76 aufgesetzt ist. Mittels der Kupplung 76 kann wechselweise der Kraftschluß zwischen dem einen oder dem anderen Laufrad und der Welle 75 hergestellt werden. Die Kupplung 76 ist als Schleifkupplung mit Reibscheiben 77 ausgebildet. Die Reibscheiben 77 werden durch druckölgesteuerte Kolben 78 gegen die umlaufenden Nabenteile 71 oder 72 gepreßt und bewirken so ein weiches Angleichen der Umlaufgeschwindigkeiten der jeweils zu kuppelnden Teile. Die feste Kupplung erfolgt dann anschließend durch Einschieben druckölgesteuerter Bolzen 79. In ähnlicher Weise wird das jeweils als Leitrad bestimmte Schaufelrad gegenüber dem feststehenden Nabenteil durch eine Schleifbremse 80 weich abgebremst, und zwar mit Hilfe druckölbetätigter Reibscheiben 80. Die Feststellung des betreffenden Leitrades erfolgt sodann durch Bolzen 81.To the electrical or mechanical machine with which the impellers cooperate, the shaft 75 leads, on the obvious way a clutch 76 is in place. By means of the coupling 76, the frictional connection between one or the other impeller and the shaft 75 can be produced. The coupling 76 is designed as a slip clutch with friction disks 77. The friction disks 77 are by pressure oil-controlled pistons 78 against the rotating hub parts 71 or 72 pressed and thus cause a smooth adjustment of the rotational speeds of the parts to be coupled. The fixed coupling then takes place through Pushing in pressure oil-controlled bolts 79. In a similar way, this is called in each case Idler specific impeller opposite the stationary hub part by a grinding brake 80 braked softly, with the help of pressure-oil-operated friction disks 80. The detection of the stator in question is then carried out by bolts 81.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Axial flow turbine or pump with adjustable Impeller blades for opposite flow directions, characterized by two independently rotatable in a manner known per se, in the direction of flow directly on successive impellers (1, 2), each of which is the inlet closest impeller can be determined in a known manner and for the other The impeller serves as a guide wheel, the blades being provided with an adjustment mechanism are that in itself. an adjustment of the blades is also known at least 180 ° permitted.

2. Turbine or pump according to claim 1, characterized in that that the two wheels (1, 2) in a known manner in a guide tube for the fluid supported bearing blocks are stored and that they are with a both impellers shared, surrounded by an electrical or mechanical machine in a manner also known per se, a machine set combined to form a structural unit form.

3. turbine or pump according to claim 1, characterized in that the two Impellers (1, 2) in a manner known per se in a guide tube for the fluid supported bearing blocks and provided on their circumference with outer rings (7, 7 ') are, which are the moving part of an electrical flow through which the fluid flows Carry machine, and that they are also known per se with this machine form a machine set combined to form a structural unit.

4. Turbine or pump according to claim 1, characterized in that each impeller (1 or 2) in itself known way with a centrally supported in the guide tube for the fluid, The electrical machine around which the fluid flows becomes a structural unit unified machine set forms.

5. turbine or pump according to claim 2, characterized characterized in that the stator part of the electrical machine with the centric supported bearing blocks is firmly connected and the rotor part with the shaft of the each rotating impeller (1 or 2) can be coupled.

6. Turbine or pump after Claim 3, characterized in that the commonly referred to as a stand Part (6 ") of the electrical machine from the outer rim (T) of one impeller and the other part of the outer rim (7), usually referred to as the runner (6 "') of the second impeller is carried.

7. Turbine or pump according to claim 3, characterized in that the stator part (6 ") of the electrical machine (6) is carried by the stationary parts (6 ') of the guide tube (5, 5') for the fluid adjoining the running wheels and the rotor part (16) can be coupled to the outer rim (7 or 7 ') of the respective rotating impeller (1 or 2) and is mounted centrally on it. B. Turbine or pump according to Claims 1 to 7, characterized in that Between the running wheels and the parts of the electrical or mechanical machine connected to them, on the one hand, and between the running wheels and the stationary housing parts, on the other hand, a slip clutch or brake is connected, which smoothly transition the rotational speed of the wheels to that of the part to be coupled with them 9. Turbine or pump according to Claims 1 to 8, characterized in that the impeller blades are at full opening one when both wheels are at a standstill are adjustable. Considered publications: German Patent Nos. 336 053, 401440, 473 599, 659 114; German patent application V 3152 I a / 88 a; Swiss patents No. 172 467, 236 091; French patents nos. 540 347, 651 546, 906688.