DE2438034C3 - Elektrisches Kraftwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kraftwerk mit einer in nur einer Drehrichtung betreibbaren Turbine, einem in nur einer Drehrichtung betreibbaren Motorgenerator, einer (einem) in nur einer Drehrichtung betreibbaren Pumpe (Verdichter) und einer /wischen dem Moiorgenerator und der Pumpe (dem Verdichter) angeordneten synchronen Zahnkupplung.

Handelt es sich bei einem elektrischen Kraftwerk der soeben angegebenen allgemeinen Bauart um ein Pumpspeicherkraftwerk, so weist dieses eine Wasserturbine und eine Pumpe auf und das Kraftwerk hat zwei Hauptbetriebsphasen, nämlich eine Stromerzeugungsphase, während welcher der Motorgenerator von der Wasserturbine angetrieben wird und als Generator arbeitet, während die Pumpe unwirksam ist, und eine Pumpphase, während welcher die Pumpe von dem als Motor arbeitenden Motorgenerator angetrieben wird und während welcher die Wasserturbine unwirksam ist. Während der Pumpphase pumpt die Pumpe Wasser in einen Hochbehälter, und während der Stromerzeugungsphase treibt das aus dem Hochbehälter abfließende V/asserdie Wasserturbine an.

Luftspeicherkraftwerke solcher Bauart weisen eine Gasturbine und einen Verdichter auf und haben ebenfalls zwei Hauptbetriebsphasen, nämlich eine Stromerzeugungsphase, während welcher der Motorgenerator von der Gasturbine angetrieben wird und als Generator arbeitet, während der Verdichter unwirksam ist, und eine Verdichtungsphase, während welcher der Verdichter von dem als Motor arbeitenden Motorgenerator angetrieben wird und die Gasturbine unwirksam ist. Während der Verdichtungsphase liefert der Verdichter eines derartigen Luftspeicherkraftwerks Druckluft in einen Druckbehälter, und während der Stromcrzeugungsphase wird die aus dem Druckbehälter bezogene Druckluft mit Kraftstoff gemischt und das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird in der Gasturbine verbrannt und expandiert, welche den als Generator arbeitenden Motorgenerator antreibt.

Ein Kraftwerk solcher Art ist in der US-PS 37 33 095 beschrieben. Bei diesem bekannten Kraftwerk ist zwischen dem Motorgenerator und der Pumpe bzw. dem Verdichter eine synchrone Zahnkupplung angeordnet. Die Kupplung gehört der sogenannten »umgekehrten« Bauart an, d. h„ ihre Kiipplungs/almkran/e rücken dann selbsttätig ineinander ein, wenn tier Motorgem-ralor das Bestreben hai, entgegen seinem normalen Drehsinn relativ zur Pumpe oiler zum Verdichter umzulaufen, oder wenn die Pumpe bzw. der Verdichter versucht, in ihrem bzw. seinem normalen Drehsinn relativ /um Motorgeuerator iim/ulaiifen. Die Kupplung weist eine Verriegelungseinrichtung auf, welche bei ineinander eingerückten Kupplungs/ahnkrän/en so belätigbar ist, daß sie eine Ausriickung der Kupplungszahnkränze verhindert, derart, daß bei Betrieb ties Kraftwerkes in der Pump- bzw. Verdichiungsphase der Moiorgenerator die Pumpe bzw. den Verdichter über die Kupplung antreibt, deren Zahnkränze bei nicht betätigter Verriegelungseinrichtung wegen der »umgekehrten« Bauart der Kupplung auseinander ausrücken würden. Damit beim Übergang auf Pump- bzw. Verdichmngsbetricb die Kupplungszahnkränze ineinander ei η gerück ι werden können, i.si eine Drehvorrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe die zur Kupplungseinrükkung erforderliche Relativdrehung /wischen dem Motorgenerator und der Pumpe bzw. dem Verdichter erzeugt wird. Diese Drehvorrichtung dreht entweder den Motorgenerator in einem zu seiner normalen Drehrichtung entgegengesetzten Drehsinn relativ zur Pumpe bz.iv. zum Verdichter oder sie dreht die Pumpe bzw. den Verdichter in ihrem bzw. seinem normalen Drehsinn relativ zum Motorgenerator.

Wenn bei einem Kraftwerk der zuletzt dargelegten Bauart der Motorgenerator die Pumpe bzw. den Verdichter antreibt, dann wird wegen der »umgekehrten« Kupplungsanordnung this Treibmoment des Motorgenerators über die Kupplungszahnkränze und über die Verriegelungsglieder der Verriegelungseinrichtung auf die Pumpe bzw. den Verdichter übertragen, was zur Folge hat, daß bei solchem Betrieb die Vcrriegelungsglieder der Verriegelungseinrichtung unter einer großen Belastung stehen. Insofern wäre es wünschenswert, eine Kupplung verwenden zu können, bei welcher während des Betriebes des Kraftwerkes in der Pump- bzw. Verdichtungsphase das vom Motorgenerator gelieferte Treibmoment nur über die Zahnkränze der Kupplung und nicht über die Verriegelungsglieder der Verriegelungseinrichtung übertragen wird. Eine solche Anordnung ist tatsächlich in Verbindung mit einem Pumpspeicherkraftwerk bereits vorgeschlagen worden, bei welchem als Kupplung eine nichtsynchrone Kupplung Anwendung findet. Dadurch, daß bei derartiger Anordnung eine gesonderte Synchronisiereinrichtung zum Zwecke der Synchronisierung der Kupplung in Vorbereitung des Einrückens benötigt wird, ist eine derartige Maschinenanlage recht kompliziert. Diese Synchronisiereinrichtung umfaßt nämlich bei der bereits vorgeschlagenen Anlage eine zwischen der Turbine und der Pumpe angeordnete Synchronkupplung und eine Drehvorrichtung, mit deren Hilfe die Pumpe so in Umlauf gesetzt werden kann, daß die synchrone Kupplung einrückt, wonach die Turbine zum Antrieb der Pumpe bis hinauf zur .Synchrondrehzahl des Motorgenerators benutzt wird und alsdann die nichtsynchrone Kupplung mittels einer besonders hierfür vorgesehenen Servoeinrichtung eingerückt wird.

Es ist üblich, zwischen der Turbine und dem Motorgenerator eine synchrone Zahnkupplung »nichtumgekehrter« Bauart anzuordnen, d. h. in einer Anordnung derart, daß die Kupplung das Bestreben

mm Einrücken hat. wenn ti ie I in hm«.· versucht, den yloloi generator in normalem Diehsinn /u iibci hokn, wahrend die Kupplung ausrückt, wenn ik-r Moiorgencraloi" in seinem normalen Drehsinn relativ /iir Turbine iiiiiliinfl, so (!»13 der Moiorgeneraior während der .·, Pump Iv.w Verdichtungsphase die l'umne Iv.w. den Verdichter antreiben kann, ohne die Turbine an/iitreiben. l'.s vviire jedoeh wünschenswert, andi /wischen dein Mjtorgenerator und der Pumpe b/.w. dem Verdichter eine ähnliche Kupplung, d.h. eine »mchtumgekehrte« Kupplung verwenden zu können, doch ist dies bisher ills unausführbar angesehen wortlen, weil eine solche »nichtumgekehrte« Kupplung beim Betrieb des Kraftwerkes in der Siromerzeugungsphase, während welcher die Turbine den Motorgenerator antreibt, einrücken würde und folglich die Turbine außerdem auch die Pumpe und dun Verdichter antreiben würde, was selbstverständlich unerwünscht ist.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelost werden, bei Kraftwerken der genannten Art auch /wischen dem Moiorgenerator und der Pumpe b/.w. dem Verdichter eine »nichtumgekehrte« Kupplung verwenden zu können, ohne daß die Gefahr besteht, daß beim Betrieb des Kraftwerkes in dc\- Stromcrzeugungsphase die Kupplung einrückt und die Turbine außer dem Motorgenerator auch die Pumpe bzw. den Verdichter antreibt.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Kraftwerk der eingangs dargelegten allgemeinen Bauart gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kupplungs/ahnkränze der Zahnkupplung selbsttätig ineinander einrücken, wenn der Motorgeneralor sich in seinem normalen Drehsinn relativ zur Pumpe (zum Verdichter) dreht oder wenn die Pumpe (der Verdichter) sich entgegen ihrem (seinem) normalen Drehsinn relativ zum Moiorgenerator dreht, wobei die Zahnkupplung derart auf einen in beiden Drehrichtungen freien Laufzustand einstellbar ist, daß bei in Stromerzeugungsphase betriebenem Kraftwerk die Turbine den Motorgenerator antreibt ohne die Pumpe (den Verdichter) anzutreiben.

Es ist also möglieh, bei einer derartigen Anordnung eine Kupplung »nichtumgekehrter« Bauart zu verwenden, vorausgesetzt, daß beim Betrieb des Kraftwerks in der Stromerzeugungsphase die Kupplung in einen in beiden Drehrichtungen freien Laufzustand geschaltet werden kann, so daß der Motorgenerator von der Turbine angetrieben wird, ohne daß gleichzeitig die Pumpe bzw. der Verdichter angetrieben wird.

Kupplungen »nichtumgekehrter« Bauart können mit größerer Präzision hergestellt werden als Kupplungen mit wahlweise betätigbarer Verriegelungseinrichtung. Be Kupplungen »umgekehrter« Bauart kann es bei Drehmomentbelastung eher vorkommen, daß die Konzentrizität der Kupplungszahnkränze durch Fertigungsungenauigkeiten der zusammenwirkenden Bauteile einschließlich der Verriegelungsglieder der Verriegelungseinrichtung nachteilig beeinflußt wird. Einrichtungen, mit deren Hilfe eine »nichtumgekehrte« Kupplung auf freien Lauf in beiden Drehrichtungen geschaltet werden kann, erfordern eine verhältnismäßig einfache Ergänzung der Kupplungskonsiruktion, welche im übrigen diejenige einer Überholkupplung normaler Art sein kann. Wird zwischen der Turbine und dem Motorgenerator ebenfalls eine »nichtumgekehrte<> <>■; Kupplung verwendet, so bedarf diese ebenfalls einet¹ solchen einfachen Ergänzung. Beide Kupplungen können folglich identischer Konstruktion sein, anstatt wie bisher bei bekannten ausgeführten Anordnungen solcher Art jeweils verschiedener Konstruktion /u sein

Zweckmäl.ligerweise ist die zwischen dem Motorgenerator und der Pumpe bzw. dem Verdichter angeordnete Kupplung eine solche mit einem Klinkengesperre, welches jeweils bei Durchgang des treibenden Kupplungsteil und ties getriebenen Kupplungsteil·, durch den Drehsynehionismiis in einem Relalivdrehsinn ein relativ /11 einem Kupplungsteil axial-schraubend verschiebbares anderes Kupplungsteil verschiebt, um wenigstens einen Voreiugril'f der zusammenwirkenden Kiipplungs/ahnkrän/e herbeizuführen. In diesem l^;all kann beispielsweise die Einrichtung zur Schaltung der Kupplung auf Freilauf in beiden Drehrichtungen eine Konstruktion haben, mit deren Hilfe die Kupplung in einen Schaltzustand gebracht werden kann, in welchem die Klinken des Klinkengesperres axial aus dem Bereich lies zugehörigen Klinkenzahnkranz.es herausgeschoben werden können, oder die Einrichtung kann eine Konstruktion haben, mit tieren Hilfe die Klinkennasen der Klinken des Klinkengesperres in radialer Richtung aus dem Wirkungsbereich der Zähne ties zugehörigen Klinkenzahnkranzes herausbewegl werden können, so daß die Klinken nicht mit Bezug auf den Klinkenzahnkranz ratschen oder je nach Relalivdrehrichtung der Kupplungsteil in Eingriff mit dem Klinkenzahnk'anz geraten können. Beide Arten solcher Schaltzustände der Kupplung kann man als »Klinkenfreistellung« bezeichnen.

Ein Ausführungsbeispeil eines erfindungsgemäßen Kraftwerks wird nunmehr unter Bezug auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben, in welche

Fig. 1 ein Gesamtschema eines solchen elektrischen Kraftsverks zeigt,

E i g. 2 einen Axialschnitt einer beispielsweisen Ausführungsform einer synchronen, selbstschaltenden Zahnkupplung wiedergibt, die in dem in Fig. 1 gezeigten Kraftwerk Anwendung findet, wobei die obere Hälfte der Fig. 2 die Kupplung in für beide Drehrichtungen freiem Laufzustand zeigt und die untere Hälfte der Fig. 2 die Kupplung als Freilauf in einem Drehsinn zeigt,

F i g. 3 nochmals die obere Hälfte der in Fig. 2 gezeigten Kupplung als Axial-Halbschnitt zeigt, jedoeh in eingerücktem Zustand,

F i g. 4 einen Teilschnitt längs der Ebene IV-IV in Fig. 2 wiedergibt,die

F i g. 5, 6 und 7 jeweils Teilschnitte in größerem Maßstab als F i g. 2 darstellen, aus welchen Einzelheiten von Hemmzähnen und eines Hemmringes in verschiedenen Relativstellungen ersichtlich sind, welche diese Teile in verschiedenen Schaltzuständen der in der F i g. 2 und 3 gezeigten Kupplung einnehmen, die

F i g. 5a, 6a und 7a jeweils Teilabwicklungen darstel len, die den F i g. 5, 6 und 7 entsprechen und jeweils die Hemmzähne und Verriegelungszähne der betreffender Kupplung in den jeweiligen Schaltzuständen derselbei zeigen, und

Fig. 8 eine schematische Tcilansicht einer abgewan delten Ausführungsform von Hemmzähnen und Verrie k -lungszähnen für eine derartige Kupplung zeigt.

Bei dem in Fig. ! gezeigten elektrischen Kraftwer ist die Welle ! einer Gasiurbine 2 mittels eine synchronen selbsischalienden Zahnkupplung 5 treiben mit dem einen Ende tier Welle .3 eines Motorgeneratoi 4 verbunden. Das andere Ende der Welle 3 dt Motorgenerators 4 ist über eine synchrone selbstscha tende Zahnkupplung 8 treibend mit der Welle 6 eint

Verdichters 7 verbunden. Die Zahnkupplung 8 kann je nach Wahl in eine in einem Drehsinn wirkende Freilaufstellung oder in eine in beiden Drehrichtungen frei umlaufende Stellung gebracht werden, was nachstehend unter Bezug auf die F i g. 2 bis 8 noch im einzelnen beschrieben wird. In Freilaufstellung in einem Drehsinn rückt die Kupplung 8 selbsttätig ein, wenn der Molorgencrator 4 in normalem Drehsinn versucht, den Verdichter 7 zu überholen, und sie rückt selbsttätig auf in einem Drehsinn wirksame Freilaufslellung aus, wenn der Verdichter 7 in normalem Drehsinn versucht, den Motorgencrator 4 zu überholen.

Die in den F i g. 2 bis 8 im einzelnen dargestellte Kupplung 8 weist ein umlaufendes Kupplungsteil 9 auf, welches mit einem linksgängigen Außcnsicilgewinde 10 versehen ist, in welches ein Innensteilgewindc 11 einer Kupplungsmuffe i2 eingreift, die sich folglich relativ zu dem Kupplungsteil 9 axial-schraubcnd verschieben kann, wobei diese axial-schraubcndc Verschiebung in einer Richtung durch einen Axialanschlag begrenzt ist, der die Form eines Bundes 13 des Kupplungsteil 9 hat. Die axial-schraubcndc Verschiebung der Kupplungsmuffe 12 ist in anderer Richtung durch einen Axialanschlag begrenzt, der durch einen Bund 14 gebildet ist, welcher an einem Ringkörper 15 sitzt, der seinerseits wiederum am Kupplungsteil 9 befestigt ist. Der Bund 14 wirkt mit einem radial nach innen ragenden Ringbund lh der axial-schraubend verschiebbaren Kupplungsmuffe 12 zusammen. Die Kupplungsmuffe 12 weist einen Kupplungsaußenzahnkran/ 17 auf und trägt außerdem einen Satz von Klinken 18, deren Nasen, in F i g. 2 von rechts gesehen, in der in F ig. 4 gezeigten Weise entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtet sind. Diese Klinken 18 sind auf Klinkenzapfen 19 gelagert und mi Belastungsfeder!! 20 versehen, welche die Klinkennasen radial nach außen drängen. Die Kupplungsmuffe 12 weist außerdem einen Kran/ sun äulieren llemm/ähncn 21 auf, dessen ein/eine Zähne, wie in den F i g. ^r>a, ha und 7a ersichtlich kl. jeweils eine durchgehend gerade Hanke 22 und eine abgestufte .|o Hanke 2i aufweisen, wodurch an jedem /ahn ein Bereich 24 geringerer /.ahndicke in der Nähe der Zahnslimfläehe gebildet ist. Die durchgehend geraden Flanken 22 der Hemmzahne 21 weisen, in I i g. 2 von links gesehen, entgegen dem Uhrzeigersinn, wühlend,\s die abgestuften I lemm/ahnflankcn 2 ί im I Uu/cigei sinn gerichtet sind,

Fine Muffe 25 (Fig. 2) bildet ein weiteres umlauten lies Kupplungsteil. Diese NUiIIe 2^r> weist einen inneren Kupplungszahnkran/ 2h und einen inneren Klinken m> Zahnkranz 27 auf. Außerdem sind an der MuIfe 25 Ringteile 28 und 29 befestigt, deren (,hiersehuiitsloi in so gewählt ist, daß sie zusammen eine innere Ringnut bilden, in welcher ein Ring V) gelagert ist, der seinerseits einen Teil eines VctTicgelungs/ahntragers bildet. In der ss den Ring 10 lagernden Ringnut ist em Wcißmciallagcr ]| angeordnet. Der Vcrriegelung.s/ahnlräger weist außerdem einen zylindrischen Teil 32 auf, der vom InneiHimfnng des Ringes 30 in axialer Richtung absteht und einen Verriegcluugsinncn/ahnkran/ 31 nagt, <«> dessen Zähne in Fingrill mit den Zähnen des I lemiu/ahnkran/es 21 stehen,

Befindet sich die Kupplung in dein in der iinuien I lillfte der F i g. 2 dargestellten FrcilatilVusiand in einem Drehsinn, so stehen die Zähne des Außeii/ahnkran/es <>·, 17 außer Fingi ifl mit den Zähnen des Innen/ahnkran/es 2h und die Klinken des Klinkcnsat/es IH belinden sieh mit Bc/tii! Hill die Zähne des Klinken/ahiiki an/es Π in Ratschstellung. In diesem Zustand der Kupplung dreht sich das Kupplungsteil 25, in F i g. 2 von rechts gesehen, in der in I'ig. 4 dargestellten Weise relativ zum Kupplungsteil 9 entgegen dem Uhrzeigersinn und die Klinken 18 ratschen über die Zähne des Klinkenzahnkranzes 27, d. h. die Kupplung 8 befindet sich im Überholzustand.

Der einen Teil des Verriegelungszahnträgers bildende Ring 30 kann in seinem geschmierten Lager 31 gleitend umlaufen. Wenn sich die Kupplungsteile 9 und 25 in dem soeben beschriebenen Überholzustand der Kupplung in dem angegebenen Sinne relativ zueinander drehen, hat der Ring 30 wegen der zwischen ihm und dem Lager 31 herrschenden Reibung das Bestreben, von der Muffe 25 mitgenommen zu werden und dies hat zur Folge, daß die Zähne des Verriegclungszahnkranzes 33 an den durchgehend geraden Flanken 22 der Zähne des Hcmnv.ahnkranz.es 21 in Anlage bleiben.

Kehrt sich die Relalivdrehrichtung der Kupplungstei-Ie 9 und 25 um, so greifen die Klinken 18 in die Zähne des Klinkcnzahnkratvz.es 27 und die Kupplungsmuffe 12 wird dadurch mit Bezug auf F i g. 2 längs des Kupplungsteil 9 axial-schraubcnd nach rechts verschoben, wodurch der Kupplungsaußenzahnkranz 17 in beginnenden Fingriff mit dem Kupplimgsinnen/arinkran/ 2h gerät, worauf die Zusammenwirkung der beiden Kupplungs/ahnkränze 17 und 2h in Verbindung mit der Zusammenwirkung der .Steilgewinde 10 und 11 die Kupplungsmuffe 12 in den vollen gegenseitigen Zahneingriff der Kupplungszahnkränze zieht, bis die Kupplungsmuffe 12 an dem Axialanschlag 13 anliegt und die Kupplung voll eingerückt ist. wie dies I'ig. 3 /cig'.. Kehrt sich der Relativdrehsinn der Kupplungsteil 9 und 25 abermals um, so bewirkt die Zusammenwirkung der Kupplungs/ahnkrän/e 17 und 2h in Verbindung mit der Zusammenwirkung der Steilgew inde 10 und 11 eine Verschiebung der Kupplungsmuffe 12 mit Bezug aiii F i g. i nach links, wodurch der Kuppiuugsaüßen/ahnkran/ 17 aus dem Kiipplungsinnen/ahnkranz 2h ausgerückt und tier Klinkensatz 18 wieder in Raischstel· hing mit Bezug aul den Klinken/ahnkraiiz 27 gebracht wird, wie dies in dev unteren I lallte in F i g, 2 dargestellt ist. Während dieser soeben beschriebenen Verschiebiingsbcwegungen der Kupplungsmuffe 12 gleiten die durchgehend geraden Hauken 22 tier Zahne des I lemm/ahnkran/es 21 relativ zu den ihnen zugekehrten /ahnllanken der /ahm· des Vei negelungs/ahnkraii/e^v

In dein soeben beschriebenen Zustand wirkt da Kupplung als Ireilaul in einem Drehsinn, d. h. mil Be/iii aul einen Rclalivdrehxinn <.\ί'\· Kupplungsteile 4 und 2' überholt die Kupplung, wobei die Klinken de: Klinkeusat/cs 18 iiber die /ahne des Klinkeii/ahnkran /es 27 hiuwegratschcn. während bei Umkehr diese Relaiiwlrchxiims der beiden Kupplungsteil 4 und 25 dii Kupplung in der oben beschriebenen Weise einrückt.

Um die Kupplung in einen Zustand zu bringen, ii welchem sie eiiK'ii Umlauf in beiden Drchnehliingei gestattet, d. h mn die Kupplung in die »Klmkenfreisiel liiiii¹« /u bringen, wird die Kupplungsmuffe 12 aus der i der unteren Hallte in F i ₍-. ,] gezeigten linken (iren/sle' hing axial schraubend in eine Stellung verschoben, i we'.cher die Klinken in axialer Richtung außerhalb de Fingrillsbereiches des Klinken/ahiikraii/es 27 lieget wie dies in der oberen Hälfte in Fig..! dargestellt is Diese axial-sehraubende Verschiebung dei Kupplung! mulle \2 kann beispielsweise mittels eines in Fig. gezeigten Sei vomoioiλ 14 geschehen, dessen i

Axialrichtung verschiebbare Schaltgabel 35 mit Spiel in eine äußere Ringnut 36 (F i g. 2) der Kupplungsmuffe 12 eingreift. Während dieser Verschiebung der Kupplungsmuffe 12 verschieben sich die Zähne des Hemmzahnkranzes 21 so weil nach links, daß die Zähne des Verricgeliingszahnkranzcs 33 in den Bereich verminderter Zahndickc der Zahne des Hemmzahnkranzes 21 gelangen. So lange der Relativdrehsinn des Kupplungstcils 9 und der Kupplungsmuffe 12 relativ zum Kupplungsteil 25 der Ratschrichtung bei Rclalivdrehiing der Klinken 18 zu den Zähnen des Klinkenzahnkranzes 27 entspricht, wie dies in F i g. 5 durch einen Pfeil angedeutet ist, werden die Verricgclungszähne 33 in Anlage an den durchgehend geraden Flanken 22 der Zähne des Hemmzahnkranzes 21 gehalten, wie F i g. 5a dies zeigt. Dies deshalb, weil wegen der Reibung zwischen den aneinander gleitenden Flächen des Lagers 31 und des Ringes 30 das Kupplungsteil 25 das Bestreben hat, den Vcrriegelungszahnträger mitzunehmen. In diesem Zustand ist es möglich, durch Betätigung der Schaltgabel 35 die Kupplungsmuffe 12 mit Bezug auf F i g. 2 nach rechts zu verschieben, wodurch die Klinken des Klinkenkranzes 18 mit I -ez.ug auf die Zähne des Klinkenzahnkranzes 27 in Ratschstellung kommen, wie dies in der unteren Hälfte in I ig. 2 gezeigt ist. Frfolgt jedoch die Relativdrehung der Kupplungsteile 9 und 25 in entgegengesetztem Drehsinn, wie der Pfeil in Fig. b andeutet, und befindet sich die Kupplung in »Klinkenfreistellung«, so werden die Zähne des Verriegclungszahnkranz.es 33 infolge Reibungsmitnahme desselben durch das Teil 25 an die Flanken der Bereiche 24 geringerer Zahndicke der abgestuften Flanken 23 der Zähne des llemmzahnkranz.es 21 angelegt, wie F" ig. da zeigt. Versucht man in diesem Zustand der Kupplung die Kupplungsmuffe 12 mit Bezug auf F i g. 2 nach rechts zu verschieben, so kommen die Stufen der Zähne des I lemm/ahnkranzes 21 in axiale Anlage mit den Veniegelungs/ähnen 31 und eine weitere Verschiebung der Kupplungsmuffe !2 nach recht?, wird verhindert, so dall die Klinken 18 nun nicht mehr in Zusamm.nwir kuiij: mil den Zähnen des Klinkeiizahiikran/es 27 kommen und keine Beschädigungen mehr hervorrufen können.

Bevor also die Kupplungsmuffe 12 nach rechts verschoben werden kann, muH abgewartet werden, bis sich die Relalivdrehnehtimg der Kupplungsteil· 9 und 2^r> umkehrt. Findet eine solche Umkehr statt, so bewirkt das Miliiahuu'ln'strebcn der Muffe 25 in bezug aiii ilen Vcrrk'i'.duni'szahnlrager ein Anlegen der Flanken der Zähne ilcs Verriegelungs/ahnkran/cs Π an den durchgehend geraden Flanken der Zähne des Hemin /ahnki an/es 21 in iW>: in Fi)¹, ^r>a gezeigten Weise, so dall nunmehr kein Hindernis eine Verschiebung der Kiippluni'snuille 12 nach reehls hindert und die Klinken des Klinkcnkraii/es 18 in Kalsehslclluii|; mit lkvii|: auf dir /ilhiie des Klinkcn/ahnkiaiizes 27 gebracht werden können.

Die Slirnllaelu'ii der Zähne des Vcrriccelungs/ahn kian/es U und die Stulenllilclien der Zähne des I lemiii/ahnkran/cs 21 können in der in I i (·„ H gezeigten Weise hmtersehniUen sein, so dall mit Bezug auf den I lemmzahnkranz und den Verriegelungszahnkranz eine gegenseitige Verriegelungswirkung erreicht wird.

Beim Finbau der Kupplung 8 in das in F i g. 1 gezeigte

Kraftweik wird ein Flansch 37 des Kupplungsteil 25 an einen Flansch 38 der Welle 3 des Motorgcneraiors 4 und ein ["lausch 39 des Kupplungsteil 9 an einen Flansch 40 der Welle 6 des Verdichters 7 angeschraubt.

Befindet sich das Kraftwerk in der Stromerzeugungsphase, so befindet sich die Kupplung 8 in ihrem in der

ίο oberen Hälfte der Fig. 2 gezeigten, in beiden Drehrichtungen freien Umlaufzustand, so daß die Gasturbine 2 den Motorgenerator 4 antreiben kann, ohne den Verdichter 7 ebenfalls anzutreiben. Soll auf Verdichterbetrieb umgeschaltet werden, so wird der Motorgenerator 4 vom Netz getrennt und die Gasturbine 2 abgeschaltet, während der Motorgenerator 4 noch infolge seiner Eigenträgheit umläuft, wobei die Kupplung 5 überholt. Sodann wird der Verdichter 7 mittels eines in den Zeichnungen nicht dargestellten

ίο Hilfsmotors kleiner Leistung über ein Untersetzungsgetriebe 41, 42 und eine synchrone sclbstschaltcnde Kupplung 43 mit niedriger Drehzahl in seinem normalen Drehsinn in Umlauf gesetzt. 1st die Drehzahl des Motorgenerators 4 so weit abgefallen, daß sie unter der Drehzahl des durch den Hilfsmotor angetriebenen Verdichters 7 liegt, so ist die Relativdrchzahl zwischen dem Klinkenkran/ 18 und dem Klinkenzahnkranz 27 so, daß man die Kupplung 8 auf ihre in der unteren Hälfte der I·'i g. 2 dargestellte Freilaufstellung in einem Drehsinn schalten kanu. Sodann wird tier Hilfsmotor abgestellt und die Gasturbine so betrieben, dall sie über die Kupplung 5 ilen Motorgenerator 4 beschleunigt, so dall bei Drchsynchronismus zwischen dem Motorgenerator 4 und dem Verdichter 7 die Kupplung 8 selbsttätig einrückt und der Verdichter 7 nunmehr aufgrund der über die Welle lies Molorgcnerators 4 übertragenen Antriebsleistung der Gasturbine 2 auf volle Drehzahl beschleunigt werden kann. Dabei wird der Motorgencralor 4 wieder ans Netz angeschlossen, so dall er als Motor arbeitet. Die (iasturbine 2 wird sodann abgestellt und die Kupplung 5 /wischen der Gasturbine 2 und dem Motorgenerator 4 rückt in dem Augenblick selbsttätig aus, in welchem die Turbine verzögert und in Stillstand gebracht wird,

Will mau aus t.\^i Verdiehlungsphase auf Siromcr/cu giuig umschalten, so wird der Motorgeneralor 4 von NeI/ getrennt, so dall er dreh/ahlniällig abfällt, wahrem der Verdichter 7 mittels des zuvor erwähntet I IiIImotors mil niedriger Drehzahl in Umlauf gehaltet wird. Sobald die Drehzahl des Motorgenerators 4 uniei diejenige des Verdichters 7 abgefallen ist, wird dii Kupplung mil in beiden Drchnchliingi'ti freien Umlaut d, h. aiii den in der oberen I lallte von I·' i g, 2 gczeiglei Zustand iinij'eschaltet, worauf die C iasturbinc 2 über dii Kupplung 5 dazu benutzt wird, den Motorgcncralor « aiii Drehzahl /11 bringen, ohne dall der Verdichler ! ebenfalls angetrieben wird.

In nicht |;ezei)Mer Abwandlung des soeben beschric heuen Kraltweiks kann die Gasturbine 2 durch ein Wasserturbine und der Verdichter 7 durch eine Pump ciset/l sein.

t liciv.it 4 HIaIt /,ciclinunj'.cn

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Lluktrisches Kraftwerk mil einer in nur einer Drehrichtung bulreibbaren TurhiiiL', einem in nur einer Drehrichtimg betreibburen Motorgenerator, S einer (einem) in nur einer Drehrichtung belreibbaren Pumpe (Verdichter) und einer /wischen dem Motorgenerator und der Pumpe (dem Verdichter) angeordneten synchronen Zahnkupplung, d a · d u r c h g e k e η η / e i c h net, daß die Kiipplungs-/ahnkrän/e (17 und 26) der Zahnkupplung (8) selbsttätig ineinander einrücken, wenn der Motorgenerator (4) sich in seinem normalen Drehsinn relativ zur Pumpe (/um Verdichter) (7) drehl oder wenn die Pumpe (der Verdichter) sich entgegen ihrem (seinem) normalen Drehsinn relativ zum Motorgeneralor dreht und daIi die Zahnkupplung derart auf einen in beiden Drelirichtungen freien L.auf/ustund einstellbar ist, daß bei in Siromerzeugungsphase betriebenem Kraftwerk die Turbine (2) den Motorgeneralor antreibt ohne die Pumpe (den Verdichter) anzutreiben.