DE3032058C2

DE3032058C2 - Mehrstufige Pumpen-Turbine

Info

Publication number: DE3032058C2
Application number: DE3032058A
Authority: DE
Inventors: Sachio Yokohama Tsunoda
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-08-28
Filing date: 1980-08-26
Publication date: 1984-04-05
Also published as: DE3032058A1; CH638276A5; JPS6250664B2; JPS5634966A

Description

Die Erfindung betrifft eine mit einer Drehzahl arbeitende reversierbare mehrstufige Pumpen-Turbine mit einer Höchstdruckstufe und mindestens einer weiteren Stufe niedrigeren Druckes, bei der die einzelnen Stufen über einen Rücklauf in Reihe hintereinander geschaltet sind, wobei rings um das Laufrad der Höchstdruckstufe einstellbare Leitschaufeln zum regulierenden Einstellen der Öffnung und rings um den Laufradumfang der weiteren Druckstufen feststehende Leitschaufeln mit einer bestimmten Öffnung angeordnet Ui'id die den Stuen zugeordneten Laufräder durch eine Welle ineinander eine solche Pumpen-Turbine, die in der Lage ist, mit einer vorgegebenen Drehzahl mit einer hohen Leistung bzw. einem hohen Wirkungsgrad zu arbeiten.

Seit kurzem sind Pumpspeicher-Kraftwerke dort errichtet worden, wo ein hoher Wasserdruck zur Verfugung steht. Man hat hierfür Mehrstufen-Pumpen-Turbinen entwickelt, weil bei Einstufen-Pumpen-Turbinen die Konstruktionsgrenzen erreicht sind.

Bekanntlich ist, je nach dem ob die Pumpen-Turbine als Turbine oder als Pumpe arbeitet, der maximale Hydraulikwirkungsgrad bzw. die maximale Hydraulikleistung sehr unterschiedlich. Darüber hinaus ist dann, wenn die Pumpen-Turbine in den beiden Betriebsarten mit der gleichen Drehzahl arbeiten soll, erforderlich, daß der maximale hydraulische Wirkungsgrad für beide Betriebsarten gleich groß sein soll.

Bei einer mehrstufigen Pumpen-Turbine, insbesondere bei einer Pumpen-Turbine mit mehr als drei Stufen, ist es wegen Konstruktionsbeschränkungen und Betriebsbeschränkungen schwierig, rings um den Umfang eines jeden Laufrades die für das Regulieren der Schaufelöffnung bestimmten Leitschaufeln anzuordnen.

Nun ist es bereits bekannt, die einstellbaren Leitschaufeln nur rings um den Umfang des Laufrades der Hochdruckstufe anzubringen und feste Leitschaufeln rings um die Laufräder der übrigen Stufen, um dadurch den Bau und die Konstruktion von mehrstufigen Pum-

qekoppelt sind. Die Erfindung betrifft insbesondere

4Ϊ pen-Turbinen zu vereinfachen. Weil aber die Strömungsbedingungen in den übrigen Stufen nicht im Ansprechen auf die Strömungsmenge des der Pumpen-Turbine zugeführten Wassers gesteuert und geregelt werden können, ist der hydraulische Wirkungsgrad 'bzw. die hydraulische Leistung solcher Pumpen-Turbinen, die nur in der Höchstdrucksiufe mit einstellbaren Leitschaufeln ausgerüstet sind, relativ gering, wenn man sie mit Pumpen-Turbinen vergleicht, welche in allen Stufen bewegliche Leitschaufeln aufweisen.

Es wurde schon die Möglichkeit erörtert, durch Anpassung des Laufraddurchmessers starke Förderhöhenschwankungen auszugleichen (Sonderdruck aus der Technischen Rundschau Sulzer Nr. 2/1959, insbes. S. 6, rechte Spalte, Abs. 3). Zu konkreten Ergebnissen haben diese Erörterungen jedoch nicht geführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den hydraulischen Wirkungsgrad bzw. die hydraulische Gesamtleistung einer Pumpen-Turbine der eingangs genannten Gattung zu verbessern.

Die Erfindung löst die ihr gestellte Aufgabe dadurch, daß das Laufrad der weiteren Stufe einen Durchmesser aufweist, der im Bereich von 0,86 bis 0,96 des Laufraddurchmessers der Höchstdruckstufe liegt.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß außer der Höchstdruckstufe mehr als zwei weitere Stufen vorgesehen werden, und die Größe der Laufräder der weiteren Stufen so ausgelegt ist, daß sie von der Höchstdruckstufe bis zur Stufe des geringsten Druckes immer kleiner wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine zweistufige Pumpen-Turbine,

Fig. 2 ein Kennliniendiagramm mit Darstellung des Verhältnisses des Wirkungsgrades, das zwischen der Betriebsart einer Pumpen-Turbine einmal als Pumpe und zum anderen als Turbine gegeben ist,

Fig. 3 ein Kennliniendiagramm, das die hydraulischen Bedingungen in jeder Stufe einer konventionellen mehrstufigen Pumpen-Turbine verdeutlicht,

Fig. 4 ein Kennliniendiagramm mit Darstellung der hydraulischen Bedingungen in jeder Stufe der mehrstufigen erfindungsgemäßen Pumpen-Turbine, wenn diese als Turbine betrieben wird und

Fig. 5 ein Kennliniendiagramm mit Darstellung der Hydraulikbedingungen in jeder Stufe der mehrstufigen erfindungsgemäßen Pumpen-Turbinen, wenn diese als Pumpe betrieben wird.

Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, handelt es sich bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel um eine zweistufige Pumpen-Turbine der Francis-Type. Zu dieser Pumpen-Turbine gehören ein Laufrad 2 einer Hochdruckstufe und ein Laufrad einer Niederdruckstufe, die beide im Axialabstand hintereinander auf einer Hauptwelle 1 angeordnet sind.

Das zur Hochdruckstufe gehörende Laufrad 2 ist zwischen einer oberen Abdeckung 4 und einer unteren Abdeckung 5 angeordnet, wohingegen das zur Niederdruckstufe gehörende Laufrad 3 sich zwischen einer oberen Abdeckung 6 und einer unteren Abdeckung 7 druckstufe und eine Laufradkammer 9 für die Niederdruckstufe vorhanden. Die beiden Kammern 8 und 9 druckstufe vorhanden. Die beiden Kammern 8 und 9 stehen über einen Rücklaufkanal 10 miteinander in Verbindung. An der Peripherie der Laufradkammer 8 der Hochdruckstufe ist eine Spiralgehäuse limit einer Spi-

ralkammer 12 derart angeordnet, daß die Laufradkammer 8 und die Spiralkammer 12 in Verbindung stehen. An den Eingang der Spiralkammer 12 ist eine Rohrleitung i4 über ein Ventil 13 angeschlossen.

Am Umfang des zur Hochdruckstufe gehörenden Laufrades 2 sind die einstellbaren Leitschaufeln 15 angeordnet, wobei die Öffnung einerjeden Schaufel von einem (nicht dargestellten) Regelkreis gesteuert und geregelt werden kann, wodurch die Pumpenturbine unter normalen Betriebsbedingungen betrieben werden kann. Am Umfang des zur Niederdruckstufe gehörenden Laufrades 3 sind die fest angeordneten Leitschaufeln 16 montiert, wobei eine jede Schaufel eine vorgegebene Öffnung hat.

Wenngleich die Erfindung am Beispiel einer zweistufigen Pumpenturbine erläutert und beschrieben wird, so ist selbstverständlich, daß bei einer Pumpen-Turbine mit mehr als drei Stufen die einstellbaren Leitschaufeln auf dem Umfang der höchsten Druckstufe angeordnet und montiert sind und die festen Leitschaufeln auf dem Umfang einerjeden der übrigen Stufen.

Wenn die beschriebene zweistufige Pumpen-Turbine als Turbine arbeitet und wenn das Ventil 13 geöffnet ist, dann fließt das Wasser von der Rohrleitung 14 aus in die Spiralkammer 12 des Spiralgehäuses 11 und von dort in das Strömungsrohr 17, das über die einstellbaren Leitschaufeln 15 und das Laufrad 2 der Hochdruckstufe sowie über den Rücklaufkanal 10 und die festen Leitschaufeln 16 sowie über das Laufrad 3 der Niederdruckstufe mit einem Ablaufkanal verbunden ist.

Das hat zur Folge, daß die Pumpen-Turbine angetrieben wird und dabei mit einem (nicht dargestellten) und mit der Hauptwelle 1 gekoppelten Generator Strom erzeugt.

Wird demgegenüber die Pumpen-Turbine mit der gleichen Drehzahl, mit der sie als Turbine arbeitet, als Pumpe betrieben, dann ist die Drehrichtung der Welle 1 umgekehrt. Nach dem Schließen des Ventiles 13 und nach dem Schließen der einstellbaren Leitschaufeln 15 wird das Wasser aus der Turbine abgesaugt und zwar mit einer (nicht dargestellten) Vorrichtung, bis der Wasserspiegel bis zum Strömungsrohr 27 abgesenkt ist.

Sodann wird die Maschine vom (nicht dargestellten) Motor bis zur Erreichung der Maschinen-Nenndrehzahl hochgefahren, woraufhin das Ventil 13 und die einstellbaren Leitschaufeln 15 geöffnet werden, was wiederum zur Folge hat, daß in diesem Falle das Wasser vom Laufrad aus dem Strömungsrohr 17 in die Rohrleitung 14 gepumpt wird und dabei in umgekehrter Richtung wie beim Turbinenbetrieb fließt.

Nun ist der hydraulische Gesamtwirkungsgrad oder die hydraulische Gesamtleistung einer reversierbaren mehrstufigen Pumpen-Turbine, bei der jeweils zwei Stufen über den Rücklaufkanal hintereinandetgeschaltet verbunden sind, durch die Integration der hydraulischen Charakteristik jeder Stufe gegeben.

Soll nun das Problem des Hydraulikverhaltens von mit einer Drehzahl arbeitenden reversierbaren mehrstufigen Pumpen-Turbine untersucht werden, dann ist es zunächst notwendig, daß das Problem des Hydraulikverhaltens von einstufigen reversierbaren Pumpen-Turbinen erklärt wird.

Bei mit nur einer Drehzahl arbeitenden reversierbaren einstufigen Pumpen-Turbine gelten im allgemeinen die nachstehend angeführten Annahmen:

H_n

Wirkungsgrad der Turbine
Pumpengesamtdruck
Wirkungsgrad der Pumpe.

Die Wirkungsgrad-Kennlinien für jeden Öffnungszustand der einstellbaren Führungsschaufeln zur Einheitsdrehzahl NAiHt und NAfHp, die sich sowohl auf den Turbinenbetrieb als auch auf den Pumpentrieb beziehen, sind in Fig. 2 dargestellt. Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Einheitsdrehzahlen NA/H,_a und NZ/Epo an den Punkten der größten hydraulischen Leistung oder des größten hydraulischen Wirkungsgrades der Turbine und der Pumpe nicht übereinstimmen. Die Drehzahl N//H^_oist immer größer als die Drehzahl

Dies ist genau das Problem des Hydraulikverhaltens, welches bei Pumpen-Turbinen der reversierbaren Ausführung unvermeidlich ist Wenn auch Anstrengungen unternommen worden sinu, die Differenz zu verringern, so hat diese Differenz doch im allgemeinen die nachstehend angeführte Größe:

= 1,04 bis 1,16

Weil It. Darstellung in Fig. 2 und nach Gleichung (1) beim Turbinenbetrieb ein ganz anderer maximaler Wir-)ii kungsgrad gegeben ist als beim Pumpenbetrieb, ist der hydraulischen Wirkungsgrad oder die hydraulische Leistung besonders niedrig, wenn die Pumpen-Turbine mit dem für die Turbine bestimmten maximalen Wirkungsgrad und der diesem Wirkungsgrad entsprechenden ji Drehzahl als Pumpe betrieben und gefahren wird.

Aus diesem Grund werden die Betriebsbedindungen für die Pumpe so festgelegt, daß bei einer für den Pumpspeicherwerkbetrieb entsprechenden normalen Wasserhöhe die Pumpe mit dem maximalen hydraulischen 4(i Wirkungsgrad arbeitet.

Weil nun nach F i g. 2 und nach Gleichung (1) die Turbine auf ein bestimmtes Hydraulikverhalten beschränkt ist, muß in diesem Falle das reguläre oder normale Betriebsverhalten der Pumpen-Turbine so gewählt wer-4= den, daß es der hohen Einheitsdrehzahl entspricht, nicht aber dem Punkt des maximalen Wirkungsgrades. Anders ausgedrückt: Das Betriebsverhalten muß derart ausgelegt und gewählt werden, daß es in einem Bereich liegt, in dem der hydraulische Wirkungsgrad kleiner ist •ίο als der maximale Wirkungsgrad und in dem 3s der Niederdruckseite des Wassers zugeordnet ist.

Das aber bedeutet, daß dann, wenn das Hydraulikverhalten der Pumpen-Turbine untersucht und erforscht werden soll, der Drehzahl NAfH^ und NAiRT eine wichtige Bedeutung zukommt.

Angenommen, N (U/min) sei bei dem maximalen Wirkungsgrad die Umdrehungsgeschwindigkeit des Laufrades, D (m) sei der Außendurchmesser der Laufradschaufel, u (m/s) sei die äußere Umfangsgeschwin-M) digkeit der Laufradschaufel, Φ sei der Koeffizient der Umdrehungsgeschwindigkeit der Laufradschaufel, H₁, (m) sei die Gesamtforderhöhe der Pumpe und g (m/s²) sei die Erdbeschleunigung.

Es ergeben sich dann die nachstehend angeführten bi Gleichungen (2) und (3) Tür das Hydraulikverhalten:

N (U/min) = Drehzahl der Turbine

Hi (m) = Wasserdruckhöhe der Turbine

= η DNJbO =

Φ = (ττ/60 V2g~) ■ (ΝΛ/fQ ■ D

= (\lV2f) ■ iu/V%₀) (3)

Wenn nun die Pumpen-Turbine derart ausgelegt ist, daß der Koeffizient Φ der Umfangsgeschwindigkeit der Laufradschaufel - dieser steht für die Umfangsgeschwindigkeit der Laufradschaufel je Einheit Wasserdruck (Pumpengesamtdruck) - einen gleichen Wert hat, dann ergibt sich It. Darstellung der aus Gleichung (3) abgeleiteten Gleichung (4) ein Zusammenhang, der darin besteht, daß die Einheitsdrehzahl N/

dann

dem Außendurchmesser umgekehrt proportional ist, wenn der Laufradschaufel-Außendurchmesser D konstant ist.

D = konstant

(4)

Bei einer Pumpen-Turbine bei der da^ Laufrad durch einen kleinen Außendurchmesser der Laufradschaufel D gebildet ist, liegt das Verhältnis von Einheitsdrehzahl eines jeden maximalen hydraulischen Wirkungsgrades von Pumpe und Turbine im Bereich der Gleichung (1).

Das aber bedeutet wiederum, daß die Einheitsdrehzahl beim Pumpenbetrieb und bei Turbinenbetrieb relativ viel größer sein kann.

Auf der Grundlage des zuvor gegebenen Resultats, das aus dem Grundproblem des Hydraulikveinaltens einer reversierbaren einstufigen Pumpen-Turbine erarbeitet worden ist, soll nachstehend nun das Problem des Hydraulikverhaltens der bekannten Pumpen-Turbinen-Konstruktion behandelt und diskutiert werden.

So ist die Turbine der bisher bekannten Ausführung in der Hochdruckstufe mit einstellbaren Leitschaufeln versehen und in der Niederdruckstufe mit feststehenden Leitschaufeln, und dies derart, daß sich hydraulisch betrachtet ähnliche Punkte ergeben. Darüber hinaus hat die Leitschaufel eines jeden Läufers den gleichen Außendurchmesser id. h. nach Fig. 1 ist Z), = D₁).

F i g. 3 zeigt nun die Zuordnung, die im Hydraulikverhalten einer jeden Druckstufe dann gegeben ist, wenn, wie ;rn zuvor angeführten Fall, die Pumpen-Turbine als Turbine betrieben wird.

Nach F i g. 3 steht H-, für den reinen Turbinendruck in der Hochdruckstufe, wohingegen mit H₂ ein Turbinendruck Tür die Niederdruckstufe gekennzeichnet ist, während Q wiederum die Durchflußmenge bezeichnet. Bei //,o, H₂₀ und Q₀ handelt es sich um H_UH₂ und Q entsprechende Werte, die bei einem Turbinenbetrieb unter normalen Bedindungen (Punkt 0 wie dargestellt) erreicht werden.

Mit dem Buchstaben a₀ ist der Öffnungszustand der Leitschaufeln unter normalen Turbinen-Betriebsbedingungen gekennzeichnet. Die dem Buchstaben α nachgestellten Indexzahlen bezeichnen den jeweils zutreffenden Öffnungszustand, wobei positive Indexzahlen, bspw. a,, a₂ ■.., jeweils einen Öffnungszustand bezeichnen, und zwar einen Öffnungszustand der Hochdruckstufe, der gegenüber dem normalen Öffnungszustand O₀ größer ist, wohingegen bei einem gegenüber dem normalen Öffnungszustand a₀ kleineren Öffnungszustand dem Buchstaben α jeweils negative Zahlen nachgestellt sind, bspw. a_,, a_₂..., und zwar für die Hochdruckstufe.

Bei A η handelt es sich um die relative Abweichung vom maximalen Turbinenwirkungsgrad.

F i g. 3 zeigt insbesondere den gegebenen Zusammenhang zwischen der Durchflußmenge und dem reinen Turbinendruck für jede Stufe, wobei die Durchflußmenge Q/Qo auf der Abszissenachse aufgetragen ist und der Turbinendruck//,//Z₁O sowie H₂ZH₂O in der höheren Druckstufe und in den niedrigeren Druckstufen aufdir Ordinatenachse. Deswegen ist auch der gesamte Turbinendruck einer zweistufigen Pumpen-Turbine als die Summe der Turbinendrücke einer jeden Stufe angegeben.

Bei vollständig geöffnetem Einlaßventil 13 und dann, wenn für jede Stufe die normalen Turbinenbetriebsbedindungen gegeben sind (Punkt 0 in F i g. 3), ist der Turbinendruck in jeder Stufe gleich dem halben Gesamtturbinendruck H₀, der auf die zweistufige Pumpen-Turbine einwirkt, wie dies auch aus der nachstehend angeführten Gleichung (5) hervorgeht:

H[ + H₂ - H₀

H₁=H₂

H\ ⁼ H]O ~ H_o/2

H₇ = W₃₀ = HIl

An dieser Stelle muß daraufhingewiesen werden, daß bei einigen im Zusammenhang mit der reversierbaren, mit einer Drehzahl arbeitenden Pumpen-Turbine erwähnten Problemen der normalen Arbeitspunkt (der Punkt 0 Betriebsdruck H_x0 und H₂₀) ziemlich mehr zur Niederdruckseite hin angestellt werden muß (in der die Umlaufdrehzahl hoch ist), als dies im Hinblick auf den maximalen Wirkungsgrad für Turbinenbetrieb (An = 0) der Fall ist, daß weiterhin der hydraulische Wirkungsgrad derart ausgelegt sein muß, daß er im unteren Wirkungsgradbereich oder Leistungsbereich liegt.

Aus diesem Grunde kann dann, wenn der Öffnungsgrad der Niederdruckstufe konstant ist, wenn der Öffnungsgrad der Hochdruckstufe in der mit Fig. 3 dargestellten Weise allmählich geschlossen wird, in Übereinstimmung mit dem gegebenen Zusammenhang im Hinblick auf den nach Gleichung (6) gegebenen Betriebsdruck für die Betriebsbedingungen der Hochdruckstufe eine Ortslinie 0 bis B gezogen werden, in der der hydraulische Wirkungsgrad relativ hoch wird.

Andererseits wiederum kann der Betriebszustand für die Niederdruckstufe mit der festen Öffnung eine Ortslinie O bis A₀ entlang der Linie a₀ ziehen, in der der hydraulische Wirkungsgrad umgekehrt allmählich abbaut und schwächer wird.

H] + Hi — H₀ Η_λ>Η₂

Damit wird gegenüber der normalen Betriebsbedingungen (Punkt 0) der hydraulischen Wirkungsgrad für dia Hochdruckstufe im Bereich der kleinen Durchflußmenge oder Strömungsmenge verbessert. Es ist jedoch unmöglich, den Gesamthydraulikwirkungsgrad für jede Stufe zu verbessern, weil im umgekehrten Fall dann der hydraulische Wirkungsgrad für die Niederdruckstufe sich abschwächt und kleiner wird.

Zufolge dieser Erfindung ist das Laufrad derart ausgeführt, daß es normalerweise im Bereich des Niederdruckes arbeitet (in dem die Einheitsdrehzahl hoch ist),

und nicht auf dem Punkt des für den Wasserbetrieb maximalen Wirkungsgrades in der Hochdruckstufe in der der Turbinenbetrieb mit einem hohen Wirkungsgrad stattfinden kann und zwar durch steuerndes und regulierendes Einstellen der einstellbaren Leitschaufeln im Bereich der geringen Strömungsmenge oder Durchflußmenge.

Damit ist es möglich, den gesamten hydraulischen Wirkungsgrad für jede Stufe zu verbessern.

Anhand von F i g. 1 ist das Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung bspw. am Ausführungsbeispiel einer mit einer Drehzahl arbeitenden reversierbaren zweistufigen Pumpen-Turbine beschrieben und erläutert worden.

So wird das Einstufen-Hydrauhkverhalten des Laufrades 3 der Niederdruckstufe völlig zur höheren Einheitsdrehzahl hin verschoben und zwar im Vergleich mit dem Einstufen-Hydraulikverhalten des zur Hochdruckstufe nach F i g. 1 gehörenden Laufrades 3 und nur um die Größe, welche der Einheitsdrehzahl (siehe Gleichung 1) eines jeden maximalen hydraulischen Wirkungsgrades der Pumpe und der Turbine in dem Einstufen-Hydraulikverhalten des Läufers 2 der Hochdruckstufe entspricht, der mit einstellbaren Leitschaufeln 15 versehen ist. (Es wird auf Gleichung 4 hingewiesen).

In diesem Fall erhält man die relative Zuordnung zwischen dem Schaufel-Außendurchmesser Z)₁ des zu Hochdruckstufe gehörenden Laufrades 2 und dem Schaufelaußendurchmesser D₂ des zur Niederdruckstufe gehörenden Laufrades 3 aus den Gleichungen (1) und (4), wie dies mit der nachstehend angeführten Gleichung (7) dargestellt ist.

Mit den Indexzahlen 1 und 2 sind in der nachstehend angeführten Gleichung jeweils die Hochdruckstufe und die Niederdruckstufe gekennzeichnet.

= 0,86 bis ungefähr 0,96

(7)

Fig. 4 und 5 zeigen die Zuordnungen, welche im Hydraulikverhalten für jede Stufe beim Turbinenbetrieb und beim Pumpenbetrieb gegeben sind.

So ist bspw. der Außendurchmesser D₂ derart ausgelegt, daß eine Reduzierung nach Gleichung (7) im Hinblick auf den Schaufelaußendurchmesser D₂ gegeben ist.

Beim Turbinenbetrieb, bei dem mit dem höheren Wirkungsgrad zu arbeiten ist, ist es möglich, die Pumpen-Turbinen mit einem gegenüber den bisher bekannten Maschinen (nach Fig. 3) höheren Wirkungsgrad zu betreiben, und zwar von der normalen Betriebsbedingung aus (Punkt 0) bis zur kleinen Durchflußmenge in der Niederdruckstufe. Und diese Möglichkeit ist dadurch gegeben, daß der Läufer für jede Stufe in der zuvor beschriebenen Art konstruiert wird, daß weiterhin der Öffnungsgrad der einstellbaren Leitschaufeln gesteuert und geregelt wird und zwar durch Verschiebung über die Ortslinie des Turbinenbetriebsverhaltens für jede Stufe, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.

Infolgedessen ist auch eine Verbesserung des gesamten Hydraulikverhaltens für jede Stufe möglich.

Andererseits wiederum kann, wie dies mit F i g. 5 dargestellt ist, auch während des Pumpenbetriebes die Pumpen-Turbine gegenüber den früheren und bisher bekannten Maschinen mit einem besseren Wirkungsgrad betrieben und gefahren werden.

Wenn die Pumpen-Turbine zwei oder drei Druckstufen hat, dann ist ein jeder Schaufelaußendurchmesser einer jeden Stufe auf einen Größenbereich begrenzt, der zwischen 0,86 bis 0,96 des Schaufelaußendurchmessers der Hochdruckstufe liegt.

So nehmen bspw. bei einer Pumpen-Turbine mit drei Druckstufen die Außendurrhmesser der Schaufeln, die der mittleren Druckstufe und der niedrigeren Druckstufe zugeordnet sind, Werte an, die jeweils im Größenbereich von 0,96 bis 0,86 des der Hochdruckstufe zugeordneten Schaufelaußendurchmessers liegen. Wenn man nun ein jedes Laufrad in der vorerwähnten Größenordnung konstruiert und baut, d. h. in der Größenordnung von 1 : 0,96 : 0,86, dann kann die Pumpen-Turbine leicht gebaut und auch überholt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit einer Drehzahl arbeitende reversierbare mehrstufige Pumpen-Turbine mit einer Höchstdruckstufe und mindestens einer weiteren Stufe niedrigeren Druckes, bei der die einzelnen Stufen über einen Rücklauf in Reihe hintereinander geschaltet sind und wobei rings um das Laufrad der Höchstdruckstufe einstellbare Leitschaufeln zum regulierenden Einstellen der Öffnung und rings um den Laufrariumfang der weiteren Druckstufen feststehende

Leitschaufeln mitiiner bestimmten Öffnung angeordnet und die den Stufen :zugMrdwttn Laufräder durch eine Welle miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das La.ifrad der weiteren Stufe einen Durchmesser aufweist, der im Bereich von 0,86 bis 0,96 des Laufraddurchmessers der Höchstdruckstufe liegt.

2. Pumpenturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Höchstdruckstufe mehr als zwei weitere Stufen vorhanden sind und die Größe der Laufräder der weiteren Stufen so ausgelegt ist, daß sie von der Höchstdruckstufe bis zur Stufe des geringsten Druckes immer kleiner wird.