泵涡轮机设备制造技术

本发明专利技术涉及一种泵涡轮机设备，包括：具有涡轮机叶轮以及涡轮机螺旋形壳体的涡轮机；具有泵叶轮以及泵螺旋形壳体的泵；电机，该电机与轴传动连接或能进行该传动连接；在涡轮机和泵之间能产生液压短路。本发明专利技术的特征在于以下特征：涡轮机具有高于泵的额定功率；由液压机中的每个液压机的叶轮和壳体形成了各一个迷宫式密封件，在运行时，用于冷却和/或润滑迷宫式密封件的泄漏流穿过该迷宫式密封件流动；迷宫式密封件包括多个环形的腔以及将这些腔导通地彼此相连接的环形间隙形状的通道；有关的液压机的叶轮和壳体相对彼此在运行位置和非运行位置之间在泄漏流的方向上可移动地安装。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种泵涡轮机设备，包括具有涡轮机叶轮以及涡轮机螺旋形壳体的涡轮机；具有泵叶轮以及泵螺旋形壳体的泵。泵和涡轮机与电机传动连接或能进行该传动连接。
技术介绍
在此，作为涡轮机考虑了混流式涡轮机或冲击式涡轮机。另外，泵和涡轮机均被设计为单级或多级的，从而可以考虑多级泵与单级涡轮机的组合，或单级泵或多级泵与多级涡轮机的组合。泵蓄能发电站的泵涡轮机设备具有两种运行模式，即涡轮机运行和泵运行。在泵运行中，泵将水从下游水库抽吸到上游水库中并且为此被与泵传动连接的电机驱动。在此，该电机由公共电网供电，也就是说供给电功率。与此相反，在涡轮机运行中，从上游水库中经过涡轮机流入到下游水库的水驱动了涡轮机，该涡轮机向电机传输相应的功率。电机将驱动功率转换成电功率并且将其馈送到电网中。由此，电机时而作为发电机，并且时而作为电动机进行工作。由此其也被称为电动机-发电机。与以上符合类型的泵涡轮机设备相反，还已知有一种可逆的泵涡轮机设备，其中，涡轮机和泵由共同的叶轮构成，从而使得在涡轮机运行中，该共同的叶轮被加载了源于下游水库的水以便产生电功率，而在泵运行中则通过电机来驱动。由于这种泵蓄能发电站被考虑用于对电网中的负荷峰值进行补偿，因此泵涡轮机必须尽可能快速地被调整为提供涡轮机功率的状态，以便对电网提供支持或迅速接收泵功率，从而被用于最初的电网调节。由此值得期望的是泵蓄能发电站的泵涡轮机能够从涡轮机运行中尽可能快速地转换成泵运行，并且反之亦然。在这种设备中经常会出现被输送给涡轮机的水的体积流量的变化。该体积流量可以具有极限值，该极限值可向上或向下浮动。涡轮机具有在接近体积流量的最大值的情况下所获得的、最理想的效率。在小的体积流量的情况下，涡轮机的效率相对较小。这尤其适用于极端的部分负荷。在部分负荷的情况下，不仅是效率更差，而且气蚀特性也更为恶化。在将涡轮机运行转换到泵运行以及反向转换的过程中存在两个极端状态其一是可能只有涡轮机运转，而泵进行随动。在此情况下，涡轮机充满了水，而泵充满了空气。此时提供百分之百的涡轮机功率。在另一种情况下只有泵充满了水，而涡轮机充满了空气。在此提供百分之百的泵功率。在这两个极端状态之间存在一个中间状态。在所有这些情况下，对有关的液压机的叶轮和壳体之间的间隙的密封起到重要的作用。DE1807443描述了用于运行泵涡轮机设备的方法和装置，该泵涡轮机设备暂时在没有工作介质、即水的情况下运行。为了密封在泵和涡轮机的叶轮和抽吸管之间的泄漏流而提出了分级的迷宫式密封件，反之，为了在叶轮和其余壳体之间实现密封而分别使用了平坦的迷宫式密封件。为了减少泵涡轮机设备的功率损耗，在仅运行泵的情况下要将泵的迷宫式密封件的间隙宽度最小化，而涡轮机的迷宫式密封件的间隙宽度要最大化。涡轮机的叶轮随后在空气中旋转。在涡轮机运行中，相反地要将涡轮机的迷宫式密封件的间隙宽度最小化，而泵的迷宫式密封件的间隙宽度要最大化，其中，泵叶轮随后也在空气中旋转。在从泵运行到涡轮机运行的过渡或相反地过渡时，共同的涡轮机轴为此与泵叶轮和涡轮机叶轮一同在轴向方向上移动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，这样设计泵涡轮机设备，使得避免了与部分负荷相关联的问题。由此，使得包括至少一个涡轮机和至少一个泵的机组的效率在更大的运行范围中与已知的机组相比更为优化。由此，在极端的部分负荷下效率仍是可以接受的。对气蚀特性进行了改进。同时应避免与转换相关联的问题。由此降低了功率损耗并且优化了参与的密封件的冷却。该目的通过权利要求1所述的特征得以实现。本专利技术的主要想法在于:涡轮机的设定功率设计为大于泵的设定功率。另外，在涡轮机和泵之间应该制造出液压短路。本专利技术具有以下优点，即，即便是在输入的水的体积流量很小的情况下，涡轮机仍可以在优化的区域中运行。虽然这仅提供了很小的功率，但与在此情况下已知的设备相比，提供了明显更好的效率。对于运行范围的所谓的扩展部分而言，也不需要额外的装置或措施，例如，通过输入稳定气体来稳定运转。但同样也可以使用这种额外的措施。最好以如下方式选择涡轮机和泵的设定功率的区别，S卩，使得涡轮机的效率在特定的部分负荷和液压短路效率的情况下是最理想的。涡轮机可以具有已设定的功率，该功率是已设定的泵功率的I至2倍，例如，1.1倍，1.2倍，1.3倍等，最大为2倍。适宜的是，两个液压机、即涡轮机和泵分别配有可调节的导轮。该导轮能实现在涡轮机运行中液压短路运行的受调节的转换，并且反之亦然。在涡轮机叶轮或泵叶轮或这两个叶轮之前可以分别接入一个关断机构(所谓的环形闸门或圆柱形保护装置)。关断机构可以位于叶轮和横向环(Traversenring)之间或位于叶轮和导向器之间。该关断机构最好直接设置在叶轮之前。也可以在涡轮机叶轮或泵叶轮之后设置关断机构，最好是节流阀，并且虽然该关断机构位于抽吸管之前或之后，但在极端情况下也可以位于抽吸管内部。本专利技术的另一个主要想法在于，固定的部件相对于旋转的部件在运行位置和非运行位置之间在泄漏流的方向上可移动地安装，用于在轴向方向上调节环形间隙形状的通道的间隙宽度。换言之，该固定的部件平行于液压机的旋转轴线，相对于旋转的部件移动。当下面只涉及液压机时，那么其始终也指的是根据本专利技术的水轮机或泵涡轮机。根据本专利技术，运行位置指的是面对旋转的部件的固定的部件的位置，在该位置中，在迷宫式密封件中流入了用于密封和冷却的泄漏流。在运行液压机时随后将出现以下情况，即，工作介质出现在其工作叶片上。非运行位置指的是在其中迷宫式密封件不对溢出的工作介质进行密封的那个位置。然后例如将出现以下情况，即液压机的工作介质被抽空或排空并且其叶轮由此在不同于工作介质的介质、尤其是空气中旋转。此处的间隙宽度指的是迷宫式密封件、尤其是环形间隙形状的通道的、在运行位置中相对彼此设置的两个边界面之间出现的最小间距。换言之，该宽度就是相对彼此的边界面之间的间距，在轴向截面中能够通过液压机的旋转轴线，在轴向方向上与该旋转轴线垂直地测量到该间距(径向间隙)。与此相反地，间隙长度、同样在相同的轴向截面中观察，指的是相对彼此设置的环形间隙形状的通道(平行于液压机的旋转轴线)的部分的轴向延伸距离。附图说明根据附图详细地阐述本专利技术。在图中详细地示出以下内容图1示出了在轴向截面中的两个设计为混流式结构的液压机，其中一个液压机作为涡轮机，而其中另一个液压机作为泵；图2在示意图中示出了根据第一个实施方式的、具有在垂直方向上延伸的轴的泵涡轮机设备；图3在示意图中示出了根据另一个实施方式的、具有布置在水平方向上的轴的泵涡轮机设备；图4在示意图中示出了第三个实施方式，其中，一个电机位于两个螺旋形壳体之间；图5a和图5b示出了迷宫式密封件在静止部件的运行位置和非运行位置中的不同的实施方式。具体实施例方式在图1中所示出的泵涡轮机设备的构造如下涡轮机I包括涡轮机叶轮1. 1，该涡轮机叶轮包括多个工作叶片。涡轮机叶轮1.1抗扭地具有轴3，且其旋转轴线7被设置成可旋转的。涡轮机叶轮1.1被涡轮机螺旋形壳体1. 2包围。另外，在涡轮机叶轮1.1前面设置有导向叶片环。涡轮机I具有涡轮机抽吸管1. 5。该抽吸管设置在工作叶片之后并且包括入口扩散器，该入口扩散器具有在其上连接的弯头以及还在其上连接的管道，流体截本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.01 DE 102011107829.41.一种泵涡轮机设备，包括:1.1具有涡轮机叶轮(1.1)以及涡轮机螺旋形壳体(1.2)的涡轮机(I)；1.2具有泵叶轮(2.1)以及泵螺旋形壳体(2.2)的泵⑵；1.3电机(4)，所述电机与轴(3)传动连接或能进行所述传动连接；1.4在所述涡轮机(I)和所述泵(2)之间能产生液压短路； 其特征在于以下特征:1.5所述涡轮机(I)具有高于所述泵(2)的额定功率(Nt)；1.6由液压机(I ；2)中的每个液压机的叶轮(1.1 ；1.2)和壳体(1.2 ；2.2)形成各一个迷宫式密封件(20)，在运行时，用于冷却和/或润滑所述迷宫式密封件(20)的泄漏流穿过所述迷宫式密封件流动；1.7所述迷宫式密封件(20)包括多个环形的腔(21)以及将所述腔导通地彼此相连接的环形间隙形状的通道(22)；1.8有关的所述液压机的叶轮(1.1 ；2.1)和壳体(1.2 ；2.2)相对彼此在运行位置和非运行位置之间在泄漏流的方向上可移动地安装；1.9作为两个机器中的至少一个机器的所述涡轮机(I)或所述泵(2)具有可调节的导向器； 1.10所述涡轮机的所述额定功率Nt —直达到所述泵的额定功率Np的5倍。2.根据权利要求1所述的泵涡轮机设备，其特征在于以下特征: 2.1两个所述螺旋形壳体(1.2,2.2)彼此反向地布置； 2.2两个所述螺旋形壳体(1.2，2.2)的压力管道(1.3，2.3)通入共同的压力管道(6)中。3.根据权利要求1或2所述的泵涡轮机设备，其特征在于，所述电机(4)位于两个所述螺旋形壳体(1.2，2.2)之间的空隙(5)中。4.根据权利要求1所述的泵涡轮机设备，其特征在于，所述电机(4)位于两个所述螺旋形壳体(1.2,2.2)之间的空隙(5)之外。5.根据权利要求2至4中任一项所述的泵涡轮机设备，其特征在于，两个所述螺旋形壳体(1.2，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼弗雷德·施图默尔，
申请(专利权)人：沃依特专利有限责任公司，
类型：
国别省市：