使液壓機的葉輪排水的設(shè)備和方法
【專利摘要】一種使液壓機的葉輪排水的設(shè)備，該液壓機具有葉輪、導(dǎo)流器、吸管、壓縮空氣線路和用于產(chǎn)生通道的機構(gòu)，壓縮空氣線路用于將壓縮空氣導(dǎo)入吸管的聯(lián)接至葉輪的區(qū)域中，所述通道從吸管壁朝向吸管中心方向延伸，其中，壓縮空氣在排水時通過通道導(dǎo)引，其中，產(chǎn)生通道的機構(gòu)由水線路組成，水線路從外部通入吸管壁，并且水線路至吸管的通口圍繞壓縮空氣線路至吸管的通口。
【專利說明】
使液壓機的葉輪排水的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及液壓機領(lǐng)域。在此可以是與發(fā)電機、電動機或電動發(fā)電機力鎖合地連接的水透平或栗或栗透平。本發(fā)明涉及具有弗朗西斯(Francis)類型葉輪的液壓機。
【背景技術(shù)】
[0002]這種機器包括葉輪、殼體以及吸管，該殼體通常具有通過葉輪調(diào)節(jié)水流的導(dǎo)流器，該吸管在將機器用作為透平時引導(dǎo)從葉輪流出的水。
[0003]使葉輪排水的設(shè)備由通常的現(xiàn)有技術(shù)已知。例如DE102011015336說明了相應(yīng)的設(shè)備。為此，壓縮空氣線路聯(lián)接至吸管，用以向葉輪吹氣。壓縮空氣線路的通口位于葉輪下方的吸管內(nèi)。
[0004]US 3 282 563 A說明了一種設(shè)備，其適用于將空氣吹入葉輪下方的空間。該設(shè)備包括矛狀的噴射器，該噴射器可以裝入葉輪下方的空間并且可以經(jīng)由內(nèi)置通道在那里吹入空氣。該噴射器在使用后可以完整地從水路取下。
[0005]使液壓機中的葉輪排水通常用于兩個不同目的。在第一種情況下，為了啟動進入栗運行而首先在靜止?fàn)顟B(tài)下使栗或栗透平的葉輪排水，并且葉輪在空氣中加速至同步轉(zhuǎn)速。在第二種情況下，液壓機要進入移相器運行，即，不提供有效功率，而是僅進行對電網(wǎng)中產(chǎn)生的無功功率的補償。為此，在水中轉(zhuǎn)動期間利用用于排水的設(shè)備的幫助來向葉輪進行吹氣直至葉輪最后在移相器運行下在空氣中繞轉(zhuǎn)。在這兩種情況下，顯然必須首先完全關(guān)閉導(dǎo)流器。
[0006]被證實的是，使葉輪排水在第一種情況下，S卩，在葉輪靜止期間不會產(chǎn)生另外的困難。然而在第二種情況下是不同的，即，要在葉輪轉(zhuǎn)動時使其排水。確定的是，與靜止?fàn)顟B(tài)下的排水相比往往需要明顯更大量的壓縮空氣。排水所需的壓縮空氣通常利用所謂的氣室的幫助來提供。在此涉及的是通過空氣栗來填充壓縮空氣的壓力容器。氣室的尺寸往往根據(jù)足夠用于葉輪一次排水的壓縮空氣量而設(shè)計。在葉輪靜止?fàn)顟B(tài)下所需的量通常容易計算。在葉輪轉(zhuǎn)動的情況下進行排水時出現(xiàn)的所述問題導(dǎo)致的是，必須從氣室中抽取比規(guī)定的壓縮空氣更大量的壓縮空氣，這導(dǎo)致氣室內(nèi)具有比預(yù)想的壓力降更大的壓力降。第二種排氣過程僅在對氣室進行耗費時間的重新填充之后才是可行的。由此，又通過強烈的吹氣提高了氣室的持久負荷。當(dāng)然，所述問題也可以通過氣室擴大設(shè)計來補償，然而這尤其是在考慮到空間需求增加時導(dǎo)致成本明顯增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在此本發(fā)明任務(wù)在于，提供使葉輪排水的設(shè)備和方法，其消除所述問題而不會明顯提尚成本。
[0008]發(fā)明人在此根據(jù)發(fā)現(xiàn)提出，在出現(xiàn)問題的情況下使大量吹氣空氣進入下層水(Unterwasser)而顯然無法使葉輪排水。
[0009]發(fā)明人已知的是，所提出的任務(wù)可以通過具有權(quán)利要求1特征的、使葉輪排水的設(shè)備來解決。
[0010]獨立的方法權(quán)利要求說明了根據(jù)本發(fā)明的在使葉輪排水時的過程。
【附圖說明】
[0011]以下結(jié)合附圖闡述了根據(jù)本發(fā)明的解決方案。圖中詳細示出:
[0012]圖1示出導(dǎo)流器關(guān)閉時葉輪和吸管內(nèi)的流動走向；并且
[0013]圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的吹氣設(shè)備;并且
[0014]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。
具體實施方案
[0015]在圖1的視圖中以示意圖示出導(dǎo)流器關(guān)閉時葉輪和吸管內(nèi)的流動走向。在此，葉輪的位置用1、吸管的壁用2以及導(dǎo)流器的導(dǎo)流葉片用3標(biāo)識。流動線用箭頭線示出。圖1所示的流動出現(xiàn)在利用吹入壓縮空氣開始使葉輪排水之前不久。在葉輪下方緊挨著的吸管區(qū)域中的流動走向尤其是引人注意的。在該部位處，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，壓縮空氣從吸管壁中吹入?？梢郧宄闯?，流動走向直接在吸管壁處向下，即，朝向下層水方向指向。發(fā)明人由此推斷，所吹入的空氣的至少一部分由于該流動被隨同帶向下層水，因而無法再用于排水。
[0016]發(fā)明人因而提出這樣的任務(wù)，S卩，避免所吹入的空氣被直接出現(xiàn)在吸管壁上的水流運送走。
[0017]發(fā)明人已知的是，由于空氣的密度與水的密度相比是非常小的，因而所吹入的壓縮空氣被水帶走并且運送到下層水。如果壓縮空氣至少在吸管壁附近區(qū)域中被與空氣相比具有更大的密度并且因而以更多阻力來抵抗流動的水的物質(zhì)環(huán)繞，則可以減小所述問題。因而該物質(zhì)形成如下的通道，通過該通道使壓縮空氣從吸管壁朝向吸管中心方向引導(dǎo)。在那里，根據(jù)圖1存在使空氣朝向葉輪方向運送并且使葉輪排水的流動。
[0018]由US3 282 563 A已知的解決方案涉及一種金屬通道，該金屬通道從外部移入葉輪下方的空間(也參見圖2)。本發(fā)明則是替選的解決途徑。
[0019]圖2示意性示出由現(xiàn)有技術(shù)已知的解決方案。吸管壁用2標(biāo)識，能引入吸管的管用21標(biāo)識，壓縮空氣線路用24標(biāo)識，用于引入管的推桿用22標(biāo)識以及用于使推桿運動的馬達用23標(biāo)識。管道21在此在吸管之外的區(qū)域內(nèi)完全在壓縮空氣線路24內(nèi)引導(dǎo)。清楚的是，在管道21與壓縮空氣線路24之間設(shè)置有密封件。管道21僅在排水過程中引入吸管，從而在正常運行時，吸管內(nèi)不會形成降低液壓機的效率的流動阻礙。管道21僅以如下程度引入吸管中，即，直至越過在其中水流背離葉輪引導(dǎo)的區(qū)域(參見圖1)。此外，管道21還可以傾斜(例如朝向葉輪)地引入吸管，即，不強制移入方向垂直地從吸管壁指向吸管中間。管道可以是金屬管道，或者由密度比空氣更大的各種其他適當(dāng)?shù)牟牧现瞥?例如由塑料制成的)的管道。
[0020]本發(fā)明的替選解決方案在于，通道由在壓力下被導(dǎo)入吸管的水形成。圖3中示意性示出這種實施方案。吸管壁用2標(biāo)識，壓縮空氣線路用32標(biāo)識以及水線路用31標(biāo)識，該水線路在通入吸管的通入?yún)^(qū)域內(nèi)圍繞壓縮空氣線路。如果通過水線路31將水在適當(dāng)壓力下導(dǎo)入吸管，則在圖3中所示的示例中構(gòu)成由水形成的圓柱形通道，所導(dǎo)入的水的壓力越高則該圓柱形通道伸入吸管就越長。在該通道內(nèi)，現(xiàn)在壓縮空氣可以導(dǎo)引經(jīng)過吸管壁附近的關(guān)鍵區(qū)域，而不會被帶入下層水。所導(dǎo)入的水的壓力以如下方式來選擇，即，通道可以如此長地構(gòu)成，如水在吸管內(nèi)背離葉輪流動那樣。在大多數(shù)情況下，處于壓力下的所需的水可以取自上層水(Oberwasser)或壓力線路。相應(yīng)地設(shè)置線路、閥以并且必要時設(shè)置減壓器。關(guān)于通道的定位，前述段落所述內(nèi)容類似地適用。為了進一步穩(wěn)定化由水構(gòu)成的通道，可以適當(dāng)?shù)匾霂в袦u旋的水。
[0021]最后還應(yīng)提到，所述方法不僅可以在葉輪轉(zhuǎn)動時執(zhí)行而且可以在葉輪靜止時執(zhí)行。很明顯，僅在葉輪轉(zhuǎn)動時得到所述的相對于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點。然而基于方法經(jīng)濟原因有利的是，針對所有可行的運行條件設(shè)置僅一種排水方法。
【主權(quán)項】
1.一種使液壓機的葉輪排水的設(shè)備，所述液壓機具有葉輪、導(dǎo)流器、吸管、壓縮空氣線路和用于產(chǎn)生通道的機構(gòu)，所述壓縮空氣線路用于將壓縮空氣導(dǎo)入所述吸管的聯(lián)接至所述葉輪的區(qū)域，所述通道從吸管壁朝向吸管中心方向延伸，其中，壓縮空氣在排水時通過所述通道導(dǎo)引，其特征在于，用于形成所述通道的機構(gòu)由水線路組成，所述水線路從外部通入所述吸管壁，并且所述水線路至所述吸管的通口圍繞所述壓縮空氣線路至所述吸管的通口。2.—種使液壓機的葉輪排水的方法，所述液壓機具有葉輪、導(dǎo)流器、吸管和壓縮空氣線路，所述壓縮空氣線路用于將壓縮空氣導(dǎo)入所述吸管的聯(lián)接至所述葉輪的區(qū)域，其特征在于，具有下列方法步驟:關(guān)閉導(dǎo)流器，產(chǎn)生通道，所述通道從吸管壁朝向吸管中心方向延伸，其中，所述通道由將處于壓力下的水導(dǎo)入所述吸管來產(chǎn)生，通過所述通道導(dǎo)入壓縮空氣。
【文檔編號】F03B11/00GK105899801SQ201480073056
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年11月18日
【發(fā)明人】費利克斯·利波爾德, 賴納·麥克
【申請人】福伊特專利有限公司