使液压机的叶轮排水的设备和方法
【专利摘要】一种使液压机的叶轮排水的设备，该液压机具有叶轮、导流器、吸管、压缩空气线路和用于产生通道的机构，压缩空气线路用于将压缩空气导入吸管的联接至叶轮的区域中，所述通道从吸管壁朝向吸管中心方向延伸，其中，压缩空气在排水时通过通道导引，其中，产生通道的机构由水线路组成，水线路从外部通入吸管壁，并且水线路至吸管的通口围绕压缩空气线路至吸管的通口。
【专利说明】
使液压机的叶轮排水的设备和方法
技术领域
[0001]本发明涉及液压机领域。在此可以是与发电机、电动机或电动发电机力锁合地连接的水透平或栗或栗透平。本发明涉及具有弗朗西斯(Francis)类型叶轮的液压机。
【背景技术】
[0002]这种机器包括叶轮、壳体以及吸管，该壳体通常具有通过叶轮调节水流的导流器，该吸管在将机器用作为透平时引导从叶轮流出的水。
[0003]使叶轮排水的设备由通常的现有技术已知。例如DE102011015336说明了相应的设备。为此，压缩空气线路联接至吸管，用以向叶轮吹气。压缩空气线路的通口位于叶轮下方的吸管内。
[0004]US 3 282 563 A说明了一种设备，其适用于将空气吹入叶轮下方的空间。该设备包括矛状的喷射器，该喷射器可以装入叶轮下方的空间并且可以经由内置通道在那里吹入空气。该喷射器在使用后可以完整地从水路取下。
[0005]使液压机中的叶轮排水通常用于两个不同目的。在第一种情况下，为了启动进入栗运行而首先在静止状态下使栗或栗透平的叶轮排水，并且叶轮在空气中加速至同步转速。在第二种情况下，液压机要进入移相器运行，即，不提供有效功率，而是仅进行对电网中产生的无功功率的补偿。为此，在水中转动期间利用用于排水的设备的帮助来向叶轮进行吹气直至叶轮最后在移相器运行下在空气中绕转。在这两种情况下，显然必须首先完全关闭导流器。
[0006]被证实的是，使叶轮排水在第一种情况下，S卩，在叶轮静止期间不会产生另外的困难。然而在第二种情况下是不同的，即，要在叶轮转动时使其排水。确定的是，与静止状态下的排水相比往往需要明显更大量的压缩空气。排水所需的压缩空气通常利用所谓的气室的帮助来提供。在此涉及的是通过空气栗来填充压缩空气的压力容器。气室的尺寸往往根据足够用于叶轮一次排水的压缩空气量而设计。在叶轮静止状态下所需的量通常容易计算。在叶轮转动的情况下进行排水时出现的所述问题导致的是，必须从气室中抽取比规定的压缩空气更大量的压缩空气，这导致气室内具有比预想的压力降更大的压力降。第二种排气过程仅在对气室进行耗费时间的重新填充之后才是可行的。由此，又通过强烈的吹气提高了气室的持久负荷。当然，所述问题也可以通过气室扩大设计来补偿，然而这尤其是在考虑到空间需求增加时导致成本明显增加。
【发明内容】
[0007]在此本发明任务在于，提供使叶轮排水的设备和方法，其消除所述问题而不会明显提尚成本。
[0008]发明人在此根据发现提出，在出现问题的情况下使大量吹气空气进入下层水(Unterwasser)而显然无法使叶轮排水。
[0009]发明人已知的是，所提出的任务可以通过具有权利要求1特征的、使叶轮排水的设备来解决。
[0010]独立的方法权利要求说明了根据本发明的在使叶轮排水时的过程。
【附图说明】
[0011]以下结合附图阐述了根据本发明的解决方案。图中详细示出:
[0012]图1示出导流器关闭时叶轮和吸管内的流动走向；并且
[0013]图2示出根据现有技术的吹气设备;并且
[0014]图3示出根据本发明的设备。
具体实施方案
[0015]在图1的视图中以示意图示出导流器关闭时叶轮和吸管内的流动走向。在此，叶轮的位置用1、吸管的壁用2以及导流器的导流叶片用3标识。流动线用箭头线示出。图1所示的流动出现在利用吹入压缩空气开始使叶轮排水之前不久。在叶轮下方紧挨着的吸管区域中的流动走向尤其是引人注意的。在该部位处，根据现有技术，压缩空气从吸管壁中吹入。可以清楚看出，流动走向直接在吸管壁处向下，即，朝向下层水方向指向。发明人由此推断，所吹入的空气的至少一部分由于该流动被随同带向下层水，因而无法再用于排水。
[0016]发明人因而提出这样的任务，S卩，避免所吹入的空气被直接出现在吸管壁上的水流运送走。
[0017]发明人已知的是，由于空气的密度与水的密度相比是非常小的，因而所吹入的压缩空气被水带走并且运送到下层水。如果压缩空气至少在吸管壁附近区域中被与空气相比具有更大的密度并且因而以更多阻力来抵抗流动的水的物质环绕，则可以减小所述问题。因而该物质形成如下的通道，通过该通道使压缩空气从吸管壁朝向吸管中心方向引导。在那里，根据图1存在使空气朝向叶轮方向运送并且使叶轮排水的流动。
[0018]由US3 282 563 A已知的解决方案涉及一种金属通道，该金属通道从外部移入叶轮下方的空间(也参见图2)。本发明则是替选的解决途径。
[0019]图2示意性示出由现有技术已知的解决方案。吸管壁用2标识，能引入吸管的管用21标识，压缩空气线路用24标识，用于引入管的推杆用22标识以及用于使推杆运动的马达用23标识。管道21在此在吸管之外的区域内完全在压缩空气线路24内引导。清楚的是，在管道21与压缩空气线路24之间设置有密封件。管道21仅在排水过程中引入吸管，从而在正常运行时，吸管内不会形成降低液压机的效率的流动阻碍。管道21仅以如下程度引入吸管中，即，直至越过在其中水流背离叶轮引导的区域(参见图1)。此外，管道21还可以倾斜(例如朝向叶轮)地引入吸管，即，不强制移入方向垂直地从吸管壁指向吸管中间。管道可以是金属管道，或者由密度比空气更大的各种其他适当的材料制成(例如由塑料制成的)的管道。
[0020]本发明的替选解决方案在于，通道由在压力下被导入吸管的水形成。图3中示意性示出这种实施方案。吸管壁用2标识，压缩空气线路用32标识以及水线路用31标识，该水线路在通入吸管的通入区域内围绕压缩空气线路。如果通过水线路31将水在适当压力下导入吸管，则在图3中所示的示例中构成由水形成的圆柱形通道，所导入的水的压力越高则该圆柱形通道伸入吸管就越长。在该通道内，现在压缩空气可以导引经过吸管壁附近的关键区域，而不会被带入下层水。所导入的水的压力以如下方式来选择，即，通道可以如此长地构成，如水在吸管内背离叶轮流动那样。在大多数情况下，处于压力下的所需的水可以取自上层水(Oberwasser)或压力线路。相应地设置线路、阀以并且必要时设置减压器。关于通道的定位，前述段落所述内容类似地适用。为了进一步稳定化由水构成的通道，可以适当地引入带有涡旋的水。
[0021]最后还应提到，所述方法不仅可以在叶轮转动时执行而且可以在叶轮静止时执行。很明显，仅在叶轮转动时得到所述的相对于现有技术的优点。然而基于方法经济原因有利的是，针对所有可行的运行条件设置仅一种排水方法。
【主权项】
1.一种使液压机的叶轮排水的设备，所述液压机具有叶轮、导流器、吸管、压缩空气线路和用于产生通道的机构，所述压缩空气线路用于将压缩空气导入所述吸管的联接至所述叶轮的区域，所述通道从吸管壁朝向吸管中心方向延伸，其中，压缩空气在排水时通过所述通道导引，其特征在于，用于形成所述通道的机构由水线路组成，所述水线路从外部通入所述吸管壁，并且所述水线路至所述吸管的通口围绕所述压缩空气线路至所述吸管的通口。2.—种使液压机的叶轮排水的方法，所述液压机具有叶轮、导流器、吸管和压缩空气线路，所述压缩空气线路用于将压缩空气导入所述吸管的联接至所述叶轮的区域，其特征在于，具有下列方法步骤:关闭导流器，产生通道，所述通道从吸管壁朝向吸管中心方向延伸，其中，所述通道由将处于压力下的水导入所述吸管来产生，通过所述通道导入压缩空气。
【文档编号】F03B11/00GK105899801SQ201480073056
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年11月18日
【发明人】费利克斯·利波尔德, 赖纳·麦克
【申请人】福伊特专利有限公司