專利名稱：水力發(fā)電設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種水力發(fā)電設備，具有流體^L械特別是具有水庫侖 機，此外該水力發(fā)電設備還具有由該水輪才幾驅動的發(fā)電才幾。
背景技術：
水力發(fā)電設備具有不同的形式是公知的。例如河流水電站，該
水電站利用河流的水流的能量。此外蓄能發(fā)電站也是公知的。該蓄
能發(fā)電站包括上部蓄水庫以及下部蓄水庫。在兩個水庫之間i殳置一
個由水輪機和發(fā)電機構成的機組。其中在能量需求小的時候，在抽
水蓄能水電站中的渦4侖才幾作為4由水才幾來驅動。該4由水才幾促^吏一部分 下部蓄水庫中儲存的水回到上部蓄水庫中。
該發(fā)明的目的涉及除了沖擊式渦輪才幾或者說佩爾頓渦輪機
(Freistrahlturbinen )以外的所有類型的渦輪4幾，因此涉及例如弗朗 西斯渦輪機、半軸流式渦輪機或者卡普蘭渦輪機。通常該流體機械 的轉子例如渦4侖才幾的轉子和發(fā)電才幾的轉子具有同一個軸，也可具 有分開的軸。
在所有該種水力發(fā)電設備中落水管前接于渦輪機。通常該渦輪 機具有一個螺旋狀的導向裝置，該導向裝置將水對準該渦4侖才幾轉子
的葉片。抽吸管后接于該渦輪機。該抽吸管與該螺旋導向裝置外殼直接 連接。通常該抽吸管在7K流方向上呈漏斗狀延伸。該抽吸管通向下 水位的下方。
流體機械中的 一 個嚴重的問題是空穴問題。該問題是極端不利 的。其降低機器的效率并且可能引起所涉及部件的巨大損害，直到 該部件完全毀壞?？紤]到空穴問題通常必須在該流體機械的結構設 計和定位上做出讓步，該讓步導致能量利用率的成本。
空穴的危險隨著落差增加，也就是說隨著上水位和下水位高度 的差異增加。此外空穴的危險也隨轉凌1增加。
人們試圖通過除了結構設計手^殳以外的方法抵制空穴問題，人 們以某一程度在下水位的下方設置流體機械。該程度也稱為"設定"
(Setting )。因此該i殳定為下水位與渦輪機轉子之間的間距。降低轉 子意味著在結構方面的成本。轉子設置越低電站房需要越多材料。 根據(jù)地質(zhì)的情況該方法可導致巨大的支出，例如如果與爆破聯(lián)系起來。
因此該i殳定耳又決于發(fā)電站的沖殳資費用和千瓦時的費用。
具有兩個串接的渦輪機的水力發(fā)電設備是公知的。見CH 28 31 84 A和CH 12 64 65 A。然而該種水力發(fā)電設備具有缺點。該種水 力發(fā)電機無法起到所期待程度的將空穴的危險降低的作用。除此之 外該種水力發(fā)電設備的制造過于復雜成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
該發(fā)明的目的在于提出開頭所述類型的水力發(fā)電設備，該水力 發(fā)電設備能夠降低空穴的危險并且同時降低與大的設定相聯(lián)系的
工程費用。
該目的通過權利要求1的特征來實現(xiàn)。
該發(fā)明找到如下解決辦法該發(fā)明在流路內(nèi)設置了兩個串接的 渦4侖4幾。,人水流方向看的第一個渦4侖才幾是輻流式渦輪4幾或者是半軸 流式渦4侖才幾或者是軸流式渦輪才幾；乂人水流方向看的第二個渦4侖才幾是 輻流式渦4企4幾或者是半軸流式渦4企4幾或者是軸流式渦4合才幾。例如第 一渦輪機是弗朗西斯渦輪機，并且第二個渦輪機是卡普蘭渦輪機。
有利的是，兩個渦輪機直接串接，因此沒有中間連接的節(jié)流閥 或者中間連接的緩沖水箱(Wasserschloss )。這些渦輪機的轉子的旋 轉軸可以設置在同一大地測量高度。然而誤差也是有可能的。最終 可以有多于兩個渦4侖才幾相互連"t妄。
該發(fā)明具有特別的優(yōu)點，優(yōu)選地應用于大落差和這樣的應用情 形下即例如由于環(huán)境保護優(yōu)選選用 一些小直徑的渦輪才幾的應用情形。
通過根據(jù)本發(fā)明的技術措施，該設定最小化到零并且因此轉子 設置在下水位標高處是有可能的。如有可能轉子可以設置在下水位 的上方。通過流動阻力自由選擇轉速也是有可能的。
該發(fā)明當然也可應用于4由水蓄能水電站。
該發(fā)明具有更多的優(yōu)點在市場上可購買的標準產(chǎn)品可作為發(fā)電機使用，該發(fā)電才幾
具有20兆瓦的分度，例^口40， 60, 80兆瓦等， <旦是也有其它的功率。
通過水力發(fā)電設備的構思的標準化不僅構成機組的成本低廉，而且能立即供應。
該發(fā)明無需成本過高的排水系統(tǒng)，因為漏水流(Leckage-)和4非空;克(Entleerstr6me )可以自由;危出。
因為只需要少量的挖掘或者根本無需挖掘，所以無需高成本的地質(zhì)考察或者研究。
電站房和機組的基礎十分簡單并且成本低廉。


以下依據(jù)附圖(圖1-圖4)進一步對該發(fā)明進行詳細闡述:
圖1示意'
普蘭渦輪機的水力發(fā)電設備(
圖2示-個渦輪機的軸剖面圖
圖3示意性的示出了具有垂直軸的弗朗西斯渦輪機以及串接在其后的另一個渦4侖才幾。
圖4示意性的示出了具有垂直軸的卡普蘭渦輪機以及串接在其后的另一個渦壽侖才幾。
具體實施例方式
圖1闡明該發(fā)明的基本原理。其中示出的水力發(fā)電設備包括上
水10。該上水通過壓力管20經(jīng)過截止才幾構30供給到弗朗西斯渦壽侖沖幾1 。該弗朗西斯渦4侖才幾1驅動發(fā)電一幾40。通過該渦4侖才幾后水流通過第二渦輪機50到達下水60。
圖2示出了具有水平軸的弗朗西斯渦輪4幾1。該渦輪"f幾包4舌下列主要纟且成部分
具有多個葉片2.1的轉子2、將轉子2圍住的螺旋外殼3、 一個與轉子2抗扭連接并且水平設置的軸4、具有以彎管擴展的輸出管5.2的4由口及管5。
該渦輪機驅動一個在這里沒有示出的發(fā)電機。該發(fā)電機的轉子同才羊也是處于軸4上。
另外一個渦4侖才幾在這里沒有詳細描述。該渦4侖才幾可以i殳置在豐lr
出管5.2中。
在圖3中再次示出弗朗西斯渦4侖才幾1。 ^f旦是該渦4侖4幾具有一個垂直軸4。在弗朗西斯渦4侖機1后串接第二渦l侖機，該第二渦輪機處于抽吸管5中，不過這里沒有示出。
在圖4中示出的渦輪機1是卡普蘭渦輪機。該渦輪機具有垂直軸4。
在該渦輪機后也串接第二渦輪機，這里也沒有示出。
水力發(fā)電站包括兩個或者更多的連續(xù)串接的渦輪機。所以它們能夠i殳置在同一個大i也(geod站ischen )測量水平上，例如i殳置在下水位標高處。 一定程度上下的誤差是有可能的。在每一個流體枳』械的大地測量高度的選擇上力求使得設定最小化地設置每個后接的流體枳j械，并且與此同時力求通過后4矣的流體4幾械構建足夠的克月艮上游的流體纟幾一成的反壓力。
兩個流體才幾才成或者如有必要所有的流體4幾才成者卩可具有同 一 個軸或者每個流體機械具有各自的軸。標號列表1渦輪機2轉子2.1葉片3殼體4軸
5抽吸管5.1彎管5.2輸出管10上水20壓力管^各30截止機構40發(fā)電機50渦輪機60下水
權利要求
1.水力發(fā)電設備，1.1.具有一個流路，該流路具有上水位和下水位；1.2.具有兩個渦輪機，該渦輪機在流路中串接，每個渦輪機包括轉子(2)、外殼(3)和抽吸管(5)，其特征在于以下特點1.3.從水流方向看第一個機器是輻流式渦輪機或者是半軸流式渦輪機或者是軸流式渦輪機；1.4.從水流方向看第二個機器是輻流式渦輪機或者是半軸流式渦輪機或者是軸流式渦輪機。
2. 根據(jù)權利要求1所述的水力發(fā)電設備，其特征在于，第一個渦 輪機為弗朗西斯渦輪機，第二個渦輪機為卡普蘭渦輪機。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的水力發(fā)電設備，其特征在于，轉子(2)的重心處于上水位和下水位之間或者處于下水位上方或下方。
4. 根據(jù)權利要求3所述的水力發(fā)電設備，其特征在于，流體機械 是不同或相同類型的渦4侖才幾(1 )。
5. 根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的水力發(fā)電設備，其特征在 于，至少 一 個流體機械并且/或者至少 一 個第二流體機械串接 在第 一 流體才/U成之后。
6. 根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的水力發(fā)電設備，其特征在 于，第 一流體機械處于下水位標高處或下水位標高上方或下方。
7. 根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的水力發(fā)電設備，其特征在 于，第二流體才幾械處于下水位標高處或下水位標高上方或下 方。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水力發(fā)電設備。該水力發(fā)電設備具有流路，該流路具有上水位和下水位；兩個在流路內(nèi)串接的渦輪機，每個渦輪機包括轉子、外殼和抽吸管。該發(fā)明的特征在于以下特點從水流方向看第一個機器是輻流式渦輪機、或者是半軸流式渦輪機、或者是軸流式渦輪機；從水流方向看第二個機器是輻流式渦輪機、或者是半軸流式渦輪機、或者是軸流式渦輪機。
文檔編號F03B13/00GK101688510SQ200880018995
公開日2010年3月31日 申請日期2008年5月29日 優(yōu)先權日2007年6月5日
發(fā)明者曼弗雷德·施圖默爾 申請人:沃依特專利有限責任公司