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Vertikalachsige Kaplanturbinenanlage mit Betonspiralgehäuse Die Erfindung betrifft eine vertikalachsige Kaplanturbinenanlage mit Betonspiralgehäuse und regulierbarem Eintrittsleitapparat.
Bei solchen Turbinen war es bisher üblich, einen dem regulierbaren Leitapparat vorgelagerten Stütz- schaufelring im Betonspiralgehäuse einzubetonieren und den zwischen dem Spiralgehäuse und dem Laufrad liegenden, unter Überdruck stehenden Strömungsraum durch einen gegossenen oder geschweissten Turbinendeckel abzuschliessen. Dieser Turbinendeckel hat dabei auch die Aufgabe, den inneren Überdruck aufzunehmen.
Zweck der Erfindung ist, die Anlage gegenüber diesen bekannten Bauarten zu verbilligen. Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass bei einer vertikalachsigen Kaplanturbine mit Betonspiralgehäuse und regulierbarem Eintrittsleitapparat sowie einem Strömungsraum, der durch einen aus Gusseisen oder in Schweisskonstruktion ausgeführten Deckel abgeschlossen ist, dieser Deckel im Bereiche des Leitapparates durch einen in an sich bekannter Weise nach innen bis auf einen kleineren Durchmesser als der Leitschaufelkreis vorspringenden Kragen der Betondecke der Spirale ersetzt ist.
In den Fig. 1 - 3 der Zeichnung sind drei verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. 4 zeigt ferner einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3 und Fig. 5 zeigt, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 3 das Laufrad zusammengebaut werden kann.
Die Anlage weist ein Betonspiralgehäuse 1 und einen Eintrittsleitapparat mit verstellbaren Leitschaufeln 2 auf, durch welchen das aus dem Innenraum des Spiralgehäuses zuströmende Betriebswasser einem Turbinenlaufrad mit Nabe 3 und verstellbaren Schaufeln 4 zugeleitet wird. Nach Durchströmen des Laufrades fliesst das Wasser durch ein gekrümmtes Saugrohr 5 ab. Das Turbinenlaufrad treibt über eine vertikale Welle 6 einen Stromerzeuger 7 an.
Die Achsen der verstellbaren Leitschaufeln sind in einem Kreise vom Durchmesser D angeordnet. Die Spiraldecke ist mit 8 bezeichnet. Sie weist einen nach innen vorspringenden, einen Teil des zwischen Spiralgehäuse und Laufrad liegenden Strömungsraumes nach oben abschliessenden Kragen mit einer zentralen Öffnung auf, durch welche das Laufrad ganz oder in einzelnen Teilen von oben eingeführt werden kann. Bei allen gezeigten Ausführungen hat diese zentrale Öffnung einen kleineren Durchmesser als der Leitschaufelkreis D.
Gemäss Fig. 1 weist die Betondecke 8 der Spirale einen nach innen vorspringenden Kragen 81 auf, und die von diesem begrenzte zentrale Öffnung hat einen Durchmesser d, welcher zwischen dem Aussendurchmesser des Laufrades und dem Durchmesser D des Leitschaufelkreises liegt. Diese Öffnung gestattet, das Laufrad in zusammengebautem Zustande von oben einzuführen. Sie ist im Betriebe durch einen geschweissen Turbinendeckel 9 abgeschlossen. Dem Leitapparat sind Stützschaufeln vorgelagert, welche unten und oben im Betonspiralgehäuse verankert sind.
Im Kragen 8 der Spiraldecke 8 sind Öffnungen vorgesehen, durch welche Verlängerungen 11 der Leitschaufelzapfen durchgeführt sind. Auf der Unterseite ist der Kragen 81 durch eine Schutzplatte 12 bewehrt, welche den Beton im Bereiche der Leitschaufeln gegen den Angriff des Wassers zu schützen hat.
Diese Schutzplatte besitzt entsprechende Öffnungen für die Durchführung der Leitschaufelzapfen. Auf den . apfenverlängerungenll sind Hebel 13 aufgesetzt, welche über Laschen 14 mit einem durch einen Servo-
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motor 15 betätigten Regulierring 16 verbunden sind. Gemäss Fig. 1 sind der Regulierring und der Servomotor auf dem Turbinendeckel 9 aufgesetzt.
In der Ausführung nach Fig. 2 hat die von einem Kragen 8a begrenzte zentrale Öffnung der Betondecke 8 eine Öffnung vom Durchmesser d2 welcher kleiner ist als der Aussendurchmesser des Laufrades
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Bei dieser Bauweise kann das Laufrad nicht mehr im zusammengebauten Zustande durch die zentrale Öffnung der Betondecke durchgelassen werden. Die Öffnung ist aber immer noch so gross, dass die Laufradnabe und die einzelnen Schaufeln durchtreten können. Das Laufrad muss dann unterhalb der Spiraldecke zusammengebaut werden. Der nach innen vorspringende Kragen 82 der Betondecke 8 muss hiebei wegen seiner stärkeren Ausladung mit etwas grösserer Höhe ausgeführt werden als bei der Ausführung nach Fig. 1.
DerRegulierring 16 ist hiebei auf dem Kragen 82 der Betonspiraldecke abgestützt. Im zusammengebauten Zustande der Anlage ist die zentrale Öffnung der Betondecke durch einen rohrförmigen, bis zur Laufradnabe reichenden Blechmantel 17 abgeschlossen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist wiederum der Durchmesser d2 der zentralen Öffnung der Betondecke kleiner als der Aussendurchmesser des beschaufelten Laufrades, aber doch so gross, dass die Laufradnabe 3 und die Laufschaufeln 4 noch einzeln durch die Öffnung durchgeführt werden können. Der über den Leitschaufeln und innerhalb des Leitschaufelkreises liegende Kragen 83 der Betondecke ist aber hier kastenförmig gestaltet. Er weist einen ringförmigen Hohlraum 18 auf. In diesem Hohlraum 18 ist die Regeleinrichtung für den Eintrittsleitapparat, nämlich der Regulierring 16 mit Servomotor 15 untergebracht.
Ferner ist das Spurlager 19 des Laufrades über einen Tragring 20 auf dem kastenförmig ausgebildeten Teil 83 der Betondecke 8 abgestützt.
Die Fig. 4 zeigt in grösserem Massstabe einen Schnitt durch die Betondecke an der Stelle des Durchtrittes der Leitschaufelzapfen. Die entsprechende Öffnung der Betondecke ist innen durch ein Rohr 21 ausgekleidet. Der obere Schaufelzapfen ist mit 22 bezeichnet. Er ist in einer im unteren Ende des Rohres 21 angeordneten Büchse 23 gelagert. Der Verlängerungsteil 11 des Schaufelzapfens ist rohrförmig gestaltet und an seinem unteren Ende mit dem Schaufelzapfen 22 über einen Mitnehmer, z. B. ein Sechskant, gekuppelt und zugleich durch eine Schraube 24 axial mit dem Schaufelzapfen 22 verbunden. Am oberen Ende des Rohres 21 ist ferner ein Wälzlager 25 für die Führung der Zapfenverlängerung vorgesehen.
. Wie in Fig. 3 dargestellt, wird bei der Montage die Schaufel 2 in einer Lage 21 mit dem oberen Schaufelzapfen 22 in das Lager 23 eingeführt. Damit der mit 26 bezeichnete untere Schaufelzapfen in seine Lage gebracht werden kann, ist in der Blechverkleidung des unteren Teiles der Betonspirale ein wegnehmbares Stück 27 eingelegt, welches beim Zusammenbau des Leitapparates mit dem Schaufelzapfen 26 in seine endgültige Lage gebracht wird.
Die Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 kann natürlich nur dann benützt werden, wenn zwischen Unter- und Oberkante der Leitschaufeln genügend Platz zum Zusammenbau des Laufrades vorhanden ist.
Gemäss Fig. 5 wird auf der Höhe der unteren Leitradkante ein Podest 28 eingebaut, auf welchem die Laufradnabe 3 abgestellt wird und von welchem aus die einzelnen Laufradschaufeln 4 in die Nabe eingesetzt werden können. In dieser Lage kann auch die Welle 6 auf die Laufradnabe abgesetzt und mit ihr gekuppelt werden. Auch der Lagerhals kann eingebaut werden, fo dass nachher die ganze Einrichtung nach Wegnahme des Montagepodestes 28 in seine richtige Lage hinuntergelassen werden kann.
Ein unterer Rost 29 dient ebenfalls für die Montage der kleineren Laufradteile, indem sie dort vor dem Hinunterlassen der Laufradnabe deponiert werden können. Dieser Rost 29 dient im übrigen für die periodischen Laufradkontrollen.
Während die Schaufel 4 mit einer besonderen provisorischen Aufhängevorrichtung 30 montiert wird, können die kleineren Laufradteile mit Hilfe des Maschinenhauskrans an ihren Platz gebracht werden. Zu diesem Behufe ist die Durchführung eines Seiles 31 mit einem Haken 32 durch die hohle Turbinenwelle 6 vorgesehen. Falls für die Montage in der Höhe mehr Platz gebraucht würde, wäre es auch möglich, das Montagepodest 28 in der Bohrung des Laufradmanrels in etwas tieferer Lage anzuordnen.
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