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Einrichtung zur Sicherung des unterwasserseitigen Absperrorgans von Turbinen-, Pumpen-bzw. Pumpturbinenanlagen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Sicherung des unterwasserseitigen Absperrorgans von Turbinen-, Pumpen- bzw. Pumpturbinenanlagen mit in einem Wasserführungskanal od. dgl. angeordneter Strömungsmaschine und mit einem Absperrorgan auf der Hochdruckseite sowie mit einem nur auf den Niederdruck ausgelegten Absperrorgan auf der Niederdruckseite gegen Beschädigung durch den hohen Druck des Oberwassers.
Bei Anlagen der erwähnten Art werden zum Absperren des Wasserführungskanals gegen das Unterwasser, etwa zum Zwecke der Durchführung von Revisionen oder notwendigen Reparaturen, Gleitschützen, Rollschützen, Segmentverschlusskörper oder Dammtafeli verwendet. Fiese unterwasserseitigen Absperrorgane werden dabei häufig gegenüber aen oberwasserseitig angeordneten Absperrorgane so verriegelt, dass sie nur im Schutze der geschlossenen oberwasserseitigen Absperrorgane geschlossen werden können.
Um bei Versagen der Verriegelung oder sonstigem unvorhergesehenem Öffnen der oberwasserseitigen Absperrorgane eine Beschädigung bzw. eine Zerstörung der Unterwasserschiltzen zu verhindern, werden diese hiebei in manchen Fällen und soweit möglich nicht nur gegen den vollen statischen Druck des Unterwassers, sondern auch gegen den wesentlich höheren Druck des Oberwassers ausgesteift. Das hat aber den Nachteil, dass die Unterwasserschützen sehr schwer und teuer werden und entsprechend starke Hubeinrichtungen erfordern, zumal die an den Schützen angreifenden Auftriebskräfte gering sind. Ein weiterer Nachteil dieser Schützen bzw. Verschlusskörper ist es. dass die zur seitlichen Führung benötigten Nischen eine Verschlechterung der Wasserführung zur Folge haben.
Erfindungsgemäss wird daher für eine Turbinen-, Pumpen- bzw. Pumpturbinenanlage mit in einem Wasserführungskanal od. dgl. angeordneter Strömungsmaschine und mit einem Absperrorgan auf der Hoch-
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des Oberwassers vorgeschlagen, die alseine im Kanal schwenkbar gelagerte, durch den Druck des Oberwassers betätigte, mit dem beispielsweise als ebene oder als gegen das Unterwasser zylindrisch gewölbte Stauwand ausgebildeten und gegebenenfalls mit einer Hubeinrichtung mit Freilaufversehenen niederdruckseitigen Absperrorgan verbundene, im wesentlichen den ganzen Kanalquerschnitt überspannende Steuerplatte ausgebildet ist.
Bei einer derartigen Ausbildung der erfindungsgemässen Einrichtung wird nur das im Schutz des geschlossenen hochdruckseitigen Absperrorgans, etwa zum Zwecke einer Revision im Kanal, in die Schliesslage verstellbare niederdruckseitige Absperrorgan, beispielsweise bei Versagen einer etwa zwischen beiden Absperrorgane vorgesehenen Verriegelung oder bei Bruch des hochdruckseitigen Absperrorgans, unter der Wirkung der vom nunmehr anströmenden Oberwasser auf die Steuerplatte ausgeübten Kräfte von dieser selbsttätig in Öffnungsrichtung aus dem Kanalquerschnitt herausgeführt. Dadurch erhält das Oberwasser freien Durchfluss und kann in den Unterwasserkanal ausströmen. Der Druck des Oberwassers wirkt bei dieser Einrichtung also stets nur auf die Steuerplatte, wobei er sich jedoch nicht bis zur vollen statischen Höhe ausbilden kann.
Die Steuerplatte wie auch das niederdruckseitige Absperrorgan können daher verhältnismässig leicht ausgeführt werden, ohne dass die Gefahreiner Beschädigung durch den hohen Druck des Oberwassers besteht.
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In zweckmässige) Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Sicherungseinrichtung als eine auf der Oberwasserseite des niederdruckseitigen AbsperrorgansinHöhe der oberen Kanalwand schwenkbar gelagerte, mit dem unteren Ende des niederdruckseitigen Absperrorgans verbundene ebene Wand auszubil- den. Während das niederdruckseitige Absperrorgan bei offenem oberwasserseitigem Absperrorgan unter der Wirkung der vom Oberwasser auf die ebene Wand ausgeübten Kräfte nach oben aus dem Kanalquerschnitt herausgehoben wird.. kann es sich bei abgesperrtem oberwasserseitigem Absperrorgan durch das Eigengewicht in die Schliesslage absenken, so dass ein voll selbsttätiger Betrieb des niederdruckseitigen Absperrorgans möglich ist.
Bei unter hohem Wasserdruck stehenden Stollen, beispielsweise tiefliegenden Kanälen von Talsperren u. ähnl. Wasserbecken, ist es zwar bekannt, das Absperrorgan in Anlehnung an die bekannte Ausbildung von Segmentwehrverschlusskörpern als Segmentkörper mit an der Kanaldecke gelagerter im wesentlichen den gätizen Kanalquerschnitt überspannender voller unterer Wand auszubilden. Hiebei dient die Wand aber lediglich als Trag-bzw. Schwenkarm für die gegen den immer in der gleichen Richtung und nur einseitig wirkenden Druck des Wassers ausgesteifte und durch eigens hiefür vorgesehene Hubmittel betätigte Absperr-
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird die als ebene Wand ausgebildete Steuerplatte un- mittelbar und gelenkig mit dem niederdruckseitigen Absperrorgan verbunden.
Dashat den Vorteil. dass das
Absperrorgan auf einer besonders zweckmässig erscheinenden Bahn in die Kanaldecke eingeführt werden kann, insbesondere aber auch, dass es dadurch möglich ist, das Absperrorgan so anzuordnen und auszubilden, dass es mit seiner oberen Kante an der Stollendecke entlanggleitet und dass es ebenso wie die als ebene Wand ausgebildete Steuerplatte in völliger Offenlage des Absperrorgans einen Teil der Kanaldecke bildet.
Die als ebene Wand ausgebildete Steuerplatte kann zweckmässig aber auch unmittelbar und starr mit dem niederdruckseitigen Absperrorgan verbunden werden. Dabei wird dann das Absperrorgan durch die um einen festen Drehpunkt schwenkende ebene Wand auf einer kreisbogenförmigen Bahn zwangsläufig geführt, so dass es sich erübrigt, für das Absperrorgan eine Führung, beispielsweise in der Kanaldecke, vorzusehen.
Unabhängig davon, ob die als ebene Wand ausgebildete Steuerplatte gelenkig oder starr unmittelbar mit dem niederdruckseitigen Absperrorgan verbunden wird, ist es durch entsprechende Festlegung der Anstellwinkel der Steuerplatte gegen das Oberwasser und des Absperrorgans gegen das Unterwasser bzw. durch entsprechendes Bemessen der Steuerplatte und des Absperrorgans in einfachster Weise möglich, den Verhältnissen der Anlage, insbesondere den Druckverhältnissen aufder Ober- und der Unterwasserseite entsprechend, eir erwünschtes besonders günstiges Öffnungs- und Schliessgesetz für die erfindungsgemässe Einrichtung zu verwirklichen.
Selbstverständlich hat man es dabei auch immer in der Hand, die Steuerplatte und das Absperrorgan so anzuordnen und auszubilden, dass bei einer bestmöglichen Wasserführung eine grösstmögliche Biegesteifigkeit, einfache Herstellung und geringes Gewicht gewährleistet ist. Beispielsweise können gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung in der Steuerplatte Wasserdurchtrittsöffnungen vorgesehen werden, die verhindern, dass sich an ihr bei plötzlich anströmendem Oberwasser ein unzulässig hoher Druck ausbildet. Durch entsprechende Anordnung und Ausbildung der Wasserdurchtrittsöffnungen kann aber auch der zeitliche Ablauf der Aufwärtsbewegung beim Öffnen bzw. Abwärtsbewegung beim Schliessen der Absperreinrichtung innerhalb gewisser Grenzen beeinflusst werden.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen. in der Kanaldecke eine nischenförmige Ausnehmung vorzunehmen, so dass bei völlig geöffnetem Absperrorgan wenigstens die Steuerplatte einen Teil der Kanalwandung bildet. Dabei kann die Ausnehmung als ein grosser kastenförmiger Raum ausgebildet sein, der sich über die ganze Absperreinrichtung erstreckt oder auch als gerade zylindrische, gewölbte oder sonstwie ausgebildete senkrecht oder auch unter einem Winkel zur Kanaldecke verlaufende Führungsbahn für das Absperrorgan und als flache Vertiefung für die Steuerplatte.
Ebenso kann die Ausnehmung als flache Vertiefung ausgebildet sein, in der die obere Kante des Absperrorgans beispielsweise mit Zapfen in einer seitlichen Führungsbahn geführt entlanggleitet und die insbesondere so ausgebildet ist, dass in völliger Offenlage sowohl die Steuerplatte als auch das Absperrorgan bündig mit der Kanaldecke abschliessen.
Um ein leichteres und empfindliches Ansprechen der Einrichtung zu gewährleisten und um zu erreichen, dass eine allenfalls vorgesehene Hubeinrichtung nur für kleine Kräfte bemessen werden muss sowie leicht und billig auszuführen ist, wird ferner vorgeschlagen, die Sicherungseinrichtung in an sich bekannter Weise gemeinsam mit dem Absperrorgan durch Gegengewichte auszupendeln.
Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen in den Fig. 1 und 2 gezeigt und in ihren Einzelheiten noch näher erläutert. Fig. l zeigt schematisch die erfindungsgemässe Einrichtung in einem Ausführungsbeispiel
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2sperrorgans das weitere Durchströmen des Wassers durch den Kanal 1 verhindert, wobei sich in Abhängigkeit von der jeweiligen Schliessstellung des oberwasserseitigen Absperrorgans die durchströmende Wassermenge nach und nach verringert. In gleicher Weise nimmt dabei die von dem durchströmenden Wasser bewirkte Auftriebskraft ab, so dass sich das Absperrorgan 3a und die Wand 4a unter der Wirkung ihres Eigengewichtes absenken, bis bei völlig geschlossenem oberwasserseitigem Absperrorgan das Absperrorgan 3a in völliger Schliesslage ist.
Dabei schwenkt die ebene Wand 4a um den Drehpunkt 6a, während das Absperrorgan 3a mit den Zapfen 23 in der Führungsbahn 24 gleitet und gleichzeitig um die Zapfen 23 schwenkt, so dass die untere Kante des Absperrorgans 3a und das mit ihr gelenkig verbundene Ende der ebenen Wand 4a in Schliessrichtung vorausbewegt werden, bis sie in völliger Schliesslage auf dem Kanalboden aufstehen. Hie- bei schliesst das Absperrorgan 3a den Kanal gegen das Unterwasser dicht ab. Das Absperrorgan 3a und die ebene Wand 4a sind dabei so bemessen und ausgebildet, dass die an dem in Schliessstellung gegen das Unterwasser geneigten Absperrorgan 3a angreifenden, vom Unterwasser bewirkten Auftriebskräfte keine caffnungsbewegung des Absperrorgans 3a und der Wand 4a bewirken können.
Im gestörten Betrieb, beispielsweise bei plötzlichem Versagen des oberwasserseitigen Absperrorgans etwa infolge Bruchs desselben, strömt das Oberwasser gegen die ebene Wand 4a an und bewirkt dadurch an dieser eine in Öffnungsrichtung wirkende Kraft, wodurch die Wand 4a und über diese das Absperrorgan 3a angehoben werden und dadurch dem Oberwasser der Weg in den Unterwasserkanal 2a freigegeben wird. Dabei wird das Absperrorgan 3a um seine gelenkige Verbindungmitder ebenen Wand 4a geschwenkt und zusammen mit der ebenen Wand 4a bis in die Strecklage angehoben, wobei die Zapfen 23 auf der Führungsbahn 24 gleiten. In völliger Offenlage nehmen das Absperrorgan 3a und die Wand 4a erneut die strichpunktiert gezeichnete Lage ein und bilden wiederum einen Teil der Kanaldecke 5a. Entsprechendes gilt auch beim Übergang zum normalen Betrieb nach beendeter Revision im Kanal.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Einrichtung zur Sicherung des unterwasserseitigen Absperrorgans von Turbinen-, Pumpen- bzw.
Pumpturbinenanlagen mit in einem Wasserführungskanal od. dgl. angeordneter Strömungsmaschine und mit einem Absperrorgan auf der Hochdruckseite sowie mit einem nur auf den Niederdruck ausgelegten Absperr - organ auf der Niederdruckseite gegen Beschädigung durch den hohen Druck des Oberwassers, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinrichtung als eine im Kanal schwenkbar gelagerte, durch den Druck des Oberwassers betätigte, mitdem beispielsweise alsebene oder als gegen das Unterwasser zylindrisch gewölbte Stauwand ausgebildeten und gegebenenfalls mit einer Hubeinrichtung mit Freilauf versehenen niederdruckseitigen Absperrorgan verbundene, im wesentlichen den ganzen Kanalquerschnitt überspannende Steuerplatte ausgebildet ist.