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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System von Rohrturbinen. wobei die Rohrturbinen jeweils aus einem innerhalb eines Im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Bereiches eines Turbinengehauses angeordneten Generator und einem mit dem Generator gekoppelten. drehbar gelagerten TurbinenlÅaufer bestehen, an weiche jeweils ein Saugrohr anschliesst, wobei eine Mehrzahl von Rohrturbinen in einer feld- oder matnxartigen Anordnung sowohl in einer Im wesentlichen horizontalen Anordnung nebeneinander als auch in einer vertikalen Anordnung übereinander miteinander gekoppelt bzw in wenigstens einem gemeinsamen Support gelagert sind
Rohrturbinen der eingangs genannten Art,
welche jeweils Im wesentlichen aus einem innerhalb eines Im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Bereiches eines Turbinengehäuses angeordneten Generator und einem mit dem Generator gekoppelten, drehbar gelagerten Turbinenlaufer bestehen, sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt, wobei in diesem Zusammenhang beispielsweise auf die DE-B 1 503 274, die AT-B 326 582, die AT-B 345 757 oder die CH-A 649 348 verwiesen werden kann Bel diesen bekannten, stationaren Ausbildungen von Rohrturbinen wird eine derartige Rohrturbine in einem speziell vorbereiteten Fundament bzw einem das Turbinengehäuse umgebenden und entsprechend ausgerüsteten, zweiten Gehause über zumeist massive Verankerungen festgelegt, wobei neben entsprechend stabilen Abstutzungen zusätzliche Stabilisatoren erforderlich sind,
um die zumeist grosse Abmessungen aufweisende Rohrturbine entsprechend sicher lagern zu konnen Es ist weiters davon auszugehen, dass bei derart ortsfest installierten Anlagen jeweils unmittelbar auf die Gegebenheiten abgestimmte, speziell ausgebildete Konstruktionen zum Einsatz kommen und dass ein Ersatz derartiger Anlagen bzw ein Einsatz an einem anderen Ort zumeist nicht durchfuhrbar ist
Weiters ist Im Zusammenhang mit Rohrturbinen bekannt, kleinbauende Aggregate und gegebenenfalls transportable Einrichtungen zu schaffen, wie sie beispielsweise m Gezeitenkraftwerken eingesetzt werden können In diesem Zusammenhang wird unter anderem auf die US-A 4 207 015 sowie die US-A 4 468 153 verwiesen, wobei derartige Anlagen Zusatzeinrichtungen, beispielsweise in Form von speziellen Ballastelementen aufweisen,
um insbesondere bei Einsatz in Gezeitenkraftwerken eine Anpassung an die unterschiedlichen Strömungsverhältnisse zu erzielen Auch derartige Anlagen sind somit auf einen speziellen Einsatzzweck beschrankt und können nicht ohne weiteres in unterschiedlichen Bereichen und Anwendungen eingesetzt werden
Aus der WO 89/00646 ist weiters ein System von Rohrturbinen der eingangs genannten Art bekanntgeworden, in weichem sich an einer Anordnung an einer Wasserfront eine regelmässige Anordnung von miteinander verbundenen, parallel zueinander angeordneten Saugrohren befindet, an welchen eine Mehrzahl von tauchbaren Wasserkraftmaschinen, insbesondere Turbinengeneratoren.
mit jeweils einem daran drehbar angeordneten Laufer vorgesehen sind Eine ähnliche Ausbildung eines Systems von mehreren miteinander gekoppe ! ten Rohrturbinen) st darüberhinaus der oben bereits erwahnten US-A 4 468 153 zu entnehmen
Darüberhinaus ist der US-A 4 755 690 ein System von Rohrturbinen der eingangs genannten Art zu entnehmen, wobei ausserhalb des Einsatzortes eine Mehrzahl von in einem gemeinsamen Support gelagerten Rohrturbinen mit entsprechenden Saugrohren gekoppelt werden, worauf die derart zusammengebauten Einheiten abgesenkt und zur Energiegewinnung eingesetzt werden
Weiters ist davon auszugehen.
dass bei einer Anpassung der Leistung einer Rohrturbine an unterschiedliche Gegebenheiten, insbesondere einer Vergrösserung der Leistung, nicht nur eine beträchtliche Zunahme in der Hohe und der Breite, d h im wesentlichen eine betrachtliche Zunahme des Durchmessers der Rohrturbine erforderlich ist, sondern in gleichem Masse auch eine übermässige LÅangenzunahme und eine Zunahme des Gewichts des Systems erfordert
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System von Rohrturbinen zu schaffen.
mit welchem es gelingt, ohne Vergrösserung der Abmessungen einzelner Rohrturbinen und insbesondere ohne Vergrösserung der Langenausdehnung eine entsprechende Anpassung an die gewünschte Leistung und der herrschenden Strömungsbedingungen unter moglichst vollständiger Ausnutzung des zur Verfugung stehenden Strömungsquerschnittes zu erzielen. Weiters wird darauf abgezielt, ein System zu schaffen, weiches ohne aufwendige Bau- und Fundamentarbeiten einsetzbar ist und gegebenenfalls bestehende Anlagen, in weichen eine Wasserströmung auftritt, zur Gewinnung von in derartigen, gegebenenfalls diskontinuierlichen Stromungen nutzbarer
Energie nachzurusten, wobei insbesondere auf verbesserte und vereinfachte Wartungsmoglich- keiten sowie eine universelle Einsetzbarkeit des Systems abgezielt wird.
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Zur Lösung dieser Aufgaben ist das erfindungsgemässe System von Rohrturbinen ausgehend von einem System der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von jeweils in einem gemeinsamen Support gelagerten Rohrturbinen mit entsprechenden Saugrohren lösbar gekoppelt sind.
Dadurch, dass erfindungsgemäss eine Mehrzahl von jeweils in einem gemeinsamen Support gelagerten Rohrturbinen mit entsprechenden Saugrohren lösbar gekoppelt sind, lässt sich in einfacher Weise und unter Einsatz von kleinbauenden, d. h. insbesondere eine relativ geringe Länge und ein relativ geringes Gewicht aufweisenden Rohrturbinen, eine exakte Anpassung an die zur Verfügung stehenden, räumlichen Bedingungen bzw. an die von Wasser durchströmten Querschnitte erzielen Durch die lösbare Kopplung der Turbinen mit den jeweiligen Saugrohren gelingt sowohl in bezug auf den Platzbedarf als auch in bezug auf die zu bewegenden bzw. zu verlagernden Gewichte der Maschinenteile eine Optimierung des Systems von Rohrturbinen in bezug auf die Wartungs- und Reparaturmassnahmen.
Dadurch, dass die Rohrturbinen von den jeweiligen Saugrohren trennbar ausgebildet sind, kann Im Bedarfsfall jeweils nur der zu wartende Teil des Systems von Rohrturbinen, d. h. entweder die Saugrohre oder die Turbinen, für Wartungs- und Reparaturmassnahmen angehoben bzw aus der Arbeitsposition entfernt werden. Durch diese Trennung der Turbinen von den Saugrohren gelingt es auch, den für derartige Reparatur- und Wartungsarbeiten erforderlichen Platzbedarf über einem derartigen System von Rohrturbinen auf ein Minimum zu verringern.
Da durch das Vorsehen einer entsprechenden Vielzahl von Rohrturbinen sowohl ein entsprechend grosser Querschnitt überdeckt bzw. genutzt werden kann, ist es zur Verringerung des beim Transport oder Einbau zu bewegenden Gesamtgewichtes von entscheidender Bedeutung, dass die In einem gemeinsamen Support gelagerten Rohrturbinen von den entsprechenden Saugrohren lösbar ausgebildet sind.
Hiedurch können beispielsweise bei Einsatz einer derartigen Vielzahl von Rohrturbinen, welche in einem gemeinsamen Support gelagert sind und von den Saugrohren trennbar sind, In einfacher Weise entsprechende Wartungs- oder Ersatzarbeiten vorgenommen werden, indem lediglich bestimmte Saugrohre oder Turbinen, beispielsweise sämtliche in einer Reihe vertikal übereinander angeordnete, für den Tausch eines Einzelelementes aus dem System angehoben bzw. zu Wartungsarbeiten aus dem System entfernt werden.
Um eine besonders einfache Trennung der Turbinen von den zugehörigen Saugrohren zu ermöglichen, ist das erfindungsgemässe System von Rohrturbinen dahingehend weitergebildet, dass die Kopplung eines Supports mit darin gelagerten Rohrturbinen mit gegebenenfalls in einer Halterung gemeinsam gelagerten Saugrohren über zueinander komplementäre, halbschalenförmige Anschlussstücke erfolgt. Durch die Kopplung eines Supports mit darin gelagerten Rohrturbinen mit in einer Halterung gemeinsam gelagerten Saugrohren über zueinander komplementäre, halbschalenförmige Anschlussstücke kann durch einfaches Aufeinanderliegen und gegebenenfalls Verrasten der zwei zueinander komplementären Halbschalen ein Verbund der Saugrohre mit den Turbinen erfolgen, wobei durch einfaches Abheben eines Elementes bzw.
Supports eine Trennung in die Einzelelemente einfach und reproduzierbar möglich ist.
In bevorzugter Weise ist das erfindungsgemässe System von Rohrturbinen dahingehend weitergebildet, dass ein Support mit einer Mehrzahl von Rohrturbinen an einer insbesondere abgestuften oder schräg verlaufenden Führungsbahn relativ zu den Saugrohren bewegbar ist. Indem erfindungsgemäss ein Support mit einer Mehrzahl von Rohrturbinen an einer insbesondere abgestuften oder schräg verlaufenden Führungsbahn relativ zu den Saugrohren bewegbar ist, kann eine Mehrzahl von Rohrturbinen zu Wartungs- oder Reparaturzwecken einfach von den jeweiligen Saugrohren abgehoben und über das Niveau der Wasserfläche entlang der Führungsbahn angehoben bzw. verschoben sowie nach Durchführung der Wartungs- und Reparaturarbeiten in die jeweilige Arbeitsposition ohne aufwendige Justier- und Verbindungsarbeiten der einzelnen Maschinenteite abgesenkt werden.
Die Anordnung von abgestuften oder schräg verlaufenden Führungsbahnen zum Anheben eines Supports mit einer Mehrzahl von Rohrturbinen ermöglicht somit, dass eine Positionierung der Turbinen jederzeit ohne aufwendige Schweiss- bzw. Schneidarbeiten durchgeführt werden kann, indem die Turbinen lediglich aus der Arbeitsposition abgehoben bzw. in die Arbeitsposition abgesenkt und in dieser korrekt gelagert werden.
Für eine besonders einfache Kopplung und gegenseitige Abstützung der einzelnen Rohrturbinen wird bevorzugt vorgeschlagen, dass jede Rohrturbine von Rahmenelementen umgeben und mit diesen verbunden bzw. verbindbar ist, welche wenigstens in mit benachbarten Rohr-
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turbinen gekoppeltem Zustand des Systems jeweils beispielsweise einen Im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweisenden Rahmen definieren, und dass die Rahmen bzw.
Rahmenelemente benachbarter Rohrturbinen miteinander verbunden, insbesondere verschraubt sind Derartige Rahmenelemente können in einfacher Welse auf die Abmessungen und Ausbildungen der eingesetzten Rohrturbinen abgestimmt werden. wobei bei entsprechender Kopplung benachbarter Turbinen nicht notwendigerweise jede Turbine von einem vollständigen Rahmen umgeben sein muss, sondern jeweils einzelne Rahmenelemente benachbarter Turbinen derart zusammengesetzt bzw miteinander verbunden werden konnen,
um In zusammengebautem Zustand des gesamten Systems von Rohrturbinen eine entsprechende Rahmenstruktur zu ergeben Hiebei ist Insbesondere bei Vorsehen eines Im wesentlichen quadratischen Querschnittes für die Rahmen in zusammengebautem Zustand eine optimale Kombinationsmöglichkeit einer gewünschten Anzahl von Rohrturbinen gegeben und es kann weiters mit einer äusserst geringen Anzahl von unterschiedlichen und aufeinander abgestimmten Rahmenelementen das Auslangen gefunden werden
Für eine besonders einfache und zuverlässige Abstutzung der einzelnen Rohrturbinen aneinander bzw an einzelnen Rahmenelementen oder eines von den Rahmenelementen gebildeten Supports für das erfindungsgemässe System wird darüberhinaus bevorzugt vorgeschlagen,
dass in an sich bekannter Weise die Rohrturbinen im Bereich des Turbinenläufers und/oder in ihrem im wesentlichen zylindrischen Bereich des Turbinengehauses an den zugehörigen Rahmen oder Rahmenelementen bzw unmittelbar aneinander abgestützt sind Eine derartige Abstützung im Bereich des Turbinenläufers und/oder Im im wesentlichen zylindrischen Teilbereich des Turbinengehäuses erlaubt eine entsprechend stabile Lagerung der einzelnen Turbinen, wobei darüberhinaus entsprechende freie Durchströmungsquerschnitte fur das Wasser freigehalten werden In diesem Zusammenhang wird für eine besonders stabile und gleichzeitig kostengünstige und einfache Lagerung der einzelnen Rohrturbtnen besonders bevorzugt vorgeschlagen,
dass die Abstützung der Turbinengehause an den jeweiligen Rahmen oder Rahmenelementen über Stutzen oder Streben erfolgt. welche jeweils an den Eckpunkten der einen Im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweisenden Rahmen bzw Rahmenelemente angreifen
Anstelle des Vorsehens einer Mehrzahl von Rahmenelementen, welche jeweils mit den einzelnen Rohrturbinen für deren Lagerung und Abstützung entsprechend gekoppelt sind, kann gemäss einer abgewandelten und weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemassen Systems von Rohrturbinen vorgesehen sein, dass ein gemeinsamer Support für die Mehrzahl von Rohrturbinen von einer gitter-oder gerustartigen Struktur gebildet Ist,
welche Jeweils einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweisende Teilbereiche zur Festlegung jeweils einer Rohrturbine aufweist Ein derartiger gemeinsamer Support kann somit tn einfacher Welse durch Verwendung von entsprechenden Profil- oder Bauelementen hergestellt bzw vorgefertigt werden,
um in weiterer Folge die Aufnahme und Lagerung der einzelnen Rohrturbinen zu ermöglichen Auch in diesem Fall lässt sich mit einfachen Konstruktionselementen eine entsprechend den Anforderungen gewünschte Vielzahl von Rohrturbinen in einem gemeinsamen System koppeln und am gewünschten Einsatzort leicht installieren und lösbar mit entsprechenden Saugrohren koppeln
Fur eine besonders einfache und kostengünstige Verankerung des erfindungsgemässen Systems ohne Erfordernis von aufwendigen Vorbereltungs- und Insbesondere Fundamentlerungs- arbeiten vor der Installation des erfindungsgemässen Systems wird darüberhinaus bevorzugt vorgeschlagen,
dass der eine Mehrzahl von Rohrturbinen tragende Support über Befestigungseinrichtungen oder Verankerungen losbar am Untergrund festlegbar bzw verankerbar ist Derartige Befestigungseinrichtungen oder Verankerungen können von einfach zu setzenden Ankerstäben oder dgl gebildet sein, welche entsprechend leicht an die Umgebungsbedingungen adaptierbar sind
Wie bereits mehrfach erwähnt, lässt sich das erfindungsgemasse System durch entsprechende Kopplung einer gewünschten Anzahl von Turbinen an die jeweiligen Erfordernisse anpassen und es wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, das System von Rohrturbinen beispielsweise in einem Kanalsystem, Schleusensystem, einer Beregnungs-oder Bewasserungsanlage oder dgl einzusetzen.
Derartige Kanalsysteme, Schleusensysteme oder auch Beregnungs- oder BewÅasserungsanlagen weisen erfahrungsgemäss recht unterschiedliche Abmessungen und Ausbildungen auf, sodass das erfindungsgemasse System, weiches eine uberaus leichte Adaptlerbarkeit an die Umgebungsbedingungen ermöglicht, besonders vorteilhaft einsetzbar Ist Welters ist durch die
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Kopplung von relativ kleinen Einheiten, welche insgesamt einen geringen konstruktiven Aufwand für die Gesamtanlage erfordern, auch ein ökonomischer Einsatz in gegebenenfalls diskontinuier- lichem Betrieb möglich, wie er bei Einsatz in einem der obengenannten Systeme oder Anlagen ohne weiteres auftreten kann.
Bei Einsatz des erfindungsgemässen Systems von Rohrturbinen, insbesondere in einem Schleusensystem, ist unmittelbar einsichtig, dass bei einem Betrieb des Schleusensystems mit einer Durchströmung desselben in entgegengesetzten Richtungen eine Ausnutzung der Strömung in beiden Strömungsrichtungen zur Erzeugung von Energie mit Hilfe des erfindungsgemässen Systems von Rohrturbinen äusserst wünschenswert ist. Es ist daher gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Systems von Rohrturbinen vorgeschlagen, dass die Rohrturbinen von Wasser sowohl in Richtung unmittelbar auf den Turbinenläufer über das Saugrohr als auch in Richtung über das Turbinengehäuse und nachfolgend auf den Turbinenläufer anströmbar sind.
Durch die erfindungsgemäss vorgesehene Möglichkeit, Rohrturbinen sowohl in Richtung unmittelbar auf den Turbinenläufer als auch in Richtung über das Turbinengehäuse und nachfolgend auf den Turbinenläufer anströmbar auszubilden, wird somit unabhängig von der Strömungsrichtung jeweils eine entsprechende Nutzung der Strömungsenergie und eine Umwandlung in elektrische Energie ermöglicht. Hiebei wird zusätzlich vorgeschlagen, insbesondere im Bereich des an das im wesentlichen zylindrische Turbinengehäuse anschliessenden im wesentlichen konischen Teilbereiches der Rohrturbine, an dessen Ende der Turbinenläufer anschliesst, keinen Leitapparat, insbesondere keine Leitschaufeln, vorzusehen, um ein Anströmen des TurbinenlÅaufers sowohl unmittelbar als auch nachfolgend an das Turbinengehäuse zu ermöglichen.
Es wird durch Weglassen von Leitschaufeln bzw. eines Leitapparates zwar unter Umständen der Wirkungsgrad der einzelnen Rohrturbinen bel einem Anströmen zuerst über das Turbinengehäuse und nachfolgend über den Turbinenläufer etwas verringert, wobei jedoch dieser gegebenenfalls verringerte Wirkungsgrad in jedem Fall durch die Möglichkeit eines Anströmens auch in entgegengesetzter Richtung bei weitem ausgeglichen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemässen Systems von Rohrturbinen näher erläutert. In dieser zeigen :
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Anordnung eines erfindungsgemässen Systems von Rohrturbinen, beispielsweise im Bereich eines Schleusensystem ;
Fig 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 11 auf die Ausbildung gemäss Fig 1 ;
Fig. 3 in vergrössertem Massstab einen Schnitt durch eine Rohrturbine des erfindungsgemässen Systems nach den Fig. 1 und 2 ;
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3 ;
Fig. 5 eine Teilansicht eines Rahmens bzw.
Supports mit einer von diesem getragenen bzw. daran festgelegten Rohrturbine einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung ;
Fig. 6 einen Schnitt durch eine in einem Rahmen bzw. Support gemäss Fig. 5 gelagerte Rohrturbine mit schematisch dargestelltem, daran anschiessenden Saugrohr ; und
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Anlage fur ein Anheben einer Mehrzahl von erfindungsgemässen Rohrturbinen, beispielsweise für Wartungszwecke.
In den Fig. 1 und 2 ist schematisch die Anordnung eines allgemein mit 1 bezeichneten Systems von Rohrturbinen 2 dargestellt, wobei eine Vanante einer einzelnen Rohrturbine noch genauer in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Wie aus Fig. 1 und 2 unmittelbar ersichtlich, Ist eine Mehrzahl von einzelnen Rohrturbinen 2 sowohl in horizontaler Richtung nebeneinander als auch In vertikaler Richtung übereinander angepasst an die örtlichen Gegebenheiten miteinander gekoppelt bzw. in einer gitter- oder rahmenartigen Struktur 3 angeordnet, wobei durch entsprechende Wahl der Anzahl der sowohl nebeneinander als auch übereinander angeordneten Rohrturbinen 2 eine einfache Anpassung an die örtlichen Gegebenheiten vorgenommen werden kann.
Weiters kann das aus kleinen Einzeleinheiten 2 ausgebildete, zusammengesetzte System auch entsprechend einfach transportiert werden und leicht gegebenenfalls nachträglich in bereits bestehende Anlagen integriert werden, ohne dass aufwendige Vorbereitungs- und Fundamentierungsarbeiten erforderlich wären, wobei in Fig. 1 und 2 nicht näher dargestellte Saugrohre mit den einzelnen Rohrturbinen 2 koppelbar sind.
Bei der Darstellung gemäss den Fig 3 und 4 ist eine einzelne Rohrturbine 2 detaillierter
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dargestellt, wobei ersichtlich ist, dass in einem im wesentlichen zylindrischen Teilabschnitt 4 der Turbinengehäuses ein schematisch mit 5 angedeuteter Generator drehbar gelagert ist, wobei am Ende eines an den zylindrischen Teilbereich 4 anschliessenden, konischen Abschnittes 6 ein schematisch mit 7 bezeichneter Turbinenläufer gelagert Ist Bei der in Fig 3 und 4 dargestellten Ausfuhrungsform ist das Turbinengehause wenigstens In seinem zylindrischen Bereich von Rahmenelementen 8 umgeben,
welche einen im wesentlichen einen quadratischen Querschnitt aufweisenden Rahmen definieren Für eine Abstützung und Lagerung der Rohrturbine 2 an den Rahmenelementen 8 sind insbesondere Im vorderen und hinteren Abschnitt des zylindrischen Teilbereiches 4 des Turbinengehauses entsprechende Stutzen bzw Streben 9 vorgesehen, welche, wie dies Insbesondere aus Fig. 4 deutlich ersichtlich Ist, Im wesentlichen an den Eckpunkten des von den Rahmenelementen 8 aufgespannten Rahmens angreifen
In Fig 5 ist eine Teilansicht einer abgewandelten Ausführungsform eines Rahmens bzw eines Supports 8, In welchem eine Rohrturbine 2 eingesetzt ist, dargestellt Bel der Variante des Rahmens 8 gemäss Fig 5 handelt es sich um ein Rahmenelement, weiches sich lediglich Im Bereich des Turbinenlaufers bzw. im konischen Abschnitt 6 der Turbine 2 angeordnet ist.
Der Im wesentlichen zylindrische Teilabschnitt 4 der Turbine 2 ragt ohne weitere Unterstützung aus dem Rahmen 8 vor Für eine Abstützung und Lagerung der Rohrturbine 2 in dem Rahmen bzw. Support 8 sind Im vorderen Abschnitt und Insbesondere Im Bereich des Turbinenläufers 7 bzw des konischen Teilbereiches 6 der Turbine Stutzen bzw Streben 9 vorgesehen, an welchen die Turbine an dem Rahmenelement 8 abgestützt ist.
Das Rahmenelement weist an seiner dem Turbinenläufer bzw dem nicht dargestellten Saugrohr zugewandten Se ! te eine kreisförmige Öffnung 10 auf, In welche die Rohrturbine 2 eingesetzt Ist Das In dem Rahmen 8 eingesetzte, die Rohrturbine 2 bzw Einsatzteile tragende Abstützelement 11, welcher insbesondere In Fig 6 näher dargestellt ist, weist an einem Teilbereich seines Umfanges ein vorspringendes, halbschalenförmiges Anschlussstück 12 zur Kopplung mit einem schematisch In Flg 6 dargestellten Saugrohr 13 auf
Im zusammengebauten Zustand gelingt über das halbschalenformige Anschlussstuck 12 des Abstutzelements 11 eine Kopplung mit einem komplementaren Anschlussstuck, welches an den Saugrohren vorgesehen ist, auf und es gelingt auf diese Welse eine Kopplung der Turbine 2 mit dem Saugrohr 13,
ohne dass aufwendige Schweiss-bzw Verschraubungsarbeiten vor Ort erforderlich wären Zur Trennung der Turbine 2 von dem Saugrohr 13 genügt es, die Turbine 2 gemeinsam mit dem Abstützelement 11 bzw dem gesamten Rahmen 8 um den Weg des halbschalenformigen Ansatzstückes 12 In Richtung des Pfeiles 14 der Fig 6 zu verschieben und anschliessend die Gesamtheit der Turbine 2 samt dem Support 11 bzw den Rahmen 8 aus der Betriebsposition in Richtung zur Wasseroberflache anzuheben, um auf diese Weise die erforderlichen Reparaturarbeiten vor Ort vornehmen zu können,
wie dies In Flg 7 schematisch angedeutet ist Aufgrund der ! vioghchkelt einer matnxartigen Anordnung des Systems von Rohrturbinen ist es mit dieser Ausbildung mogilch. entweder in horizontaler oder vertikaler Richtung jeweils eine Reihe von Rohrturbinen aus der Betriebsposition fur Wartungs- oder Reparaturzwecke zu entfernen, ohne dass die verbleibenden Turbinen bzw sämtliche Saugrohre aus ihrer Betriebsposition entfernt werden müssen In Flg 7 ist schematisch eine allgemein mit 15 bezeichnete Anlage dargestellt, mit welcher es gelingt, eine Mehrzahl von wiederum schematisch mit 2 angedeuteten Rohrturbinen, welche in einem wiederum schematisch mit 8 angedeuteten Support gelagert sind, zu heben,
um derart eine Wartung oder Reparatur oberhalb der Wasseroberflache durchzuführen Hiebei wird der Rahmen bzw Support 8 gemeinsam mit den Rohrturbinen 2 langs einer Fuhrungsbahn 16 angehoben bzw bewegt, wobei diese Führungsbahn im Bereich unmittelbar oberhalb der oberen Kante des Supports abgeschrägt bzw abgewinkelt ausgebildet ist, wie dies mit 17 angedeutet ist Durch die spezielle Ausführung des Führungsbahn 16 gelingt es, bei einer Konstruktion, beispielsweise gemäss den Fig 5 und 6, jeweils eine Mehrzahl von Rohrturbinen 2 relativ zu den stationär verbleibenden und wiederum schematisch mit 13 angedeuteten Saugrohren zu bewegen und in weiterer Folge an die Oberfläche anzuheben, wofur entsprechende,
an sich bekannte Hubeinrichtungen verwendet werden Derartige Hubeinrichtungen konnen beispielsweise von einem
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2 gemeinsam zu Wartungszwecken oder dgl. angehoben werden, während die Saugrohre 13 mit einer üblicherweise grösseren Länge in ihrer Betnebsposition verbleiben, sodass insgesamt lediglich ein Teil des Gesamtsystems mit geringeren Abmessungen und somit unter beträchtlicher Gewichtseinsparung angehoben werden muss, sodass darüberhinaus mit entsprechend einfacheren, kleiner dimensionierten Hebeeinrichtungen 18 das Auslangen gefunden werden.
Anstelle eines jeweils ein Turbinengehäuse umgebenden, von Rahmenelementen 8 vollständig ausgebildeten Rahmens können naturgemäss die einzelnen Turbinengehäuse jeweils nur von Teileiementen eines Rahmens bzw. von einzelnen Rahmenelementen 8 umgeben sein, wobei sich durch Zusammenfügen einer Mehrzahl von Turbineneinheiten 2 eine entsprechend vollständige Rahmenstruktur 3 mit vergleichsweise geringem Gewicht und ausreichender Stabilität erzielen lässt.
Weiters kann vorgesehen sein, dass anstelle einer jeder Turbineneinheit 2 zugeordneten Rahmenstruktur ein gemeinsamer Support 3 für die Mehrzahl der feld- oder matrixartig angeordneten Rohrturbinen 2 in Form einer gitter- oder gerüstartigen Supportstruktur 3 gebildet wird, welche entsprechende Teilbereiche zur Festlegung jeweils einer Rohrturbine 2 aufweist.
Zur Ausbildung des Systems 1 unter Kopplung jeweils einer Mehrzahl von Rohrturbinen 2 können einfache und kleinbauende Einzelaggregate verwendet werden, welche beispielsweise eine Gesamtlänge von etwa 2 m bei einer Rahmenstruktur von jeweils quadratischen Rahmen mit 1 m breiten Kanten aufweisen Es ist unmittelbar einsichtig, dass sich derart eine kompakte und leicht an die äusseren Bedingungen anpassbare Gesamteinheit 1 erzielen lässt Weiters lassen sich derartige kleine Turbineneinheiten 2 sowohl bei vergleichsweise geringen Strömungen bzw. Strömungsgeschwindigkeiten als auch geringen Niveauunterschieden einfach und ökonomisch effizient betreiben und gegebenenfalls von zwei Richtungen anströmen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. System von Rohrturbinen, wobei die Rohrturbinen jeweils aus einem innerhalb eines im
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The present invention relates to a system of tubular turbines. the tubular turbines each consisting of a generator arranged within an essentially cylindrical region of a turbine housing and a generator coupled to the generator. there are rotatably mounted turbine runners, each of which is connected to a suction pipe, a plurality of pipe turbines in a field-like or matnx-like arrangement both in an essentially horizontal arrangement next to one another and in a vertical arrangement one above the other coupled or supported in at least one common support
Tubular turbines of the type mentioned at the outset,
which each consist essentially of a generator arranged within an essentially cylindrical region of a turbine housing and a rotatably mounted turbine rotor coupled to the generator, are known in different embodiments, in which connection, for example, to DE-B 1 503 274, the AT-B 326 582, AT-B 345 757 or CH-A 649 348 can be referred to. Bel these known, stationary designs of tubular turbines, such a tubular turbine is in a specially prepared foundation or a correspondingly equipped, second housing surrounding the turbine housing usually fixed by massive anchors, whereby in addition to correspondingly stable supports, additional stabilizers are required,
In order to be able to store the tubular turbine, which usually has large dimensions, in a safe manner.It must also be assumed that, in the case of systems installed in such a fixed position, specially designed constructions which are directly matched to the circumstances are used, and that such systems are to be replaced or used elsewhere is usually not feasible
Furthermore, in connection with tubular turbines, it is known to create small-sized units and possibly transportable devices, such as can be used, for example, in tidal power plants. In this connection, reference is made, inter alia, to US Pat. No. 4,207,015 and US Pat. No. 4,468,153, whereby such systems have additional devices, for example in the form of special ballast elements,
In order to achieve an adaptation to the different flow conditions, particularly when used in tidal power plants. Such systems are therefore limited to a special purpose and cannot be used in different areas and applications
From WO 89/00646 a system of tubular turbines of the type mentioned at the outset has also become known, in which there is a regular arrangement of interconnected, mutually parallel suction pipes on an arrangement on a water front, on which a plurality of submersible hydropower machines, in particular turbine generators .
each with a rotatably arranged rotor are provided A similar design of a system of several coupled together! tubular turbines) st can also be found in the above-mentioned US-A 4 468 153
Furthermore, US Pat. No. 4,755,690 shows a system of tubular turbines of the type mentioned at the outset, a plurality of tubular turbines stored in a common support being coupled to corresponding suction pipes outside the place of use, whereupon the units assembled in this way are lowered and used for energy generation
It can also be assumed.
that when adapting the performance of a tubular turbine to different circumstances, in particular increasing the output, not only a considerable increase in height and width, ie essentially a considerable increase in the diameter of the tubular turbine, is required, but also an excessive increase to the same extent Length increase and an increase in the weight of the system required
It is therefore an object of the present invention to provide a system of tubular turbines.
with which it is possible to achieve a corresponding adaptation to the desired output and the prevailing flow conditions without increasing the dimensions of individual tubular turbines and in particular without increasing the length extension, making full use of the available flow cross-section. Furthermore, the aim is to create a system which can be used without complex construction and foundation work and, where appropriate, existing systems in which a water flow occurs, can be used to obtain flows which may be discontinuous
Retrofit energy, with a particular focus on improved and simplified maintenance options and universal use of the system.
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To achieve these tasks, the system according to the invention of tubular turbines, based on a system of the type mentioned at the outset, is essentially characterized in that a plurality of tubular turbines, each supported in a common support, are detachably coupled to corresponding intake manifolds.
The fact that, according to the invention, a plurality of tube turbines, each supported in a common support, are detachably coupled to corresponding suction tubes, can be done in a simple manner and using small-sized, ie. H. In particular, a relatively short length and a relatively low weight tubular turbines, an exact adaptation to the available spatial conditions or to the cross-sections through which water flows can be achieved. The detachable coupling of the turbines to the respective suction pipes achieves both in terms of space requirements as well as in relation to the weights of the machine parts to be moved or relocated, an optimization of the system of tubular turbines with regard to the maintenance and repair measures.
Because the tubular turbines are designed to be separable from the respective intake manifolds, only the part of the system of tubular turbines to be serviced, i. H. either the suction pipes or the turbines are lifted for maintenance and repair work or removed from the working position. This separation of the turbines from the intake manifolds also makes it possible to minimize the space required for such repair and maintenance work over such a system of tubular turbines.
Since a correspondingly large cross-section can be covered or used by the provision of a corresponding large number of tubular turbines, it is crucial to reduce the total weight to be moved during transport or installation that the tubular turbines stored in a joint support can be detached from the corresponding suction pipes are trained.
In this way, for example when using such a large number of tubular turbines, which are stored in a common support and can be separated from the intake manifolds, corresponding maintenance or replacement work can be carried out in a simple manner, by only certain intake manifolds or turbines, for example all in a row, vertically one above the other arranged, for the exchange of a single element raised from the system or removed for maintenance work from the system.
In order to enable a particularly simple separation of the turbines from the associated suction pipes, the system of pipe turbines according to the invention is further developed such that the coupling of a support with pipe turbines mounted therein with suction pipes possibly mounted together in a holder is carried out via mutually complementary, half-shell-shaped connecting pieces. By coupling a support with pipe turbines mounted therein with suction pipes mounted jointly in a holder via mutually complementary, half-shell-shaped connecting pieces, the suction pipes can be connected to the turbines by simply lying on top of one another and possibly latching the two mutually complementary half-shells, by simply lifting off an element or .
Supports a separation into the individual elements is easy and reproducible.
In a preferred manner, the system of tubular turbines according to the invention is further developed such that a support with a plurality of tubular turbines can be moved relative to the intake manifolds on an in particular stepped or inclined guideway. Since, according to the invention, a support with a plurality of tubular turbines can be moved relative to the suction pipes on a particularly stepped or inclined guideway, a plurality of tubular turbines can simply be lifted from the respective suction pipes for maintenance or repair purposes and raised above the level of the water surface along the guideway or moved as well as lowered after the maintenance and repair work into the respective working position without complex adjustment and connection work on the individual machine side.
The arrangement of stepped or inclined guideways for lifting a support with a plurality of tubular turbines thus enables the turbines to be positioned at any time without complex welding or cutting work, simply by lifting the turbines out of the working position or into the working position lowered and stored correctly in it.
For a particularly simple coupling and mutual support of the individual tube turbines, it is preferably proposed that each tube turbine be surrounded by frame elements and connected or connectable to them, which at least in adjacent tube
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turbine coupled state of the system each define, for example, a frame having an essentially square cross-section, and that the frames or
Frame elements of adjacent tubular turbines are connected to one another, in particular are screwed together. Such frame elements can be easily adapted to the dimensions and designs of the tubular turbines used. where, with the corresponding coupling of adjacent turbines, each turbine does not necessarily have to be surrounded by a complete frame, but rather individual frame elements of adjacent turbines can be assembled or connected to one another in this way,
In order to produce a corresponding frame structure in the assembled state of the entire system of tubular turbines, in particular if an essentially square cross section is provided for the frames in the assembled state, there is an optimal possibility of combining a desired number of tubular turbines, and it is also possible to use an extremely small number of different ones and coordinated frame elements are enough
For particularly simple and reliable support of the individual tubular turbines to one another or to individual frame elements or to support for the system according to the invention formed by the frame elements, the following is also preferably proposed:
that the tubular turbines in the region of the turbine rotor and / or in their essentially cylindrical region of the turbine housing are supported on the associated frame or frame elements or directly against one another in a manner known per se such a support in the region of the turbine rotor and / or in the essentially cylindrical partial region of the Turbine housing permits a correspondingly stable mounting of the individual turbines, in addition, corresponding free flow cross sections are kept free for the water. In this context, particularly preferred for particularly stable and at the same time inexpensive and simple mounting of the individual tubular turbines,
that the turbine housing is supported on the respective frame or frame elements via connecting pieces or struts. which each engage at the corner points of the frames or frame elements which have an essentially square cross section
Instead of providing a plurality of frame elements, each of which is correspondingly coupled to the individual tubular turbines for their storage and support, it can be provided according to a modified and further preferred embodiment of the system of tubular turbines according to the invention that a common support for the plurality of tubular turbines by one lattice-like or framework-like structure is formed,
which each have an essentially square cross-section for fixing a tubular turbine. Such a common support can thus be produced or prefabricated in a simple manner using appropriate profile or structural elements,
in order to subsequently enable the reception and storage of the individual tubular turbines. In this case too, simple construction elements can be used to couple a desired number of tubular turbines in a common system according to the requirements and to easily install them at the desired place of use and detachably couple them to the corresponding intake manifolds
For a particularly simple and inexpensive anchoring of the system according to the invention without the need for expensive preparatory and in particular foundation work prior to the installation of the system according to the invention, the following is preferably also proposed:
that the support supporting a plurality of tubular turbines can be detachably fixed or anchored to the subsoil via fastening devices or anchoring devices. Such fastening devices or anchoring devices can be formed by easy-to-place anchor rods or the like, which are correspondingly easily adaptable to the ambient conditions
As already mentioned several times, the system according to the invention can be adapted to the respective requirements by a corresponding coupling of a desired number of turbines, and it is proposed according to the invention to use the system of tubular turbines, for example in a duct system, lock system, a sprinkler or irrigation system or the like.
Experience has shown that such channel systems, lock systems or irrigation or irrigation systems have quite different dimensions and designs, so that the system according to the invention, which enables extremely easy adaptability to the ambient conditions, can be used particularly advantageously
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Coupling of relatively small units, which overall require little design effort for the overall system, also enables economical use in possibly discontinuous operation, as can easily occur when used in one of the above-mentioned systems or systems.
When using the system of tube turbines according to the invention, in particular in a lock system, it is immediately clear that when the lock system is operated with a flow through it in opposite directions, utilization of the flow in both flow directions to generate energy with the aid of the system of tube turbines according to the invention is extremely desirable is. It is therefore proposed according to a particularly preferred embodiment of the system of tubular turbines according to the invention that the tubular turbines can be flowed by water both in the direction directly towards the turbine rotor via the suction pipe and in the direction via the turbine housing and subsequently onto the turbine rotor.
The possibility provided according to the invention to design tubular turbines to be flowable both in the direction directly towards the turbine rotor and in the direction via the turbine housing and subsequently onto the turbine rotor enables a corresponding use of the flow energy and a conversion into electrical energy regardless of the flow direction. In addition, it is proposed not to provide a guide device, in particular no guide vanes, in particular in the region of the substantially conical partial region of the tubular turbine adjoining the essentially cylindrical turbine housing, at the end of which the turbine rotor connects, in order to have a flow against the turbine rotor both immediately and subsequently to enable the turbine housing.
By omitting guide vanes or a guide apparatus, the efficiency of the individual tubular turbines may be somewhat reduced by inflowing them first via the turbine housing and then via the turbine rotor, but this reduced efficiency in any case due to the possibility of an inflow in the opposite direction Direction is compensated by far.
The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments of a system of tubular turbines according to the invention, which are shown schematically in the accompanying drawing. In this show:
1 shows a schematic side view of an arrangement of an inventive system of tubular turbines, for example in the region of a lock system;
2 shows a view in the direction of arrow 11 of the design according to FIG. 1;
3 shows, on an enlarged scale, a section through a tubular turbine of the system according to the invention according to FIGS. 1 and 2;
Fig. 4 is a section along the line IV-IV of Fig. 3;
5 is a partial view of a frame or
Supports with a tubular turbine carried by or attached to a modified embodiment of the invention;
FIG. 6 shows a section through a tubular turbine mounted in a frame or support according to FIG. 5 with a schematically illustrated suction pipe connected thereto; and
7 shows a schematic illustration of a system for lifting a plurality of tubular turbines according to the invention, for example for maintenance purposes.
1 and 2, the arrangement of a system of tube turbines 2, generally designated 1, is shown schematically, a vanante of an individual tube turbine being shown in more detail in FIGS. 3 and 4. As can be seen directly from FIGS. 1 and 2, a plurality of individual tubular turbines 2 are coupled both in the horizontal direction next to one another and in the vertical direction one above the other, adapted to the local conditions, or arranged in a lattice or frame-like structure 3, with corresponding Choice of the number of tubular turbines 2 arranged side by side as well as one above the other a simple adjustment to the local conditions can be made.
Furthermore, the system composed of small individual units 2 can also be transported in a correspondingly simple manner and easily, if necessary, be subsequently integrated into already existing systems without the need for complex preparation and foundation work, the suction pipes not shown in detail in FIGS. 1 and 2 with the individual tubular turbines 2 can be coupled.
3 and 4, a single tubular turbine 2 is more detailed
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shown, wherein it can be seen that in a substantially cylindrical section 4 of the turbine housing, a generator, indicated schematically by 5, is rotatably supported, a turbine runner, schematically designated by 7, being supported at the end of a conical section 6 adjoining the cylindrical section 4 3 and 4, the turbine housing is surrounded at least in its cylindrical region by frame elements 8,
which define an essentially square cross-section frame For supporting and mounting the tubular turbine 2 on the frame elements 8, in particular in the front and rear section of the cylindrical subarea 4 of the turbine housing, corresponding connections or struts 9 are provided, which, as can be seen in particular from FIG. 4 can be clearly seen, essentially engaging at the corner points of the frame spanned by the frame elements 8
FIG. 5 shows a partial view of a modified embodiment of a frame or a support 8, in which a tubular turbine 2 is inserted. The variant of the frame 8 according to FIG. 5 is a frame element, which is only in the area of the turbine rotor or is arranged in the conical section 6 of the turbine 2.
The essentially cylindrical section 4 of the turbine 2 protrudes from the frame 8 without further support. For support and mounting of the tubular turbine 2 in the frame or support 8, the front section and in particular in the area of the turbine rotor 7 or the conical section 6 are of Turbine nozzle or struts 9 are provided, on which the turbine is supported on the frame element 8.
The frame element has on its Se facing the turbine rotor or the suction pipe, not shown! te has a circular opening 10 into which the tubular turbine 2 is inserted. The support element 11 inserted in the frame 8 and supporting the tubular turbine 2 or insert parts, which is shown in more detail in FIG. 6, has a projecting, half-shell-shaped connecting piece on a partial area of its circumference 12 for coupling to a suction pipe 13 shown schematically in FIG. 6
In the assembled state, coupling with a complementary connecting piece, which is provided on the suction pipes, is achieved via the half-shell-shaped connecting piece 12 of the support element 11, and the catalytic converter 2 can be coupled to the suction pipe 13 on these catfish,
without the need for complex welding or screwing work on site To separate the turbine 2 from the intake manifold 13, it is sufficient to move the turbine 2 together with the support element 11 or the entire frame 8 around the path of the half-shell-shaped extension piece 12 in the direction of arrow 14 in FIG 6 and then to lift the whole of the turbine 2 together with the support 11 or the frame 8 from the operating position towards the water surface in order to be able to carry out the necessary repair work on site,
as this is indicated schematically in Flg 7 due to the! With a matnx-like arrangement of the system of tubular turbines, it is possible with this training. To remove a row of tubular turbines from the operating position for maintenance or repair purposes, either in the horizontal or vertical direction, without having to remove the remaining turbines or all of the suction pipes from their operating position. Flg 7 schematically shows a system generally designated 15, with which succeeds in lifting a plurality of tubular turbines, again indicated schematically with 2, which are supported in a support, again indicated schematically with 8,
In order to carry out such maintenance or repair above the water surface, the frame or support 8 is lifted or moved together with the tubular turbines 2 along a guide track 16, this guide track being chamfered or angled in the area immediately above the upper edge of the support, as is the case here 17 is indicated by the special design of the guide track 16, it is possible in a construction, for example according to FIGS. 5 and 6, to move a plurality of tubular turbines 2 relative to the stationary suction tubes, which are again indicated schematically by 13, and subsequently to the surface for which appropriate
Lifting devices known per se can be used, for example, by one
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2 are lifted together for maintenance purposes or the like, while the suction pipes 13 usually remain in their auxiliary position with a longer length, so that overall only part of the overall system has to be lifted with smaller dimensions and thus with considerable weight savings, so that moreover with correspondingly simpler, smaller ones dimensioned lifting devices 18 are sufficient.
Instead of a frame that is completely formed by frame elements 8 and that surrounds a turbine housing, the individual turbine housings can naturally only be surrounded by parts of a frame or by individual frame elements 8, whereby a correspondingly complete frame structure 3 with a comparatively small size can be obtained by joining together a plurality of turbine units 2 Weight and sufficient stability can be achieved.
Furthermore, it can be provided that, instead of a frame structure assigned to each turbine unit 2, a common support 3 is formed for the majority of the field or matrix-like tubular turbines 2 in the form of a lattice or scaffold-like support structure 3, which has corresponding partial areas for defining a tubular turbine 2 in each case .
Simple and small-sized individual units can be used to form the system 1 by coupling a plurality of tubular turbines 2 each, which for example have a total length of approximately 2 m in the case of a frame structure of square frames each with 1 m wide edges a compact and easily adaptable to the external conditions overall unit 1 can be achieved. Furthermore, such small turbine units 2 can be operated easily and economically efficiently both with comparatively low flows or flow velocities and small level differences and, if necessary, can flow from two directions.
PATENT CLAIMS:
1. System of tubular turbines, the tubular turbines each consisting of an inside one
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