AT521638A1

AT521638A1 - HYDROPOWER

Info

Publication number: AT521638A1
Application number: ATA50434/2018A
Authority: AT
Original assignee: Dipl Ing Andreas Desch
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2018-05-28
Publication date: 2020-03-15

Abstract

Bei einer Wasserkraftmaschine (1) umfassend eine Wasserturbine (2) und einen elektrischen Rotationsgenerator (3), wobei die Wasserturbine (2) einen Einlassabschnitt (4), sowie einen an den Einlassabschnitt (4) anschließenden Laufradabschnitt (5) aufweist, wobei in dem Laufradabschnitt (5) ein Turbinenlaufrad (6) angeordnet ist, wobei, insbesondere unmittelbar, anschließend an den Laufradabschnitt (5) ein Generatorabschnitt (7) angeordnet ist, in welchem Generatorabschnitt (7) der Rotationsgenerator (3) angeordnet ist, welcher wenigstens mittelbar mit einer Laufradwelle (9) des Turbinenlaufrades (6) verbunden ist, wird vorgeschlagen, dass das Turbinenlaufrad (6) lediglich ein einziges Schaufelblatt (8) aufweist.In a hydropower machine (1) comprising a water turbine (2) and an electric rotation generator (3), the water turbine (2) having an inlet section (4) and an impeller section (5) adjoining the inlet section (4), in which Impeller section (5), a turbine impeller (6) is arranged, wherein, in particular immediately after the impeller section (5), a generator section (7) is arranged, in which generator section (7) the rotation generator (3) is arranged, which is at least indirectly associated with An impeller shaft (9) of the turbine impeller (6) is connected, it is proposed that the turbine impeller (6) have only a single blade (8).

Description

Die Erfindung betrifft eine Wasserkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a hydropower machine according to the preamble of patent claim 1.

Wasserkraftmaschinen sind seit langem in unterschiedlichen Varianten sowie für unterschiedliche Einsatzzwecke bekannt. Dabei haben sich für bestimmte Einsatzzwecke bestimmte Formen an Turbinen bzw. Generatoren durchgesetzt. Allerdings wurde hauptsächlich in die Herstellung und Optimierung von Großkraftwerken investiert. Zwischenzeitlich ist jedoch das Potential für derartig große Wasserkraftwerke in Europa und den USA praktisch ausgeschöpft, und in weniger entwickelten Ländern zunehmend schwerer umzusetzen. Zudem stoßen derartige Bauvorhaben auf vermehrte Widerstände, aufgrund der erheblichen Umwelt- und Sozialprobleme, die mit einem großen Wasserkraftwerk einhergehen.Hydropower machines have long been known in different variants and for different purposes. Certain types of turbines or generators have become established for certain purposes. However, investments were mainly made in the manufacture and optimization of large power plants. In the meantime, however, the potential for such large hydropower plants in Europe and the USA has been practically exhausted and is becoming increasingly difficult to implement in less developed countries. In addition, such construction projects are facing increasing resistance due to the considerable environmental and social problems associated with a large hydropower plant.

Wasserkraftmaschinen für den Einsatz in kleineren Kraftwerken müssen jedoch hinsichtlich anderer Rahmenbedingungen konzipiert werden, als dies bei größeren Anlagen der Fall ist. Insbesondere wenn diese zum Einsatz in technologisch weniger entwickelten Umgebungen vorgesehen sind. Derartige Anlagen müssen vor allem robust und einfach sein. Wenngleich Wasserkraftmaschinen heute in vielfältigen, ausgereiften Ausführungsformen zur Verfügung stehen, gibt es nach wie vor ein deutliches Bedürfnis nach wartungsarmen, robusten Lösungen für den unteren Leistungsbereich, welche zum Einsatz in verschmutzen Gewässern taugen, und welche tolerant gegen Fehlbedienung sind.However, hydropower machines for use in smaller power plants have to be designed with regard to different framework conditions than is the case with larger plants. Especially if they are intended for use in less technologically developed environments. Such systems must above all be robust and simple. Although hydropower machines are available today in a variety of sophisticated designs, there is still a clear need for low-maintenance, robust solutions for the lower power range, which are suitable for use in polluted waters and which are tolerant of incorrect operation.

Weiters hat sich gezeigt, dass es in unserer industrialisierten bzw. infrastrukturell gut ausgebauten Umwelt vielfältige Möglichkeiten zur Stromerzeugung aus Wasserkraft gibt, welche bislang ungenutzt sind.Furthermore, it has been shown that in our industrialized or well-developed environment there are many options for generating electricity from hydropower that have so far not been used.

Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Wasserkraftmaschine der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher die genannten Nachteile vermieden werden können, welche robust ist, und welche ohne aufwendige Wasserreinigung mit verschmutztem Wasser betrieben werden kann.The object of the invention is therefore to provide a hydropower machine of the type mentioned at the outset, with which the disadvantages mentioned can be avoided, which is robust, and which can be operated with polluted water without complex water purification.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht.According to the invention this is achieved by the features of claim 1.

Eine derartige Wasserkraftmaschine ist robust, und kann ohne aufwendige Wasserreinigung mit verschmutztem Wasser betrieben werden. Dadurch kann der / 18Such a hydropower machine is robust and can be operated with polluted water without complex water purification. This allows the / 18th

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Aufwand für die erforderlichen Baumaßnahmen reduziert werden. Dadurch kann die Hürde für die Errichtung eines Wasserkraftwerks niedrig gehalten werden.Effort for the necessary construction measures can be reduced. This can keep the hurdle for the construction of a hydropower plant low.

Schmutz, aber auch Sediment kann die Turbine einfach durchfließen, ohne diese zu beschädigen. Die gesamte Wasserkraftmaschine kann derart angeordnet bzw.in ein fließendes Gewässer integriert werden, dass die Sedimente, die von dem betreffenden Gewässer mitgeführt werden, durch die Wasserkraftmaschine hindurchfließen können. Es hat sich gezeigt, dass dadurch die natürliche Beschaffenheit des betreffenden Gewässers im Unterlauf der jeweiligen Wasserkraftmaschine erhalten werden kann. Dadurch kann das betreffende Gewässer im Unterlauf des Kraftwerkes ein Hochwasser besser aufnehmen. Dadurch können die Auswirkungen eines Hochwassers verringert werden.Dirt as well as sediment can easily flow through the turbine without damaging it. The entire hydropower machine can be arranged or integrated into flowing water such that the sediments carried by the water body in question can flow through the hydropower machine. It has been shown that the natural nature of the water in question can be preserved in the lower reaches of the respective hydroelectric machine. As a result, the water in question in the lower reaches of the power plant can better absorb a flood. This can reduce the effects of a flood.

Die Wasserkraftmaschine weist weiters einen hydrodynamisch sauberen Aufbau und einen hohen Gesamtwirkungsgrad auf.The hydropower machine also has a hydrodynamically clean structure and a high overall efficiency.

Eine derartige Wasserkraftmaschine ist zudem leise. Dadurch werden wasserlebende Organismen weniger gestört. Es hat sich weiters gezeigt, dass die meisten Fische eine derartige Turbine unbeschadet durchfließen können. Dies macht die gegenständliche Wasserkraftmaschine ökologisch unproblematisch.Such a hydropower machine is also quiet. This means that aquatic organisms are less disturbed. It has also been shown that most fish can flow through such a turbine without damage. This makes the hydroelectric machine in question ecologically unproblematic.

Weiters ist es möglich bzw. vorgesehen, die gegenständliche Wasserkraftmaschine in Rohrleitungssystemen, welche einen Teil einer Anlage, etwa einer Industrieanlage bzw. einer Infrastrukturanlage, bilden, einzusetzen. Insbesondere sind oftmals, aus anderen technischen Gründen, sog. Druckreduzierventile Teil einer fluidtechnischen Anlage. Dabei kann ein solcher Druckreduzierer durch eine gegenständliche Wasserkraftmaschine ersetzt werden, wodurch nicht nur der Druck wirksam reduziert wird, sondern auch gleich Strom erzeugt werden kann. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die gegenständliche Wasserkraftmaschine Teil einer Frischwasserleitung oder einer Brauchwasserleitung oder einer Abwasserleitung ist. Bei der Anordnung in einer Abwasserleitung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass keine Filterung der Abwässer erforderlich ist. Es hat sich gezeigt, dass selbst Monatsbinden bzw. Tampons das einflügelige Turbinenlaufrad nicht verstopfen.Furthermore, it is possible or intended to use the hydroelectric machine in question in pipeline systems which form part of a system, for example an industrial system or an infrastructure system. In particular, for other technical reasons, so-called pressure reducing valves are often part of a fluid power system. In this case, such a pressure reducer can be replaced by a hydroelectric machine in question, as a result of which not only is the pressure effectively reduced, but electricity can also be generated immediately. In particular, it is provided in this context that the hydroelectric machine in question is part of a fresh water pipe or a process water pipe or a waste water pipe. When arranged in a sewage line, it has proven to be particularly advantageous that no filtering of the sewage is required. It has been shown that even sanitary towels or tampons do not clog the single-bladed turbine impeller.

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Die Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The subclaims relate to further advantageous refinements of the invention.

Ausdrücklich wird hiermit auf den Wortlaut der Patentansprüche Bezug genommen, wodurch die Ansprüche an dieser Stelle durch Bezugnahme in die Beschreibung eingefügt sind und als wörtlich wiedergegeben gelten.Reference is hereby expressly made to the wording of the patent claims, as a result of which the claims are inserted at this point by reference into the description and are considered to be reproduced verbatim.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen lediglich bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:The invention is described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which only preferred embodiments are shown by way of example. It shows:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer gegenständlichen Wasserkraftmaschine in axonometrischer Explosionsdarstellung; undFig. 1 shows a first embodiment of a hydroelectric machine in an axonometric exploded view; and

Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer gegenständlichen Wasserkraftmaschine in Schnittdarstellung.Fig. 2 shows a first embodiment of a subject hydroelectric machine in a sectional view.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Wasserkraftmaschine 1 bzw. Teile einer Wasserkraftmaschine 1 umfassend eine Wasserturbine 2 und einen elektrischen Rotationsgenerator 3, wobei die Wasserturbine 2 einen Einlassabschnitt 4, sowie einen an den Einlassabschnitt 4 anschließenden Laufradabschnitt 5 aufweist, wobei in dem Laufradabschnitt 5 ein Turbinenlaufrad 6 angeordnet ist, wobei, insbesondere unmittelbar, anschließend an den Laufradabschnitt 5 ein Generatorabschnitt 7 angeordnet ist, in welchem Generatorabschnitt 7 der Rotationsgenerator 3 angeordnet ist, welcher wenigstens mittelbar mit einer Laufradwelle 9 des Turbinenlaufrades 6 verbunden ist, wobei das Turbinenlaufrad 6 lediglich ein einziges Schaufelblatt 8 aufweist.1 and 2 show a hydropower machine 1 or parts of a hydropower machine 1 comprising a water turbine 2 and an electric rotation generator 3, the water turbine 2 having an inlet section 4 and an impeller section 5 adjoining the inlet section 4, in the impeller section 5 a turbine impeller 6 is arranged, wherein, in particular immediately after the impeller section 5, a generator section 7 is arranged, in which generator section 7 the rotary generator 3 is arranged, which is at least indirectly connected to an impeller shaft 9 of the turbine impeller 6, the turbine impeller 6 merely has a single airfoil 8.

Eine derartige Wasserkraftmaschine 1 ist robust, und kann ohne aufwendige Wasserreinigung mit verschmutztem Wasser betrieben werden. Dadurch kann der Aufwand für die erforderlichen Baumaßnahmen reduziert werden. Dadurch kann die Hürde für die Errichtung eines Wasserkraftwerks niedrig gehalten werden.Such a hydroelectric machine 1 is robust and can be operated with polluted water without complex water purification. This can reduce the effort required for the necessary construction work. This can keep the hurdle for the construction of a hydropower plant low.

Schmutz aber auch Sediment kann die Wasserturbine 2 einfach durchfließen, ohne diese zu beschädigen. Die gesamte Wasserkraftmaschine 1 kann derart angeordnet bzw.in ein fließendes Gewässer integriert werden, dass die Sedimente, die von dem betreffenden Gewässer mitgeführt werden, durch die Wasserkraftmaschine 1 / 18Dirt but also sediment can simply flow through the water turbine 2 without damaging it. The entire hydropower machine 1 can be arranged or integrated into a flowing body of water in such a way that the sediments carried by the body of water in question are transported by the hydropower machine 1/18

36970 hindurchfließen. Es hat sich gezeigt, dass dadurch die natürliche Beschaffenheit des betreffenden Gewässers im Unterlauf der jeweiligen Wasserkraftmaschine 1 erhalten werden kann.Flow through 36970. It has been shown that the natural nature of the water in question can be preserved in the lower reaches of the respective hydropower machine 1.

Die Wasserkraftmaschine 1 weist weiters einen hydrodynamisch sauberen Aufbau und einen hohen Gesamtwirkungsgrad auf.The hydropower machine 1 also has a hydrodynamically clean structure and a high overall efficiency.

Eine derartige Wasserkraftmaschine 1 ist zudem leise. Dadurch werden wasserlebende Organismen weniger gestört. Es hat sich weiters gezeigt, dass die meisten Fische eine derartige Turbine unbeschadet durchfließen können.Such a hydropower machine 1 is also quiet. This means that aquatic organisms are less disturbed. It has also been shown that most fish can flow through such a turbine without damage.

Weiters ist es möglich bzw. vorgesehen, die gegenständliche Wasserkraftmaschine 1 in Rohrleitungssystemen, welche einen Teil einer Anlage, etwa einer Industrieanlage bzw. einer Infrastrukturanlage, bilden, einzusetzen. Insbesondere sind oftmals, aus anderen technischen Gründen, sog. Druckreduzierventile Teil einer fluidtechnischen Anlage. Dabei kann ein solcher Druckreduzierer durch eine gegenständliche Wasserkraftmaschine 1 ersetzt werden, wodurch nicht nur der Druck wirksam reduziert wird, sondern auch gleich Strom erzeugt werden kann. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die gegenständliche Wasserkraftmaschine Teil einer Frischwasserleitung oder einer Brauchwasserleitung oder einer Abwasserleitung ist. Bei der Anordnung in einer Abwasserleitung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass keine Filterung der Abwässer erforderlich ist. Es hat sich gezeigt, dass selbst Monatsbinden bzw. Tampons das einflügelige Turbinenlaufrad nicht verstopfen.Furthermore, it is possible or intended to use the hydroelectric machine 1 in question in pipeline systems which form part of a system, for example an industrial system or an infrastructure system. In particular, for other technical reasons, so-called pressure reducing valves are often part of a fluid power system. In this case, such a pressure reducer can be replaced by a hydroelectric machine 1 in question, as a result of which not only is the pressure effectively reduced, but electricity can also be generated immediately. In particular, it is provided in this context that the hydroelectric machine in question is part of a fresh water pipe or a process water pipe or a waste water pipe. When arranged in a sewage line, it has proven to be particularly advantageous that no filtering of the sewage is required. It has been shown that even sanitary towels or tampons do not clog the single-bladed turbine impeller.

Eine gegenständliche Wasserkraftmaschine 1 besteht wenigstens aus einer Wasserturbine 2 und einem elektrischen Rotationsgenerator 3. Dabei kann an sich jede Art eines elektrischen Rotationsgenerators 3 bzw. Dynamos vorgesehen sein.A hydroelectric machine 1 in question consists at least of a water turbine 2 and an electric rotation generator 3. Any type of electric rotation generator 3 or dynamo can be provided per se.

Die Wasserturbine 2 ist insbesondere als Überdruck-Wasserturbine ausgebildet.The water turbine 2 is designed in particular as an overpressure water turbine.

Die gegenständliche Wasserkraftmaschine 1 ist insbesondere für kleine Leistungen vorgesehen.The hydroelectric machine 1 in question is intended in particular for small outputs.

Die Wasserturbine 2 weist einen Einlassabschnitt 4 auf, welcher insbesondere einen Flansch aufweist, und dazu vorgesehen ist an eine Rohrleitung angeschlossen zu / 18The water turbine 2 has an inlet section 4, which in particular has a flange, and is provided for this purpose connected to a pipeline at / 18

36970 werden, welche das Wasser zur Wasserturbine 2 leitet. Der Flansch ist insbesondere zufolge einschlägiger Normen ausgebildet, wodurch die Kompatibilität mit36970, which directs the water to the water turbine 2. The flange is designed in particular according to relevant standards, which ensures compatibility with

Rohrleitungen verbessert wird. Insbesondere weist der Einlassabschnitt 4 eine verstellbare Dichtlippe auf, um den Abstand zum Turbinenlaufrad 6 zu verändern.Pipelines is improved. In particular, the inlet section 4 has an adjustable sealing lip in order to change the distance from the turbine impeller 6.

Auf den Einlassabschnitt 4 folgt der Laufradabschnitt 5, in welchem das drehbare Turbinenlaufrad 6 angeordnet ist. Das Turbinenlaufrad 6 weist eine Laufradwelle 9 auf bzw. ist es mit einer Laufradwelle 9 verbunden. Es ist vorgesehen, dass das Turbinenlaufrad 6 lediglich ein einziges Schaufelblatt 8 aufweist.The inlet section 4 is followed by the impeller section 5, in which the rotatable turbine impeller 6 is arranged. The turbine impeller 6 has an impeller shaft 9 or is connected to an impeller shaft 9. It is provided that the turbine impeller 6 has only a single airfoil 8.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der gegenständlichen Erfindung ist vorgesehen, dass die Laufradwelle 9 als Hohlwelle ausgebildet ist, welche insbesondere einen vorgebbar steuerbaren Einlassquerschnitt aufweist. Dadurch ist eine einfache Kühlung der Welle bzw. der mit dieser wärmeleitend verbundenen Komponenten möglich.According to a preferred development of the present invention, it is provided that the impeller shaft 9 is designed as a hollow shaft, which in particular has a predeterminable controllable inlet cross section. This enables simple cooling of the shaft or of the components connected to it in a heat-conducting manner.

Der Laufradabschnitt 5 weist bevorzugt eine kombinierte axial/radial-Turbine auf, wodurch bei kompakten Abmessungen ein hohes Druckverhältnis erzielt werden kann.The impeller section 5 preferably has a combined axial / radial turbine, as a result of which a high pressure ratio can be achieved with compact dimensions.

Das Turbinenlaufrad 6 ist zur vollständigen Beaufschlagung mit Wasser über einen gesamten Eintrittsquerschnitt des Turbinenlaufrads 6 vorgesehen. Weiters ist vorgesehen, dass die Laufradwelle 9 im Wesentlichen axial zu einer Anströmrichtung 10 des Turbinenlaufrads 6 angeordnet ist.The turbine impeller 6 is provided for the full application of water over an entire inlet cross section of the turbine impeller 6. Furthermore, it is provided that the impeller shaft 9 is arranged essentially axially to a flow direction 10 of the turbine impeller 6.

Es ist vorgesehen, dass das Turbinenlaufrad 6 lediglich ein einziges Schaufelblatt 8 aufweist. Es hat sich gezeigt, dass dadurch sowohl ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden kann, aber vor allem eine sehr hohe Unempfindlichkeit der Wasserkraftmaschine 1 gegen angesaugte Gegenstände. Diese führen beim gegenständlichen Turbinenlaufrad 6 nicht zu einem Verstopfen bzw. Verlegen, sondern werden einfach durch dieses hindurch gefördert. Dabei hat sich etwa gezeigt, dass Fische in der Regel einen Durchtritt durch die gegenständliche Wasserkraftmaschine 1 unbeschadet überstehen.It is provided that the turbine impeller 6 has only a single airfoil 8. It has been shown that this enables both a high degree of efficiency to be achieved, but above all a very high level of insensitivity of the hydropower machine 1 to objects sucked in. In the turbine impeller 6 in question, these do not lead to clogging or misplacement, but are simply conveyed through it. It has been shown, for example, that fish generally survive a passage through the hydroelectric machine 1 in question without damage.

Das eine Schaufelblatt 8 ist bevorzugt als im Wesentlichen konische Spirale 11 um einen Schaufelgrundkörper 12 angeordnet bzw. ausgebildet. Dadurch kann ein / 18One airfoil 8 is preferably arranged or designed as an essentially conical spiral 11 around a basic blade body 12. This allows a / 18

36970 effizienter Flüssigkeitstransport erreicht werden, wobei keine gefährlichen Unterdruckregionen auftreten, an welchen es zu Kavitation kommen würde. Das Schaufelblatt 8 weist daher die Form einer Schraubenlinie bzw. Helix auf, welche jedoch keinen konstanten Durchmesser aufweist, sondern welche sich in Art einer mathematischen Spirale 11 stetig erweitert. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass das einzelne Schaufelblatt 8 mehr als einmal um den Schaufelgrundkörper 12 geführt ist.36970 efficient liquid transport can be achieved, whereby there are no dangerous negative pressure regions where cavitation would occur. The airfoil 8 therefore has the shape of a helix or helix, which, however, does not have a constant diameter, but which continuously expands in the manner of a mathematical spiral 11. It is preferably provided that the individual airfoil 8 is guided more than once around the basic blade body 12.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass ein innerer Endbereich des Schaufelblatts 8, welches in Fig. 2 geschnitten dargestellt ist, exzentrisch, daher nicht auf der Drehachse des Turbinenlaufrads 6 liegend, angeordnet ist. Dadurch kann das Verstopfen der Wasserkraftmaschine 1 weiter vermindert werden, indem angeförderte Gegenstände effektiv in den, durch die Zwischenräume des Schaufelblatts 8 gebildeten Förderraum des Turbinenlaufrads 6 geleitet werden.It is particularly preferably provided that an inner end region of the airfoil 8, which is shown in section in FIG. 2, is arranged eccentrically, therefore not lying on the axis of rotation of the turbine impeller 6. As a result, the clogging of the hydropower machine 1 can be further reduced by effectively conveying objects conveyed into the delivery space of the turbine impeller 6 formed by the spaces between the airfoil 8.

Es hat sich gezeigt, dass der Wirkungsgrad des Turbinenlaufrads 6 besonders hoch ist, wenn das Schaufelblatt 8 in Richtung des Einlassabschnitts 4 vorgebbar gekrümmt ist, wie dies etwa in Fig. 2 dargestellt ist. Das Schaufelblatt 8 ist dabei vom Schaufelgrundkörper 12 in Richtung des Einlassabschnitts 4 gebogen.It has been shown that the efficiency of the turbine impeller 6 is particularly high when the airfoil 8 is predefinably curved in the direction of the inlet section 4, as is shown, for example, in FIG. 2. The airfoil 8 is bent from the airfoil base body 12 in the direction of the inlet section 4.

Der Wirkungsgrad kann weiters verbessert werden, indem sich das Schaufelblatt 8 vom Schaufelgrundkörper 12 weg, also in Richtung auf das umgebende Gehäuse 21 hin, verjüngt. Dabei hat es sich in der Praxis als vorteilhaft gezeigt, wenn das Schaufelblatt 8 nächst dem Laufradgehäuse 21 lediglich eine Stärke bzw. Dicke von ca. einem Millimeter aufweist. Dadurch kann die hydrodynamische Reibung zwischen Schaufelblatt 8 und Laufradgehäuse 21 verringert werden.The efficiency can be further improved by the blade 8 tapering away from the blade body 12, that is, in the direction of the surrounding housing 21. It has proven to be advantageous in practice if the airfoil 8 only has a thickness or thickness of approximately one millimeter next to the impeller housing 21. The hydrodynamic friction between the airfoil 8 and the impeller housing 21 can thereby be reduced.

Der Schaufelgrundkörper 12 ist bevorzugt als im Wesentlichen rotationssymmetrischer Grundkörper mit konkaver Mantelfläche ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Schaufelgrundkörper 12 im Wesentlichen als, insbesondere konkaver, Konus 13 ausgebildet ist. Bei der gegenständlichen Ausbildung der Wasserturbine 2 mit lediglich einem einzigen Schaufelblatt 8 hat sich die konkave Konus 13, wie diese etwa in Fig. 2 ersichtlich ist, gegenüber einer Tropfenform bewährt.The blade base body 12 is preferably designed as an essentially rotationally symmetrical base body with a concave lateral surface. In particular, it is provided that the blade base body 12 is essentially designed as a, in particular concave, cone 13. In the embodiment of the water turbine 2 with only a single blade 8, the concave cone 13, as can be seen in FIG. 2, has proven itself in comparison to a teardrop shape.

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Das Turbinenlaufrad 6 ist in einem Laufradgehäuse 21 angeordnet. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist vorgesehen, dass eine Gehäuseinnenwand des Laufradgehäuses 21 im Bereich des Turbinenlaufrads 6 kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Dadurch wird sowohl eine einfache Fertigung des Laufradgehäuse 21 unterstützt, als auch einfach ein hohes Maß an Dichtheit zwischen Turbinenlaufrad 6 und Gehäuseinnenwand erreicht, indem beide Teile eine jeweils einfach nacharbeitbare Form aufweisen, wodurch eine Anpassung der beiden Teile einfach möglich ist.The turbine impeller 6 is arranged in an impeller housing 21. According to the preferred embodiment according to FIG. 2, it is provided that a housing inner wall of the impeller housing 21 is frustoconical in the region of the turbine impeller 6. This not only supports simple manufacture of the impeller housing 21, but also simply achieves a high degree of tightness between the turbine impeller 6 and the inner wall of the housing, in that both parts each have an easily reworkable shape, making it easy to adapt the two parts.

Es hat sich hinsichtlich der weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades weiters als vorteilhaft gezeigt, wenn die Gehäuseinnenwand des Laufradgehäuses 21 im Bereich des Turbinenlaufrads 6 geschwungen, und insbesondere im Wesentlichen abrisskantenfrei, ausgebildet ist. Dadurch wird eine sog. nicht abwickelbare Form gebildet. Bevorzugt weist eine derartige Gehäuseinnenwand im Querschnitt die Form einer kantenfreien und stetigen Kurve mit einem Wendepunkt auf. Eine derartige Gehäuseinnenwand ist in den Figuren nicht dargestellt.With regard to the further improvement in the efficiency, it has furthermore proven to be advantageous if the housing inner wall of the impeller housing 21 is curved in the region of the turbine impeller 6, and in particular is essentially free of tear edges. This creates a so-called unwindable shape. Such a housing inner wall preferably has in cross section the shape of an edge-free and continuous curve with an inflection point. Such a housing inner wall is not shown in the figures.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Schaufelblatt 8 so weit als möglich an die Gehäuseinnenwand heranreicht. Durch geringe Spaltmaße in diesem Bereich können die hydrostatischen Verluste gering gehalten werden.It is preferably provided that the airfoil 8 extends as far as possible to the inner wall of the housing. Due to the small gap dimensions in this area, the hydrostatic losses can be kept low.

Anschließend an den Laufradabschnitt 5 ist der Generatorabschnitt 7 angeordnet, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Generatorabschnitt 7 unmittelbar anschließend bzw. angrenzend an den Laufradabschnitt 5 angeordnet bzw. mittels eines Flansches befestigt ist. Im Generatorabschnitt 7 ist der Rotationsgenerator 3 angeordnet, welcher wenigstens mittelbar mit der Laufradwelle 9 des Turbinenlaufrades 6 verbunden ist.The generator section 7 is arranged next to the impeller section 5, it being provided in particular that the generator section 7 is arranged immediately after or adjacent to the impeller section 5 or is fastened by means of a flange. In the generator section 7, the rotation generator 3 is arranged, which is at least indirectly connected to the impeller shaft 9 of the turbine impeller 6.

Der Generatorabschnitt 7 ist dabei insbesondere über den gesamten Umfang mit dem Laufradabschnitt 5 verbunden, wozu ein entsprechender Flansch vorgesehen ist. Anschließend an den Generatorabschnitt 7 ist ein Austrittsabschnitt 18 angeordnet.The generator section 7 is connected to the impeller section 5 over the entire circumference, for which purpose a corresponding flange is provided. An outlet section 18 is arranged after the generator section 7.

Im Generatorabschnitt 7 ist ein im Wesentlichen vollständig umströmtes Generatorgehäuse 14 angeordnet, in welchem Generatorgehäuse 14 der / 18Arranged in generator section 7 is a generator housing 14 which is essentially completely flowed around, in which generator housing 14 the / 18

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Rotationsgenerator 3 angeordnet ist, wie dies etwa in Fig. 2 dargestellt ist.Rotation generator 3 is arranged, as shown for example in Fig. 2.

Je nach Anwendungsfall ist es vorteilhaft, wenn es sich bei dem Rotationsgenerator 3 um eine Synchronmaschine oder um eine Asynchronmaschine handelt.Depending on the application, it is advantageous if the rotation generator 3 is a synchronous machine or an asynchronous machine.

Bei Ausbildung des Rotationsgenerators 3 als Synchronmaschine hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die gesamte Generatoreinheit vollständig vom Wasser umspült wird, da dadurch eine höchst effiziente und wirkungsvolle Kühlung der Statoren sowie die Permanentmagnete möglich ist.When the rotary generator 3 is designed as a synchronous machine, it has proven to be advantageous for the entire generator unit to be completely flushed with water, since this enables the stators and the permanent magnets to be cooled in a highly efficient and effective manner.

Bei Ausbildung des Rotationsgenerators 3 als Asynchronmaschine ist weiters vorgesehen, dass in dem Generatorgehäuse 14 ist weiters bevorzugt eine elektrische Gleichrichteranordnung 15 angeordnet ist, welche mit dem Rotationsgenerator 3 verbunden ist.When the rotation generator 3 is designed as an asynchronous machine, it is further provided that an electrical rectifier arrangement 15, which is connected to the rotation generator 3, is also preferably arranged in the generator housing 14.

Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass in dem Generatorgehäuse 14 eine Steuerund/oder Regelanordnung 16 angeordnet, welche mit dem Rotationsgenerator 3 verbunden sind.Furthermore, it is preferably provided that a control and / or regulating arrangement 16, which are connected to the rotation generator 3, is arranged in the generator housing 14.

Bevorzugt ist in dem Generatorgehäuse 14 weiters ein Getriebe 17 angeordnet, welches die Laufradwelle 9 mit einer Generatorwelle des Rotationsgenerators 3 verbindet.In addition, a gear 17 is preferably arranged in the generator housing 14, which connects the impeller shaft 9 to a generator shaft of the rotary generator 3.

Besonders bevorzugt ist weiters vorgesehen, dass die gegenständliche Wasserkraftmaschine 1 je nach den vorherrschenden Druckverhältnissen als Pumpe oder als Generator arbeitet.It is also particularly preferably provided that the hydroelectric machine 1 in question operates as a pump or as a generator, depending on the prevailing pressure conditions.

Anschließend an den Laufradabschnitt 3 sind, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, eine vorgebbare Mehrzahl Statoren 20, insbesondere gleich verteilt um den Umfang, angeordnet. Die Statoren 20 sind dabei zwischen dem Generatorgehäuse 14 und dem umgebenden Außengehäuse 22 des Generatorabschnittes 7 angeordnet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Statoren 20 vorgebbar verstellbar angeordnet bzw. ausgebildet bzw. auch entsprechend ansteuerbar sind. Die Statoren 20 haben sich als strömungstechnisch günstig erwiesen.According to a preferred embodiment, a predeterminable plurality of stators 20, in particular equally distributed around the circumference, are arranged after the impeller section 3. The stators 20 are arranged between the generator housing 14 and the surrounding outer housing 22 of the generator section 7. In particular, it is provided that the stators 20 are predeterminably adjustably arranged or designed or can also be controlled accordingly. The stators 20 have proven to be favorable in terms of flow technology.

Im Austrittsabschnitt 18 ist, anschließend an den Generatorabschnitt 7 ein / 18A / 18 is in the outlet section 18, following the generator section 7

36970 konischer Austrittsströmungskörper 19 angeordnet, welcher insbesondere vorgebbar längsverschiebbar ist, wodurch eine einfache mechanische Regelung der36970 arranged conical outlet flow body 19, which is in particular predeterminable longitudinally displaceable, whereby a simple mechanical control of the

Durchflussmenge möglich ist.Flow rate is possible.

Claims

1. A hydropower machine (1) comprising a water turbine (2) and an electric rotation generator (3), the water turbine (2) having an inlet section (4) and an impeller section (5) adjoining the inlet section (4), in which Impeller section (5), a turbine impeller (6) is arranged, wherein, in particular immediately after the impeller section (5), a generator section (7) is arranged, in which generator section (7) the rotation generator (3) is arranged, which is at least indirectly associated with an impeller shaft (9) of the turbine impeller (6) is connected, characterized in that the turbine impeller (6) has only a single blade (8).

2. Hydroelectric machine (1) according to claim 1, characterized in that the water turbine (2) is designed as an overpressure water turbine.

3. Hydroelectric machine (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the turbine impeller (6) is provided for the full application of water over an entire inlet cross-section of the turbine impeller (6).

4. Hydroelectric machine (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the impeller shaft (9) is arranged substantially axially to an inflow direction (10) of the turbine impeller (6).

5. Hydroelectric machine (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the individual airfoil (8) is arranged as a substantially conical spiral (11) around a basic blade body (12).

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6. Hydroelectric machine (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the airfoil (8) is predeterminably curved in the direction of the inlet section (4).

7. Hydroelectric machine (1) according to one of claims 5 or 6, characterized in that the individual airfoil (8) is guided more than once around the basic blade body (12).

8. Hydroelectric machine (1) according to one of claims 5 to 7, characterized in that the blade base body (12) is essentially designed as a, in particular concave, cone (13).

9. Hydroelectric machine (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the generator section (7) a substantially completely flow-around generator housing (14) is arranged, and that in the generator housing (14) the rotation generator (3) is arranged .

10. Hydroelectric machine (1) according to claim 9, characterized in that an electrical rectifier arrangement (15) and / or a control and / or regulating arrangement (16) is further arranged in the generator housing (14).

11. Hydroelectric machine (1) according to claim 9 or 10, characterized in that in the generator housing (14) further a gear (17) is arranged which connects the impeller shaft (9) with a generator shaft of the rotary generator (3).

12. Hydroelectric machine (1) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the impeller section (5) is connected to the generator section (7) substantially over the entire circumference, and that an outlet section (7) is connected to the generator section (7). 18) is arranged.

13. A hydroelectric machine (1) according to claim 11, characterized in that a conical outlet flow body (19) is arranged in the outlet section (18), subsequent to the generator section (7).

14. Hydroelectric machine (1) according to claim 13, characterized in

12/18

36970 that the conical outlet flow body (19) is predeterminably longitudinally displaceable.

15. Hydroelectric machine (1) according to one of claims 1 to 14, characterized in that a predeterminable plurality of stators (20), in particular equally distributed around the circumference, are arranged next to the impeller section (3).

16. Hydropower machine (1) according to claim 15, characterized in that the stators (20) are arranged such that they can be predetermined.

17. Hydroelectric machine (1) according to one of claims 1 to 16, characterized in that the impeller shaft (9) is designed as a hollow shaft, which in particular has a predeterminable controllable inlet cross-section.