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Turbinenanlage für N'ed : rdru (kgefälle.
Durch die Nutzbarmachung der Ene-gie von Niede--d'uckgefällen könnte eine ausse-ordentlich grosse K aftquelle gewonnen we den, wenn sich der Ausbau nach de bishe fü@ mittle e Gefälle üblichen A : t bei Niede. d. uckgefällen nicht zu teue : stellen wü de. Die Gefälle, die sich durch den Ausbau eines Flusses zum Zwecke der Schiffba : machung e geben, sind bei g ossen Wasse. mengen zu klein, um in K. aftwe ken ve. wu test we den zu können, denn die Tu b'nen würden sehr langsam laufen und deshalb, ebenso wie ih] e Dynamomaschinen, g oss äum ; g und schwer ausfallen ; durch den grossen Bodennächenbeda. if und die Kostspieligkeit de Wasserbauten ergäbe sich ein so unwirtschaftlich hoher Anlagewe. t, dass die E-zeugung des St-omes durch Dampf billiger wü@de.
Es wurde deshalb bisher versucht, in erster Linie das Gefälle dadurch zu e--höhen, dass 'längs des Flusses ein Kanal mit möglichst geringem Gefälle so weit entlang gefüh t wu de, bis der Unterschied der Wasserspiegel zwischen Fluss und Kanal die für vo. teilhaften Bau der Turbinenanlage nötige G-össe gewonnen hat ; alle dings ve ursacht ein solcher Seitenkanal ausserordentlich hohe Kosten, und zwar in um so g. össe em Masse, je länger der Kanal wi d, da mit dem gewonnenen Gefälle zum Fluss die Dicke der Aufschüttungen und die Höhe der Böschungen, die den Kanal halten, wachsen. Die Anlage wild, da das K, aftwe k mit steigendem Gefälle eine grössere Leistung-insgesamt ergibt und für die Einheit der Pfe destä ke billiger wild, bei einer bestimmten Kanallänge ein Mindestmass an Aufwand für die Pfe, destä. ke erfo dem.
Dieses Mindestmass wird jedoch noch wesentlich geringer, wenn es gemäss der Erfindung möglich wird, mit den geringen Gefällen auszukommen, die bei der Kanalisierung des Flussbettes zur Aufrechterhaltung einer geordneten Schiffahrt in den Aufstaustufen der Schleusen abfallen.
Die Erfindung erreicht dies dadurch, dass eine in das geringe Gefälle der Schleusenstufe eingebaute Niederdruckturbine unmittelbar mit einer Kreiselpumpe gekuppelt wild, die mit e höhtem Druck eine entsprechend geringere Flusswassermenge einer zweiten (Hochdruck-) Tu, binenanlage zuführt. Es kann die ganze Wehrbreite mit solchen dicht nebeneinandelliegenden, mit Kreiselpumpen gekuppelten Niederdruckturbinen ausgefüllt werden, so dass die gesamte Wassermenge, die der Fluss führt, ausgenutzt wird. Das Pumpenwasser wird zweckmässig durch ein oder mehrere Druckrohre dem Kraftwerk zugeführt, dessen Turbinen und Strome'zeuger nun wegen der ungleich geringeren Wassermenge, die zu verarbeiten ist, und der bedeutend vergrösserten Druckhöhe erheblich billiger gebaut werden können, als es bei der günstigsten Anlage mit Seitenkanal möglich wäre.
Die Kosten für die Gefälleumformer reichen jedoch nicht entfernt an die des Zuführungskanals der geb äuchlichen Kraftwerke heran. Trotzdem könnte ein solcher Kanal nie die grosse Druckhöhe erreichen, welche die mit den Niederdrucktu@binen gekuppelten Pumpen gemäss der Erfindung erzeugen. Auch das Wehr, das für die Schleusenanlage, also für
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anlage wesentlich billiger, als wenn es massiv durch den ganzen Fluss geführt werden müsste, da die Seitenwände der Turbinen und Pumpenkammern das Wehr sehr versteifen.
Schiffahrt und Kraftwerksausnutzung gewinnen durch die Anlage gemäss der E findung in gleicher Weise, im Gegensatz zu dem Ausbau mit Seitenkanal, welcher nur mit erhöhten Schwierigkeiten und Kosten der Schiffahrt dienstbar gemacht werden könnte, der aber nie die gesamte Flusswassermenge mit sich führen darf, da eine, und zwar oft nicht unerhebliche Rest-
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wassermenge im alten Flussbett zurück bleiben muss, durch deren Verlust der Gesamtnutzeffekt der Anlage mit Seitenkanal geringer wird, als der Nutzeffekt der neuen Anlage durch die Energieverluste der Niederdruckturbinen und Kreiselpumpen leidet.
Liegen die örtlichen Verhältnisse für die Anlage eines hochgelegenen Teiches oder eines Staubeckens günstig, so kann es vorteilhaft sein. das Wasser durch die Pumpen aus dem Fluss in den Teich zu fördern und das Kraftwerk von dem künstlichen Behälter aus zu speisen.
Eine zweckmässige Ausführung und Anordnung einer mit der Pumpe unmittelbar gekuppelten Niederdruckturbine ist in der Zeichnung im Schnitt veranschaulicht.
Die Maschinenanlage wird zweckmässig unmittelbar in das Wehr a derart eingebaut, dass ein Maschinensatz neben dem anderen über die ganze Wehrbreite angeordnet ist. Die Achse b des Maschinensatzes ruht zweckmässig fest in einem Fuss c, der in die Überfallwand und die Sohle des Wehres einbetoniert ist. Über die Achse b wird der sich drehende Teil des Maschinensatzes geschoben, dessen Turbinenlaufrad d zweckmässig mit dem Rücken an die Rückwand des Pumpenlaufrades e grenzt. Der Raumf zwischen beide Schauflungen wird zur Erzeugung eines Auftriebs wasserdicht abgeschlossen und mit Luft gefüllt gehalten. Er wird zweckmässig so bemessen, dass der gesamte Laufradkörper durch seinen Auftrieb im Wasser getragen wird. Hierdurch werden die Lager entlastet und sehr geschont.
Das Wasser für die Pumpe e strömt nach dem Durchgang durch einen Saugkorb el durch die Mittelöffnung der Pumpenschauflung zu, welche das Druckwasser in eine Spirale g fördert.
Dieses Spiralgehäuse ist ebenso wie die angrenzende Leitvorrichtung h für die Turbine d in dem Wehr eingelassen. Der Pumpenraum e3 ist an der Einströmseite durch einen Deckel i abgeschlossen, nach dessen Abnahme der gesamte sich drehende Körper von der feststehenden Achse b abgezogen werden kann.
Die in dem Beispiel gewählte schräge Anordnung der Achse ermöglicht dem sich drehenden Maschinenkö {per schlägstehende Führungsschienen beizugeben, so dass dieser aus dem Wasser herausgezogen werden kann. Durch die Schrägstellung der Achse und ihre parallele Lage zum Strom we. den die Durchflusswiderstände durch den als Gefälleumformer dienenden Maschinensatz äusserst klein gehalten. Es ist ersichtlich, dass die Form des Wehres bei schrägstehender
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Drucksteigerung einer zweiten im Wehr angeordneten Pumpe e zugeführt. Es können so'die Gruppen eines Wehres zusammengefasst, hintereinander geschaltet werden und diese Gruppen können gemeinsam das Kraftwerk speisen. Auch ist es möglich, das Wasser mehrerer Gefällestufen, die jede für sich durch Niederdruckturbinen mit gekuppelten Pumpen ausgenutzt wird, gemeinsam einem Kraftwerk zuzuführen.
Um auch das Hochwasser durch die Niederdruckturbinen ausnutzen zu können, ist es zweckmässig, in dem Wehr Turbinensätze anzuordnen, die bei normalen Wasserverhältnissen stillgelegt sind, die jedoch bei Hochwasser mitarbeiten. Werden deren Pumpen mit den normalen im Betrieb befindlichen Pumpen hintereinander geschaltet, so kann hierdurch der durch das
Hochwasser hervorgerufene Gefälleverlust ausgeglichen werden, so dass der Druck in den zum
Kraftwerk führenden Druckrohrleitungen zu allen Zeiten annähernd gleichbleibend ist. Jedenfalls ist eine Regelung des Druckes in dem Wasser, welches das Kraftwerk speist, durch eine Parallel- und Hintereinanderschaltung der Pumpen der Gefälleumformersätze ohne Schwierigkeiten durchführbar.
PATENT-ANSPRÜCHE : I. Turbinenanlage für Niederdruckgefälle, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch das
Niederdruckgefälle gespeiste Turbine unmittelbar mit einer Kreiselpumpe gekuppelt ist, die das Wasser mit erhöhtem Druck und in entsprechend verringerter Menge einer zweiten (Hoch- druck-) Turbinenanlage zuführt.