Kaplanturbinenanlage mit Betonspiralgehäuse Die Erfindung betrifft eine vertikalachsige Kaplan turbinenanlage mit Betonspiralgehäuse und Eintritts- leitapparat.
Bei solchen Turbinen war es bisher üblich, einen dem Leitapparat vorgelagerten Stützschaufelring im Betongehäuse einzubetonieren und den Raum über dem Leitapparat durch einen gegossenen oder ge schweissten Turbinendeckel abzuschliessen.
Zweck der Erfindung ist, die Anlage gegenüber diesen bekannten Bauarten zu verbilligen. Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass bei einer vertikalachsigen Kaplanturbinenanlage mit Beton spiralgehäuse und Eintrittsleitapparat die zentrale Öffnung der Betondecke der Spirale einen kleineren Durchmesser als der Leitschaufelkreis aufweist.
In den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung sind drei ver schiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes dargestellt.
Fig. 4 zeigt ferner einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3 und Fig. 5 zeigt, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 3 das Laufrad zusammengebaut werden kann. Die Anlage weist ein Betonspiralgehäuse 1 und einen Eintrittsleitapparat mit verstellbaren Leit- schaufeln 2 auf, durch welchen das aus dem Innen raum des Spiralgehäuses zuströmende Betriebswasser einem Turbinenlaufrad mit Nabe 3 und verstellbaren Schaufeln 4 zugeleitet wird.
Nach Durchströmen des Laufrades fliesst das Wasser durch ein gekrümmtes Saugrohr 5 ab. Das Turbinenlaufrad treibt über eine vertikale Welle 6 einen Stromerzeuger 7 an.
Die Achsen der Leitschaufeln sind in einem Kreise vom Durchmesser D angeordnet. Die Beton decke der Spirale ist mit 8 bezeichnet. Sie hat eine zentrale Öffnung, durch welche das Laufrad ganz oder in einzelnen Teilen von oben eingeführt werden kann. Bei allen gezeigten Ausführungen weist nun diese zentrale Öffnung einen kleineren Durchmesser als der Leitschaufelkreis D auf.
Gemäss Fig. 1 weist die Betondecke 8 der Spirale einen nach innen vorspringenden Kragen 81 auf, und die von diesem begrenzte zentrale Öffnung hat einen Durchmesser dl, welcher zwischen dem Aussendurch messer des Laufrades und dem Durchmesser D des Leitschaufelkreises liegt. Diese Öffnung gestattet, das Laufrad in zusammengebautem Zustande von oben einzuführen. Sie ist im Betriebe durch einen geschweiss ten Turbinendeckel 9 abgeschlossen. Dem Leitapparat sind Stützschaufeln 10 vorgelagert, welche unten und oben im Betonspiralgehäuse verankert sind.
Im Kragen 81 der Spiraldecke 8 sind Öffnungen vorgesehen, durch welche Verlängerungen 11 der Leitschaufelzapfen durchgeführt sind. Auf der Unter seite ist der Kragen 81 durch eine Schutzplatte 12 bewehrt, welche den Beton im Bereiche der Leit- schaufeln gegen den Angriff des Wassers zu schützen hat. Diese Schutzplatte besitzt entsprechende<B>Öff-</B> nungen für die Durchführung der Leitschaufelzapfen. Auf den Zapfenverlängerungen 11 sind Hebel 13 auf gesetzt, welche über Laschen 14 mit einem durch einen Servomotor 15 betätigten Regulierring 16 verbunden sind.
Gemäss Fig. 1 sind der Regulierring und der Servomotor auf dem Turbinendeckel 9 aufgesetzt.
In der Ausführung nach Fig. 2 hat die von einem Kragen 82 begrenzte zentrale Öffnung der Betondecke 8 eine Öffnung vom Durchmesser d2, welcher kleiner ist als der Aussendurchmesser des Laufrades, aber grösser ist als der Durchmesser der Laufradnabe 3 und als die grösste Profillänge L (Fig. 5) der Lauf schaufeln 4. Bei dieser Bauweise kann das Laufrad nicht mehr im zusammengebauten Zustande durch die zentrale Öffnung der Betondecke durchgelassen werden. Die Öffnung ist aber immer noch so gross, dass die Laufradnabe und die einzelnen Schaufeln durchtreten können. Das Laufrad muss dann unter halb der Spiraldecke zusammengebaut werden.
Der nach innen vorspringende Kragen 82 der Betondecke 8 muss hierbei wegen seiner stärkeren Ausladung mit etwas grösserer Höhe ausgeführt werden als bei der Ausführung nach Fig. 1. Der Regulierring 16 ist hierbei auf dem Kragen 82 der Betonspiraldecke ab gestützt. Im zusammengebauten Zustande der An lage ist die zentrale Öffnung der Betondecke durch einen rohrförmigen, bis zur Laufradnabe reichenden Blechmantel 17 abgeschlossen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist wieder um der Durchmesser d2 der zentralen Öffnung der Betondecke kleiner als der Aussendurchmesser des beschaufelten Laufrades, aber doch so gross, dass die Laufradnabe 3 und die Laufschaufeln 4 noch einzeln durch die Öffnung durchgeführt werden können. Der über den Leitschaufeln und teilweise innerhalb des Leitschaufelkreises liegende Kragen 83 der Beton decke weist einen ringförmigen Hohlraum 18 auf. In diesem Hohlraum 18 ist die Regeleinrichtung für den Eintrittsleitapparat, nämlich der Regulierring 16 mit Servomotor 15, untergebracht.
Ferner ist das Spur lager 19 des Laufrades über einen Tragring 20 auf dem Teil 83 der Betondecke 8 abgestützt.
Die Fig. 4 zeigt in grösserem Massstabe einen Schnitt durch die Betondecke an der Stelle des Durch trittes der Leitschaufelzapfen. Die entsprechende Öff- nung der Betondecke ist innen durch ein Rohr 21 aus gekleidet. Der obere Schaufelzapfen ist mit 22 be zeichnet. Er ist in einer im untern Ende des Rohres 21 angeordneten Büchse 23 gelagert. Der Verlängerungs teil 11 des Schaufelzapfens ist rohrförmig gestaltet und an seinem untern Ende mit dem Schaufelzapfen 22 über einen Mutnehmer, z. B. ein Sechskant, ge kuppelt und zugleich durch eine Schraube 24 axial mit dem Schaufelzapfen 22 verbunden.
Am obern Ende des Rohres 21 ist ferner ein Wälzlager 25 für die Führung der Zapfenverlängerung vorgesehen.
Wie in Fig. 3 dargestellt, wird bei der Montage die Schaufel 2 in einer Lage 21 mit dem obern Schaufel zapfen 22 in das Lager 23 eingeführt. Damit der mit 26 bezeichnete untere Schaufelzapfen in seine Lage gebracht werden kann, ist in der Blechverkleidung des untern Teils der Betonspirale ein wegnehmbares Stück 27 eingelegt, welches beim Zusammenbau des Leitapparates mit dem Schaufelzapfen 26 in seine endgültige Lage gebracht wird.
Die Ausführungsformen nach Fig. 2 und 3 können natürlich nur dann benützt werden, wenn zwischen Unter- und Oberkante der Leitschaufeln genügend Platz zum Zusammenbau des Laufrades vorhanden ist. Gemäss Fig. 5 wird auf der Höhe der untern Leitradkante ein Podest 28 eingebaut, auf welchem die Laufradnabe 3 abgestellt wird und von welchem aus die einzelnen Laufradschaufeln 4 in die Nabe ein- gesetzt werden können. In dieser Lage kann auch die Welle 6 auf die Laufradnabe abgesetzt und mit ihr gekuppelt werden. Auch der Lagerhals kann einge baut werden, so dass nachher die ganze Einrichtung nach Wegnahme des Montagepodestes 28 in seine richtige Lage hinuntergelassen werden kann.
Ein unterer Rost 29 dient ebenfalls für die Montage der kleineren Laufradteile, indem sie dort vor dem Hinunterlassen der Laufradnabe deponiert werden können. Dieser Rost 29 dient im übrigen für die periodischen Laufradkontrollen.
Während die Schaufel 4 mit einer besonderen provisorischen Aufhängevorrichtung 30 montiert wird, können die kleineren Laufradteile mit Hilfe des Ma schinenhauskrans an ihren Platz gebracht werden. Zu diesem Behufe ist die Durchführung eines Seils 31 mit einem Haken 32 durch die hohle Turbinenwelle 6 vorgesehen, Falls für die Montage ip der Höhe mehr Platz gebraucht würde, wäre es auch möglich, das Montagepodest 28 in der Bohrung des Laufradmantels in etwas tieferer Lage anzuordnen.
Kaplan turbine system with concrete spiral housing The invention relates to a vertical axis Kaplan turbine system with concrete spiral housing and inlet guide device.
In turbines of this type, it has hitherto been customary to concretize a support vane ring upstream of the diffuser in the concrete housing and to close off the space above the diffuser with a cast or welded turbine cover.
The purpose of the invention is to make the system cheaper than these known types. This aim is achieved according to the invention in that in a vertical axis Kaplan turbine system with concrete spiral housing and inlet guide device, the central opening of the concrete ceiling of the spiral has a smaller diameter than the guide vane circle.
In Figs. 1 to 3 of the drawings, three ver different embodiments of the subject invention are shown.
FIG. 4 also shows a section along the line IV-IV in FIG. 3 and FIG. 5 shows how the impeller can be assembled in the embodiment according to FIG. 3. The system has a concrete spiral housing 1 and an inlet guide device with adjustable guide vanes 2, through which the process water flowing in from the interior of the spiral housing is fed to a turbine runner with hub 3 and adjustable blades 4.
After flowing through the impeller, the water flows off through a curved suction pipe 5. The turbine wheel drives a power generator 7 via a vertical shaft 6.
The axes of the guide vanes are arranged in a circle of diameter D. The concrete ceiling of the spiral is denoted by 8. It has a central opening through which the impeller can be introduced entirely or in individual parts from above. In all the embodiments shown, this central opening now has a smaller diameter than the guide vane circle D.
According to FIG. 1, the concrete ceiling 8 of the spiral has an inwardly projecting collar 81, and the central opening delimited by this has a diameter dl which lies between the outer diameter of the impeller and the diameter D of the guide vane circle. This opening allows the impeller to be inserted from above in the assembled state. It is completed in operation by a welded turbine cover 9. Supporting blades 10, which are anchored in the concrete spiral housing at the top and bottom, are upstream of the guide apparatus.
In the collar 81 of the spiral cover 8 openings are provided through which extensions 11 of the guide vane pins are passed. On the underside, the collar 81 is reinforced by a protective plate 12, which has to protect the concrete in the area of the guide vanes against attack by the water. This protective plate has corresponding <B> openings </B> for the passage of the guide vane pins. On the pin extensions 11 levers 13 are set, which are connected via tabs 14 to a regulating ring 16 actuated by a servomotor 15.
According to FIG. 1, the regulating ring and the servomotor are placed on the turbine cover 9.
In the embodiment according to FIG. 2, the central opening of the concrete ceiling 8, bounded by a collar 82, has an opening with a diameter d2, which is smaller than the outer diameter of the impeller, but larger than the diameter of the impeller hub 3 and the greatest profile length L ( Fig. 5) the runner shovel 4. With this construction, the runner can no longer be let through the central opening of the concrete ceiling in the assembled state. The opening is still large enough for the impeller hub and the individual blades to pass through. The impeller must then be assembled under the spiral ceiling.
The inwardly protruding collar 82 of the concrete ceiling 8 has to be designed with a somewhat greater height than in the embodiment according to FIG. 1. The regulating ring 16 is supported here on the collar 82 of the spiral concrete ceiling. In the assembled state of the system, the central opening of the concrete ceiling is completed by a tubular sheet metal jacket 17 reaching up to the impeller hub.
In the embodiment according to FIG. 3, the diameter d2 of the central opening of the concrete ceiling is again smaller than the outer diameter of the bladed impeller, but so large that the impeller hub 3 and the blades 4 can still be passed individually through the opening. The collar 83 of the concrete ceiling lying above the guide vanes and partially within the guide vane circle has an annular cavity 18. The regulating device for the inlet guide apparatus, namely the regulating ring 16 with servomotor 15, is housed in this cavity 18.
Furthermore, the track bearing 19 of the impeller is supported on the part 83 of the concrete ceiling 8 via a support ring 20.
Fig. 4 shows on a larger scale a section through the concrete ceiling at the point of passage of the guide vane pin. The corresponding opening in the concrete ceiling is clad on the inside by a pipe 21. The upper shovel pin is marked 22 be. It is mounted in a bush 23 arranged in the lower end of the tube 21. The extension part 11 of the shovel pin is tubular and at its lower end with the shovel pin 22 via a nut, z. B. a hexagon, coupled GE and at the same time axially connected to the shovel pin 22 by a screw 24.
At the upper end of the tube 21, a roller bearing 25 is also provided for guiding the pin extension.
As shown in Fig. 3, the blade 2 is inserted in a position 21 with the upper blade pin 22 in the bearing 23 during assembly. So that the lower peg 26 can be brought into its position, a removable piece 27 is inserted in the sheet metal cladding of the lower part of the concrete spiral, which is brought into its final position when the guide apparatus is assembled with the peg 26.
The embodiments according to FIGS. 2 and 3 can of course only be used if there is enough space between the lower and upper edge of the guide vanes to assemble the impeller. According to FIG. 5, a platform 28 is installed at the level of the lower edge of the stator, on which the impeller hub 3 is placed and from which the individual impeller blades 4 can be inserted into the hub. In this position, the shaft 6 can also be placed on the impeller hub and coupled to it. The neck of the bearing can also be built in, so that afterwards the whole device can be lowered into its correct position after removing the assembly platform 28.
A lower grate 29 is also used for the assembly of the smaller impeller parts, in that they can be deposited there before lowering the impeller hub. This grate 29 is also used for the periodic impeller controls.
While the bucket 4 is being mounted with a special temporary hanger 30, the smaller impeller parts can be brought into place with the aid of the machine house crane. For this purpose, the implementation of a rope 31 with a hook 32 through the hollow turbine shaft 6 is provided.If more space is needed for the assembly ip the height, it would also be possible to arrange the assembly platform 28 in the bore of the impeller shell at a slightly lower position .