DE10160916A1 - Strömungsrohr und Wasserkraftwerk mit einem solchen Strömungsrohr - Google Patents

Strömungsrohr und Wasserkraftwerk mit einem solchen Strömungsrohr

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Abstract

Bei Wasserkraftwerken ist es allgemein bekannt, dass das Wasser, bevor es auf die Turbine des Wasserkraftwerks trifft und dort seine Energie an die Turbine abgibt, durch ein Rohr strömt. Je nach Art des Wasserkraftwerks kann es sich bei diesem Rohr um ein Fallrohr handeln, durch welches das Wasser je nach den örtlichen Gegebenheiten abhängig von der Fallhähe und der Wassermenge strömt. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, Mittel vorzusehen, mittels denen die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers (Fluids) im Bereich der Turbine eingestellt werden kann. DOLLAR A Strömungsrohr, innerhalb dessen eine Turbine angeordnet ist, welche bei Durchströmung des Rohrs mittels eines Fluids in Drehung versetzt wird, wobei die Turbine einen veränderlichen Querschnitt aufweist, mittels dem der Durchströmungsquerschnitt innerhalb des Rohrs veränderbar ist.

Description

  • Bei Wasserkraftwerken ist es allgemein bekannt, dass das Wasser, bevor es auf die Turbine des Wasserkraftwerks trifft und dort seine Energie an die Turbine abgibt, durch ein Rohr strömt. Je nach Art des Wasserkraftwerks kann es sich bei diesem Rohr um ein Fallrohr handeln, durch welches dass Wasser je nach den örtlichen Gegebenheiten abhängig von der Fallhöhe und der Wassermenge strömt.
  • Nachdem das Wasser einen Teil seiner Energie an die Turbine abgegeben hat, fließt dass Wasser weiter in einen Fluss ab.
  • Die Turbine des Wasserkraftwerks ist regelmäßig mit einem Generator gekoppelt, mit dem die Bewegungsenergie der Turbine in elektrische Energie umgewandelt wird, und dann die ihrerseits in ein Energieversorgungsnetz eingespeist wird.
  • Oftmals weist ein Wasserkraftwerk nicht nur eine Turbine, sondern auch gleich mehrere Turbinen auf und das Wasser wird nicht nur über ein einziges Rohr, sondern über mehrere Rohre an verschiedene Turbinen herangeführt. Je nach anfallender Wassermenge wird dann eine entsprechende Steuerung der Wassermenge für die einzelnen Rohre vorgenommen, so dass im Wasserkraftwerk ein optimaler Wirkungsgrad erzielt wird.
  • Die Turbinen sind jeweils im Fallrohr selbst oder in der Verlängerung des Fallrohrs im Strömungsrohr angeordnet.
  • Der Durchtrittsquerschnitt für das Wasser im Fallrohr, auch im Bereich Turbine (Wasserrad) im Strömungsrohr, ist hierbei auf vorbestimmte Werte festgelegt.
  • Die Fliessgeschwindigkeit des Wassers im Bereich der Turbinen wird hierbei regelmäßig durch den Volumenstrom eingestellt, also durch die Menge des im Fall- bzw. Strömungsrohrs eingeleiteten Wassers. Je nach dem eingestellte Generatormoment kann dann die gewünschte Leistung aus dem System entnommen werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr, Mittel vorzusehen, mittels denen die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers (Fluids) im Bereich der Turbine eingestellt werden kann.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Strömungsrohr mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist in dem Unteranspruch 2 angegeben und in Anspruch 3 ist ein Wasserkraftwerk mit dem erfindungsgemäßen Strömungsrohr beschrieben.
  • Erfindungsgemäß ist die Turbine so ausgestattet, dass sie einen veränderlichen Querschnitt aufweist.
  • Wie in der Figur dargestellt, besteht die Turbine 4 (Wasserrad) aus einem Verdrängungskörper 1, auf dem außenseitig die Schaufeln 5 (Rotorblätter) der Turbine aufgesetzt sind. Die Turbine 4 mit den Schaufeln 5 kann sich im Strömungsrohr 3 drehen und somit ein entsprechend angekoppelten Generator (nicht in der Figur dargestellt) antreiben.
  • Wie in dem dargestellten Beispiel zu erkennen, ist der Querschnitt des Verdrängungskörpers veränderlich. Hierzu ist der Verdrängungskörper 1 als eine Art Balg ausgebildet und mit einer elastischen Oberfläche versehen. Wird nunmehr der Balg von innen mit einem entsprechenden Druck versorgt, der größer ist als der äußere Druck im Strömungsrohr, so dehnt sich der Balg aus und nimmt die mit der gestrichelten Linie 2 angedeutete Form an. Da die gesamte Turbine kreisrund ausgebildet ist und dies auch für den Balg gilt, ist die vergrößerte Querschnittsfläche des Verdrängungskörpers automatisch zu einer verringerten Querschnittsfläche für das Wasser innerhalb des Strömungsrohrs 3.
  • Diese verringerte Querschnittsströmungsfläche für das Wasser im Strömungsrohr führt automatisch zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit, so dass die gesamte Turbine schneller als zuvor angetrieben wird.
  • Die Dehnbarkeit des Verdrängungskörpers kann durch seine elastische Oberfläche ausgebildet werden und zur Ausdehnung des Balges kann es vorgesehen sein, dass ein Fluid in das Innere des Strömungskörpers bzw. Balges eingepumpt wird.
  • Somit kann mittels Einstellung des Querschnitts des Verdrängungskörpers auch die Drehgeschwindigkeit der gesamten Turbine auf einen gewünschten Wert für den jeweiligen Generator angepasst werden, so dass die Drehgeschwindigkeit der Turbine auf das Generatorsystem optimal angepasst ist und somit auch den bestmöglichen Wirkungsgrad erzielt.
  • Vorgestellte erfindungsgemäße Maßnahme ist äußerst einfach und gleichzeitig doch sehr effektiv.
  • Die Vorrichtung zur Arretierung und zur Lagerung der Turbine sind aus Übersichtsgründen in der Figur nicht dargestellt.

Claims (3)

1. Strömungsrohr, innerhalb dessen eine Turbine angeordnet ist, welche bei Durchströmung des Rohrs mittels eines Fluids in Drehung versetzt wird, wobei die Turbine einen veränderlichen Querschnitt aufwiest, mittels dem der Durchströmungsquerschnitt innerhalb des Rohrs veränderbar ist.
2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine einen verformbaren Balg aufweist, mittels welchem die Querschnittsfläche des Strömungskanals im Bereich der Turbine einstellbar ist.
3. Wasserkraftwerk mit mehreren Fallrohren, von denen wenigstens ein Fallrohr, wie dass Strömungsrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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