DE102011015167A1

DE102011015167A1 - Vorrichtung zur Filterung von mitgeführten Partikeln aus dem Wasserstrom bei der Entnahme von Wasser

Info

Publication number: DE102011015167A1
Application number: DE201110015167
Authority: DE
Inventors: Peter Penner; Peter Derksen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2012-09-27

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Filterung von mitgeführten Partikeln aus dem Wasserstrom bei der Entnahme von Wasser für verschiedene Anwendungen, zum Beispiel bei Wasserkraftwerken, unter Verwendung eines Rechens, ist der Rechen nach dem Prinzip der Funktionstrennung bezüglich der Tragfunktion unter Filterfunktion konzipiert. Bei einer Vorrichtung zur Reinigung des Rechens ist ein bewegliches Reinigungselement als u-förmige Schwinge gestattet, die mindestens einen Reinigungsbalken umfasst, wobei dieser mit einem Abstand zum Drehpunkt der Schwinge angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft die Filterung von mitgeführten Partikeln aus dem Wasserstrom bei der Entnahme von Wasser für verschiedene Anwendungen, zum Beispiel bei Wasserkraftwerken.
Die Filterung wird grundsätzlich vorgenommen, um die mit dem Wasser versorgten Anlagen vor Beschädigung zu schützen. So werden zum Beispiel Äste, Baumstümpfe, Blätter und dergleichen herausgefiltert, um die Turbinen eines Wasserkraftwerks zu schützen. Gleichzeitig schützt die Filterung auch die im Wasser lebenden Lebewesen wie zum Beispiel Fische, mit dem Wasser entnommen zu werden und in der Anwendung getötet oder verletzt zu werden.
Aus ökologischen Gründen werden die Rechenslababstände immer kleiner gewählt, dies verhindert zwar, dass kleine Wasserlebewesen in die Wasserentnahme geraten, führt aber durch den größeren Strömungswiderstand zu Leistungseinbußen bei den angeschlossenen Anlagen und der Reinigungsaufwand wird erheblich größer, da auch kleinere Partikel herausgefiltert werden, die keine Schaden anrichten würden.
Bei den weit verbreiteten Rechen mit vertikaler Rechenstabanordnung, bei der auch die Reinigung vertikal erfolgt, werden Wasserlebewesen, die sich vor dem Rechen gesammelt haben beim folgenden Reinigungszyklus teilweise mit dem Schwemmgut ausgekämmt und dabei häufig verletzt oder getötet.
Rechen mit horizontaler Anordnung der Rechenstäbe werden auch horizontal gereinigt, dabei werden am Rechen befindlichen Lebewesen unter Wasser vom Rechen in den Spülkanal abgeschoben. Allerdings stellt die horizontale Reinigung größere technische Anforderungen an das Reinigungssystem, da sehr schnell größeres Schwemmgut bei der Leerfahrt der Reinigungsbalken mitgeschoben wird und sich dann am entgegen gesetzten Ende des Rechens aufstaut. Beim vertikalen Reinigen bringt der Auftrieb das mitgeschobene Schwemmgut wieder in die Ausgangsposition. Weiterhin lässt sich beim horizontalen Reinigen ein beidseitiger Antrieb für den Reinigungsbalken nicht so leicht realisieren, wie beim vertikalen Reinigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gestiegenen Anforderungen an die Filterung des Wasserstroms verbessert gerecht zu werden.
Die Vorrichtung nach der Erfindung zur Filterung von mitgeführten Partikeln aus dem Wasserstrom bei der Entnahme von Wasser, zum Beispiel bei Wasserkraftwerken, besteht aus einem Rechen 100 (1) und einer Reinigungsvorrichtung 200 (3) für denselben. Der Rechen ist nach dem Prinzip der Funktionstrennung (2) konzipiert. Dabei übernehmen die zur Filterung eingesetzten Profile nicht gleichzeitig die Aufgabe, die auftretenden Kräfte in die umbauende Konstruktion zu leiten. Der Rechen gliedert sich vielmehr in zumindest zwei Funktionsbereiche. Der eine nimmt die auftretenden Kräfte auf und leitet sie in die Gegenlager ein und der andere führt die Filterfunktion aus. Der Rechen besteht hierbei aus einem Tragrahmen 1, der für die Aufnahme der auftretenden Kräfte bezüglich Werkstoff und Konstruktion optimiert ist. Des Weiteren hat er auf der vom Wasser angeströmten Seite Profile 2 in regelmäßigen Abständen, die die Filterfunktion übernehmen. Durch die Funktionstrennung kann die für die Filterung notwendige gleichmäßige Verteilung der Profilstäbe umgesetzt werden. Bei dem Tragrahmen, der im wesentlichen aus Längs- und Querstreben besteht, werden diese in ihrer Form, Dimensionierung, Werkstoff und dem Abstand zueinander so gewählt, dass der Rechen dem mit der Tiefe zunehmenden Wasserdruck standhält. Der Tragrahmen und die Filterprofile werden miteinander lösbar oder unlösbar gefügt. Dabei kann der Tragrahmen aus mehreren Segmenten bestehen.
Des Weiteren handelt es sich bei dem System um die Reinigungsvorrichtung für den Rechen (3). Diese besteht bei horizontal angeordneten Rechenstäben 3 und der daraus folgenden horizontalen Reinigung aus mindestens einer oberen 4 und mindestens einer unteren 5 Führung, die beide feststehend sind, und einer beweglichen Schwinge 6. Die Schwinge ist U-förmig ausgebildet wobei an den beiden Enden die Antriebseinheiten 10 vorgesehen sind und der mittlere Teil den oder die Reinigungsbalken 7 trägt.
Die Schwinge 6 ist um die Achsen der Antriebseinheiten 10 drehbar gelagert und kann in verschiedene Positionen geschwenkt werden. Der sich durch die U-Form ergebende Abstand A zwischen den Antriebseinheiten und den Reinigungsbalken, ist der Abstand, um den der Reinigungsbalken vom Rechen entfernt ist, während die Schwinge in der Leerfahrt an das vom Spülkanal entlegene Ende des Rechens fährt (4). Dabei ist die Schwinge so ausgeschwenkt, dass der Reinigungsbalken nicht das Treibgut am Rechen vor sich herschiebt. Am Ende des Rechens wird die Schwinge so geschwenkt, dass der Reinigungsbalken am Rechen anliegt und dann wird der Reinigungsbalken am Rechen entlang gezogen (5) und entfernt das Treibgut und streift Lebewesen ab. Am Spülkanal angekommen wird die Schwinge so gedreht, dass das Schwemmgut weggespült werden kann. Die Schwinge kann auch mit mehreren Reinigungsbalken ausgestattet sein und dazu dienen, mehrere Rechenfelder zu reinigen, auch wenn dafür von verschiedenen Seiten gearbeitet werden muss.
Die Bewegung der Schwinge erfolgt über einen beidseitigen Antrieb entlang der oberen 4 und unteren 5 Führung. Dabei erfolgt eine elektrische, hydraulische oder mechanische Kraftübertragung durch das Innere der Schwinge 6. Dadurch können die wesentlichen Elemente des Antriebs oberhalb des Wasserspiegels liegen und auch die Kraftübertragung im Inneren der wasserdichten Schwinge erfolgt ohne Wasserkontakt. Durch den beidseitigen Antrieb der Schwinge kann der Rechen von schwerem Schwemmgut gereinigt werden, ohne dass große Kraftmomente am Reinigungsbalken wirken.
Die lineare Bewegung der Schwinge erfolgt über eine angetriebene Kette 8. Die rotative Bewegung der Schwinge erfolgt über eine Kette 9 die die Drehbewegung bewirkt.
Der Reinigungsbalken ist an einer Trennstelle 11 so geteilt, dass der obere Teil, der durch die Wasseroberfläche ragt, dementiert werden kann. Dies ist für den Winterbetrieb erforderlich, wo nur unter Wasser gereinigt werden soll, ohne das Eis an der Oberfläche mit zu schieben.

Claims

Vorrichtung zur Filterung von mitgeführten Partikeln aus dem Wasserstrom bei der Entnahme von Wasser, zum Beispiel bei Wasserkraftwerken unter Verwendung eines Rechens (100) ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rechen nach dem Prinzip der Funktionstrennung bezüglich Tragfunktion und Filterfunktion konzipiert ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente eines Tragrahmens (1) entsprechend der Kraft des angenommenen und/oder auftretenden Wasserdruckes variieren, während die Elemente mit Filterfunktion (2) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Vorrichtung zur Reinigung des Rechens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein bewegliches Reinigungselement (200) als U-förmige Schwinge gestaltet ist, die mindestens einen Reinigungsbalken (6) umfasst, wobei dieser mit einem Abstand (A) zum Drehpunkt der Schwinge angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Schwinge (6) an mindestens zwei Stellen eine Kraftübertragung (10) erfolgt, wobei im Einbauzustand an einem Wasserkraftwerk mindestens eine Kraftübertragung unterhalb des Wasserspiegels erfolgt und mindestens eine Kraftübertragung oberhalb des Wasserspiegels erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftfluss im Inneren der Schwinge (6) vorgesehen ist, wobei eine elektrische, hydraulische oder mechanische Kraftübertragung stattfindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehbewegung der Schwinge über eine Kette (9) erzeugbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungsbalken teilbar (11) ist und ganz oder teilweise demontierbar ist, damit er im Winter nicht Eis vom Rechen abstreift.
Verfahren zum Reinigen eines Rechens zur Verwendung in einem Wasserkraftwerk unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Leerfahrt (4) des Reinigungselements der Vorrichtung dessen Schwinge so gedreht wird, dass der oder die Reinigungsbalken mit einem Abstand zum Rechen bewegt wird/werden und bei einer Reinigungsfahrt (5) die Schwinge so gedreht wird, das der oder die Reinigungsbalken am Rechen entlang gezogen wird/werden.