DE102013019652A1

DE102013019652A1 - Wasserkraftwerk

Info

Publication number: DE102013019652A1
Application number: DE201310019652
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-11-23
Publication date: 2015-04-02

Abstract

Wasserkraftwerk besonders für niedrige Fallhöhen, mit einem Turbogenerator und einem Saugrohr, das Düsen enthält, aus denen ein oder mehrere Wasserstrahlen kommen, die koaxial in den Ablaufstrom der Turbine eindringen, schneller sind als dieser, und dadurch den Ablaufstrom nach den Gesetzen der Ejektorphysik beschleunigen, wodurch das netto Gefälle an der Turbine über das reale Gefälle am Kraftwerk gehoben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wasserkraftwerk für niedrige Fallhöhen
Aufgabe
Mit der Erfindung soll ein Wasserkraftwerk geschaffen werden, bei dem eine effiziente Energiegewinnung auch bei niedriger realer Fallhöhe des Wassers erreicht werden kann.
Stand der Technik
Die Nutzleistung eines Wasserkraftwerkes mit Turbogenerator hängt sehr von der realen Fallhöhe ab, also von der Differenz zwischen den Wasserständen oberhalb und unterhalb des Kraftwerks. Bei Fluss-Staustufen mit großem Wasserstrom aber kleiner Fallhöhe, reicht eine zu kleine reale Fallhöhe oft nicht für die Errichtung eines wirtschaftlichen Kraftwerks.
In der deutschen Patentschrift DE 10117552 C1 ist ein Wasserkraftwerk beschrieben, bei dem der Turbinenstrom in einer bestimmten Betriebslage nach dem Verlassen der rechteckigen Austrittsöffnung des Saugrohres einen anderen Wasserstrom berührt, der koaxial zum Turbinenstrom verläuft, schneller ist als dieser, und durch diese Berührung als Ejektor-Treibstrom etwas kinetische Energie auf den Turbinenstrom überträgt.
Aber bei diesem Kraftwerk wird die physikalische Möglichkeit eines Ejektors nicht voll genutzt. Der Treibstrom beschleunigt hier direkt nur das Turbinenwasser am unteren Rand des rechteckigen Saugrohrausgang. Seine Wirkung auf andere Schichten des Turbinenstroms, nimmt nach oben hin schnell ab, so dass im mittleren und oberen Bereich des Turbinenstroms kaum Wirkung erreicht wird. Der größte Teil der vom Treibstrom theoretisch übertragbaren Energie geht verloren Lösung Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 5.
Ein Wasserkraftwerk nach dieser Erfindung besitzt eine Axialturbine mit Generator und Saugrohr. Das Saugrohr (05) besteht aus dem Diffusor (06), dem Ejektor (07) und der Mischkammer (08), die hintereinander angeordnet sind.
Aus dem Eintrittsstutzen (01) werden zwei Wasserströme abgezweigt. Der eine fließt als Turbinenstrom durch die Turbine (03) und von dort durch das Saugrohr (05) in den Unterlauf. Der andere fließt daran vorbei und gelangt durch den Kanal (09) zu einer oder zu mehrere Düsen (10, 11 oder 12), die im Saugrohr 05 angebracht sind.
Der aus den Düsen (10, 11 oder 12) austretende Strom dringt koaxial in den Turbinenstrom ein und mischt sich mit ihm in der Mischkammer (8). Das Gemisch verlässt diese an ihrem hinteren Ende. Der die Düsen verlassende Strom ist schneller und energiereicher als der Turbinenstrom, weil er ungebremst zu den Düsen gelangt, während der Turbinenstrom durch die Energie Abgabe am Turbinenlaufrad geschwächt ist, und durch den vorgeschalteten Bernoulli-Diffusor vor den Düsen verlangsamt wurde,
Deshalb überträgt der die Düsen verlassende Strom bei der Mischung kinetische Energie auf den Turbinenstrom, wodurch dieser vor und hinter den Düsen etwas schneller wird. Die Düsen bilden mit dem umgebenden Gehäuse einen Ejektor, (07) in dem der Düsenstrom als Treibstrom wirkt.
Die durch den Ejektor erreichte Beschleunigung des Turbinenstroms wird durch den Diffusor Effekt des Diffusors (06) verstärkt auf die Strömung am Turbinenlaufrad übertragen. Dadurch steigt die effektive Fallhöhe an der Turbine über die reale Fallhöhe des Kraftwerks, wodurch auch bei sehr niedriger realer Fallhöhe ein Kraftwerk mit guter Effizienz geschaffen werden kann.
Hinter dem Ejektor liegt die Mischkamme (08), in der die beiden Ströme Zeit finden, sich miteinender zu vermischen, damit eine gute Übertragung kinetischer Energie erreicht wird. Der Treibstrom wird vom Kraftwerksregler über die Drosselklappe (13) gesteuert, um optimalen Betrieb zu erreichen.
Die gewünschte Wirkung wird also nicht durch den Ejektor (07) allein erreicht, sondern durch das Zusammenspiel von Ejektor (07), Diffusor (06) und Mischkammer (08).
Die Anwendung der hier vorgeschlagene Idee mit dem Ejektor Saugrohr ermöglicht nicht nur die kostengünstige Herstellung von Kraftwerke für sehr geringe reale Fallhöhen. Sie würde auch die Herstellkosten von Kraftwerken senken, bei denen die reale Fallhöhe etwas größer ist
Zeichnung
Die Zeichnung zeigt 2 Anwendungsbeispiele der Erfindung:
1 zeigt einen vertikalen Längsschnitt durch ein Kraftwerk, bei dem der Ejektor eine Ringdüse und daran angehängte Nasendüsen hat
2 zeigt einen vertikalen Querschnitt im Düsenbereich der 1
3 zeigt einen vertikalen Längsschnitt durch ein Kraftwerk, bei dem der Ejektor Düsen hat, die in Form von flachen Rohren das Saugrohr durchdringen, und an einer Seite Austrittsöffnungen haben, die in die Strömungsrichtung des Turbinenstroms weisen
4 zeigt einen vertikalen Querschnitt im Düsenbereich der 3
5 zeigt einen horizontalen Längsschnitt im Düsenbereich der 3
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10117552 C1 [0004]

Claims

Wasserkraftwerk mit einem Turbogenerator und einem Saugrohr gekennzeichnet durch folgende Merkmale: 1 – Innerhalb des Saugrohres sind eine oder mehrere Düsen angebracht, aus denen ein Wasserstrom kommt, der koaxial in den Ablaufstrom der Turbine eindringt, schneller ist als dieser, und ihn dadurch beschleunigt 2 – Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Saugrohr aus den drei Teilen Diffusor, Ejektor und Mischkammer besteht, die hintereinander angeordnet sind. 3 – Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine ringförmige Düse, die innerhalb des Saugrohres um den Ablaufstrom der Turbine liegt, und einen Treibstrahl abgibt der koaxial in den Turbinenstrom eindringt 4 – Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine oder mehrere nasenartige Düsen, die radial in der Ablaufstrom der Turbine hineinragen und Treibstrahlen abgeben, die koaxial in den Ablaufstrom der Turbine eindringen. 5 – Wasserkraftwerk nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Düsen, die als flache Rohre das Saugrohr quer durchdringen und auf einer Seite Öffnungen ausweisen, aus denen Treibstrahlen austreten, die koaxial in den Ablaufstrom der Turbine eindringen.