DE102018008256B4 - Level turbine - Google Patents

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Abstract

Pegel-Turbine, insbesondere als Kaplanturbine ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass die komplette Turbine (5) über einen Pegel-Zylinder (38) von unten mit Triebwasser versorgt wird und die Turbine kontinuierlich dem Pegelstand (Fluidpegel 2 Speicherbecken 1) folgt um in jeder Höhenposition die optimale Leistung zu haben.Level turbine, in particular designed as a Kaplan turbine, characterized in that the complete turbine (5) is supplied with head water from below via a level cylinder (38) and the turbine continuously follows the level (fluid level 2 storage basin 1) at every height position to have the optimal performance.

Description

Turbinen herkömmlicher Bauart dienen zum Erzeugen von elektrischer Energie. Sie werden in Wasserkraftwerken und Pump-Speicher eingesetzt. Besonders geeignet für Pumpspeicher sind Francis und Pelton Turbinen. Manche Turbinen (Francis) können auch als Pumpe zum Befüllen des Speichers betrieben werden.Conventional turbines are used to generate electrical energy. They are used in hydropower plants and pump storage. Francis and Pelton turbines are particularly suitable for pump storage. Some turbines (Francis) can also be operated as a pump to fill the storage tank.

Die Turbinen haben im Wesentlichen die Aufgabe aus der Fluid-Energie viel elekektrische Energie ohne große Verluste umzuwandeln. Die ist bei Pumpspeichern wichtig wegen der Hintereinanderschaltung von Wirkungsgraden (Turbine - Generator / E-Motor - Pumpe) In Pumpspeicherkraftwerken werden Wirkungsgrade von ca. 80% erreicht. Aufgabe des elektrischen Versorger ist es die zunehmend alternativen CO2 neutralen zugespeisten Energien aufzunehmen und trotzdem die Grundlast der Fossilen Kraftwerke aufrechtzuerhalten. Dafür sind enorme Speicher für elektrische Energie nötig. Zur Zeit gibt es keine wirtschaftlichen oder ökologischen Alternativen zum puffern von Leistungsspitzen. Kommt die elektrische Mobilität noch mit weiteren Kapazitäten hinzu, werden die Engpässe noch größer.The main task of the turbines is to convert a lot of electrical energy from fluid energy without great losses. This is important in pumped storage because of the series connection of efficiencies (turbine - generator / electric motor - pump). In pumped storage power plants, efficiencies of approx. 80% are achieved. The task of the electrical supplier is to absorb the increasingly alternative CO2-neutral energy supplied and still maintain the base load of the fossil power plants. This requires enormous storage facilities for electrical energy. At the moment there are no economical or ecological alternatives to buffering power peaks. If electric mobility is added with additional capacities, the bottlenecks will become even greater.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, das die neuen Anforderungen durch herkömmliche Speicher nicht ohne weiteres durchsetzbar sind.The invention specified in claim 1 is based on the problem that the new requirements cannot be easily implemented by conventional memories.

Dieses Problem wird durch den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmal gelöst.This problem is solved by the feature listed in claim 1.

Mit der Erfindung wird erreicht, das viele vorhandenen Recaucen genutzt werden können und das ohne Landschaftverbau oder andere nachteilige Faktoren.With the invention it is achieved that many existing recauces can be used and that without landscaping or other disadvantageous factors.

Eine weiterer vorteilhafte Eigenschaft der Erfindung ist, das es für die Pegel-Turbine weltweit sehr viele geeignete Standorte gibt. Die Pegel-Turbine kann auch mit kleinern Höhendifferenzen wirtschaftlich arbeiten. Die größte Leistungsausbeute hat man in der Nähe von großen Flüssen mir angrenzenden tiefen Seen oder Gruben mit 2 Kammer Systemen (z.B. Garzweiler mit Ringwall). Die Seen werden miteinander verbunden. Prinzip: („kommunizierende Röhren“). Anschließend werden die Seen mit Hilfe von Pumpen auf unterschiedliches Niveau gebracht.Another advantageous property of the invention is that there are many suitable locations for the level turbine worldwide. The level turbine can also work economically with smaller height differences. The greatest power output is achieved near large rivers with adjacent deep lakes or pits with 2-chamber systems (e.g. Garzweiler with ring wall). The lakes are connected to each other. Principle: ("communicating tubes"). The lakes are then brought to different levels with the help of pumps.

Die vorteilhaften Ausführungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 1-10 dargestellt.The advantageous embodiments of the invention are shown in claims 1-10.

Eine Ausführung der Erfindung wird mit Anhand der 1 bis 7 erläutert.

  • 1 Schnitt - Speicher Leer, Vorne
  • 2 Schnitt - Speicher Leer, Seite
  • 3 ISO, Speicher Leer
  • 4, Schnitt, Speicher Voll, Seite
  • 5, Schnitt, Speicher Voll, Vorne
  • 6, ISO, Speicher Voll
  • 7, Schnitt, Pumpenhalle
An embodiment of the invention is based on the 1 to 7th explained.
  • 1 Section - Storage Empty, Front
  • 2 Cut - Memory Empty, Page
  • 3 ISO, memory empty
  • 4th , Cut, memory full, page
  • 5 , Cut, memory full, front
  • 6 , ISO, memory full
  • 7th , Cut, pump hall

BezugszeichenlisteList of reference symbols

(1)(1)
SpeicherbeckenStorage basin
(2)(2)
FluidpegelFluid level
(3)(3)
BalancekörperBalance body
(4)(4)
BalancepegelstandBalance level
(5)(5)
TurbinenhalleTurbine hall
(6)(6)
Kuppeldome
(7)(7)
ZughakenTow hook
(8)(8th)
TurbinenradTurbine wheel
(9)(9)
Rotorrotor
(10)(10)
GeneratorständerGenerator stand
(11)(11)
TurbinengehäuseTurbine housing
(12)(12)
LeitkörperGuide body
(13)(13)
Dichtungpoetry
(14)(14)
Schraubescrew
(15)(15)
GehäusedichtungHousing seal
(16)(16)
VentilValve
(17)(17)
Schraubescrew
(18)(18)
Dichtungpoetry
(19)(19)
Schraubescrew
(20)(20)
Führungguide
(21)(21)
Dichtungpoetry
(22)(22)
AbstreiferScraper
(23)(23)
LeckageringLeakage ring
(24)(24)
Abstreifer untenScraper below
(25)(25)
Dichtungpoetry
(26)(26)
AbstreifringWiper ring
(27)(27)
GewinderingThreaded ring
(28)(28)
NiederhalterHold-down
(29)(29)
Schraubescrew
(30)(30)
Dichtungpoetry
(31)(31)
VentilhalleValve hall
(32)(32)
Schraubescrew
(33)(33)
Bogenarc
(34)(34)
AbstützringSupport ring
(35)(35)
GewinderingThreaded ring
(28)(28)
NiederhalterHold-down
(29)(29)
Schraubescrew
(30)(30)
Dichtungpoetry
(31)(31)
VentilhalleValve hall
(32)(32)
Schraubescrew
(33)(33)
Bogenarc
(34)(34)
StützringSupport ring
(35)(35)
Dichtungpoetry
(36)(36)
Fluid-AbstreiferFluid scraper
(37)(37)
Stand-ZylinderStand cylinder
(38)(38)
Pegel-ZylinderLevel cylinder
(39)(39)
Aufnahmeadmission
(40)(40)
AbschlußdeckelEnd cover
(41)(41)
HallenflanschHall flange
(42)(42)
Turbinen-PegelstandTurbine level
(43)(43)
Dom-VentilDome valve
(44)(44)
Boden-VentilFloor valve
(45)(45)
Filterfilter
(46)(46)
SaugleitungSuction line
(47)(47)
ZulaufrohrInlet pipe
(48)(48)
Schraubescrew
(49)(49)
Dichtungpoetry
(50)(50)
VentilValve
(51)(51)
Dichtungpoetry
(52)(52)
Schraubescrew
(53)(53)
LeckagerohrLeakage pipe
(54)(54)
Fix-ZylinderFix cylinder
(55)(55)
Fix-KolbenFix piston
(56)(56)
RohrhalterPipe holder
(57)(57)
FlußbettRiverbed
(58)(58)
FlußFlow
(59)(59)
VerschlußClosure
(60)(60)
PumpenabgangPump outlet
(61)(61)
WartungsschachtMaintenance shaft
(62)(62)
PumpenhallePump hall
(63)(63)
LüftungrohrVentilation pipe
(64)(64)
AufzugschachtElevator shaft
(65)(65)
WartungshalleMaintenance hall
(66)(66)
Dichtungpoetry
(67)(67)
AusgleichsrohrCompensation pipe
(68)(68)
VentilValve
(69)(69)
Pumpepump
(60)(60)
PumpenabgangPump outlet
(71)(71)
Kupplungcoupling
(72)(72)
LastradLoad wheel
(73)(73)
Schienerail
(74)(74)
Schwellenswell
(75)(75)
Lagercamp
(76)(76)
E-MaschineE machine
(77)(77)
KanschieneKanschiene
(78)(78)
VentilValve
(79)(79)
Dichtungpoetry
(80)(80)
Dichtungpoetry
(81)(81)
Türdoor
(82)(82)
AusgleichsrohrCompensation pipe
(83)(83)
Dichtungpoetry
(84)(84)
Krancrane
(85)(85)
Kolben-DichtungPiston seal
(86)(86)
Dichtungpoetry

Claims (9)

Pegel-Turbine, insbesondere als Kaplanturbine ausgeführt, dadurch gekennzeichnet, dass die komplette Turbine (5) über einen Pegel-Zylinder (38) von unten mit Triebwasser versorgt wird und die Turbine kontinuierlich dem Pegelstand (Fluidpegel 2 Speicherbecken 1) folgt um in jeder Höhenposition die optimale Leistung zu haben.Level turbine, in particular designed as a Kaplan turbine, characterized in that the complete turbine (5) is supplied with head water from below via a level cylinder (38) and the turbine continuously follows the level (fluid level 2 storage basin 1) at every height position to have the optimal performance. Pegelturbine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (8) zusammen mit dem Turbinengehäuse (11) und dem Leitkörper die Strömungsgeometrie vorgibt.Level turbine after Claim 1 , characterized in that the turbine wheel (8) together with the turbine housing (11) and the guide body defines the flow geometry. Pegel-Turbine, nach einem der vorherigen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Balancekörper (3) die Turbinenhalle (5) in der Position „ Speicher leer“ trägt. Und in der Position „Speicher Voll“ der Balance-Körper gefüllt wird, um den Druck des Pegel-Zylinders (38) zu kompensieren.Level turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the balance body (3) carries the turbine hall (5) in the “storage empty” position. And in the “Storage full” position the balance body is filled to compensate for the pressure in the level cylinder (38). Pegel-Turbine, nach einem der vorherigen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kuppel (6) zu Wartungszwecken lösbar ist, um Turbine, Generator und Ventile auszutauschen. Level turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the dome (6) can be detached for maintenance purposes in order to replace the turbine, generator and valves. Pegel-Turbine, nach einem der vorherigen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leckagering (23) ringsum Löcher und Nuten aufweist um Leckagewasser einer schadhaften Kolbendichtung (85) gezielt über die Messleitung, (Leckagerohr 53) zu überwachen. Level turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the leakage ring (23) has holes and grooves all around in order to monitor leakage water from a damaged piston seal (85) specifically via the measuring line (leakage pipe 53). Pegel-Turbine, nach einem der vorherigen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhalle (31) die Möglichkeit besitzt über einen Fix Zylinder (54) und einen Fix-Kolben (55) von der Turbinenhalle zugänglich ist, in dem Überwachungsleitungen, ein Aufzug, Belüftung und Wartungen an Verschleißteilen, z.b. Fluid-Abstreifer (36) durchgeführt werden können, wobei Fix-Zylinder und Kolben (54+ 55) haben dazu noch die Aufgabe haben, Drehmomente der Turbine und des Gesamtaufbaus oberhalb des Pegel-Zylinder, (38) aufzufangen, damit z.B. Stromleitungen nich beschädigt werden.Level turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the valve hall (31) has the option of being accessible from the turbine hall via a fixed cylinder (54) and a fixed piston (55), in which monitoring lines, an elevator, Ventilation and maintenance work on wear parts, e.g. fluid scrapers (36) can be carried out, whereby the fixed cylinder and piston (54+ 55) also have the task of reducing the torque of the turbine and the overall structure above the level cylinder, (38) so that, for example, power lines are not damaged. Pegel-Turbine, nach einem der vorherigen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (34) so ausgeführt (Vorsprung radial umlaufend) ist, dass ein Absacken des Pegel-Zylinders (38) bei Wartungsarbeiten wirksam verhindert wird.Level turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the support ring (34) is designed (protrusion radially circumferential) that a sagging of the level cylinder (38) is effectively prevented during maintenance work. Pegel-Turbine, nach einem der vorherigen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (69) und der Motor (76) über Lasträder (72) auf Schienen beweglich montiert sind.Level turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the pump (69) and the motor (76) are movably mounted on rails via load wheels (72). Pegel-Turbine, nach einem der vorherigen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbinenaustritt der Wasseroberfäche immer angepasst wird, um Leistungsverluste klein zu halten, wobei diese Regelung zusammen mit Sensoren vor Ort die Balancekörper (3) übernehmen, wobei diese je nach Notwendigkeit befüllt oder entleert werden, wobei die optimale Steuerung aller Parameter eine Elektronik übernimmt, die z.B. in der Wartungshalle (65) verortet ist.Level turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine outlet of the water surface is always adjusted in order to keep power losses small, this regulation being taken over by the balance body (3) together with sensors on site, whereby these are filled or filled as required can be emptied, the optimal control of all parameters being carried out by electronics, which are located, for example, in the maintenance hall (65).
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DE102009037196B3 (en) * 2009-08-12 2010-10-21 Technische Universität München Shaft power house for electricity generation by energy conversion of overflow between top water and bottom water, comprises vertical shaft, where shaft crown forms bottom parallel inlet plane

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