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In ein Wasserführungsrohr ein-und ausschwenkbare Maschineneinheit,
insbesondere Rohrturbine oder Rohrpumpe mit gekuppelter elektrischer Maschine Die
Erfindung bezieht sich auf Rohrturbinen und Rohrpumpen mit .einer direkt oder über
ein Getriebe an die Turbinen- bzw. Pumpenwelle gekuppelten und in einem vom Betriebswasser
umspülten. Gehäuse angeordneten elektrischen Maschine (Generator bzw. Motor). Solche
Kreiselmaschinen bilden vielfach mit der elektrischen Maschine in ihrer Gesamtheit
eine in. ein Wasserführungsrohr ein- und aus ihm ausbaubare Maschsneneiaheit, deren
Ein- und Ausbau in einfachster Weise dadurch möglich ist, daß vertikal über der
Einbaustelle oder auch seitlich davon im Mauerwerk der Anlage ein Schacht vorgesehen
isst, dessen Länge mindestens gleich der Länge der Maschineneinheit ist. Die gleiche
Länge muß dabei natürlich auch das die Baueinheit umgebende Metallgehäuse haben,
das als Teil des Wasserführungsrohres dient und im Einbauzustand zwischen dem Einlaufmauerrohr
und dem einbetonierten Saugrohr liegt. Ein solches großes Metallgehäuse bedeutet
für Kreiselmaschinen dieser Art einen wesentlichen Kostenanteil. Ähnliche Überlegungen
gelten bei solchen Rohrturbinen oder Rohrpumpen, bei denen der Generator bzw. der
Motor zum Ein-bzw. Ausbau von der Kreiselmaschinenwel.le gelöst und gesondert durch
einen entsprechenden Schacht ein- bzw. ausgebaut wird, auch für den Turbinen-bzw.
Pumpenteil allein.
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Ein älterer Vorschlag für Rohrturbinen geht dahin, die ganze Baueinheit
nach Art eines Drehrohrschiebers auszubilden" das äußere Wasserführungsrohr also
mit einem zylindrischen Gehäuse zu versehen, das zu einer durch den Schwerpunkt
der Einheit, und zwar senkrecht zur Turbinenlängsachse verlaufenden horizontalen
Achse konzentrisch ist, und das Ganze um diese Achse drehbar zu lagern. Diese Lösung
ist konstruktiv nicht einfach und erfordert außerdem auch einen Ausbauschacht, der
etwa der Länge der Baueinheit entspricht, da ja hierbei der Durchmesser des drehbaren:
zylindrischen Gehäuses seinerseits etwa der Länge der Baueinheit :entsprechen muß.
Auch diese Ausführung ist daher relativ schwer und teuer.
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Ein weiterer bekannter Vorschlag sieht eine Schwenkvorrichtung vor,
mittels der die Baueinheit so in die Einbaulage eingeschwenkt bzw. aus dieser ausgeschwenkt
werden kann, daß sie stets parallel zu sich selbst bleibt, daß also die etwa horizontale
Achse stets in dieser angenähert horizontalen Lage verbleibt. Auch bei dieser Ausführung
ist im Wasserführungskanal des Mauerwerkes eine der Länge der Baueinheit entsprechende
Öffnung und damit ein entsprechend großes Metallgehäuse für die Baueinheit erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile
bekannter Vorschläge zu vermeiden. Hierzu wird bei einer in einen Wasserführungskanal
eingesetzten Maschine, insbesondere einer zwischen Druckrohrleitung und Saugrohrleitung
angeordneten Rohrturbine oder Rohrpumpe mit einer Einrichtung zum Ein- und Ausschwenken
der Maschine um eine senkrecht zur Maschinenlängsachse liegende und axial gesehen
im mittleren Bereich der Masthirne angeordnete Schwenkachse das Schwenklager außermittig
in unmittelbarer Nähe des äußeren Wasserführungsrohres der Maschine angeordnet und
ferner das in Einschwenkrichtung vorauseilende Ende der Maschine bis in die Höhe
des Schwenklagers ohne äußeres Wasserführurngsrohr ausgebildet. Dieser Vorschlag
einer exzentrischen, kippbaren Lagerung bringt den Vorteil, daß die Länge des Mauerschachtes
nicht mehr der Länge der Maschineneinheit entsprechen muß, sondern kleiner gehalten
werden kann. Der auf der einen Seite des Kipplagers liegende Teil der Maschineneinheit
kragt in eingeschwenkter Lage, also in der Bietriebs:stellung in das auf dieser
Seite der Schwenkachse liegende Mauierwerk hinein und braucht seinerseits daher
nicht mit einem .eisernen Wasserführungsrohr versehen zu werden.
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Es empfiehlt sich, die Anordnung so zu treffen, daß bei einer Maschineneinheit,
deren Längsachse im Einbauzustand horizontal oder angenähert horizontal liegt, das
Kipplager am oberen Rand des mittleren Bereichs der Baueinheit anzuordnen. Ferner
ist bei einem Rohrturbinen-Generatorsatz, dessen angekuppelter Generator oberwasserseitig
und dessen Turbine unterwasserseitig liegt, das Kipplager zweckmäßig auf der Oberwasserseite
des Ausbauschachtes bzw. des Maschinenhauses anzuordnen, so daß beim Herauskippen
der Baueinheit aus der Betriebslage in die Montage- bzw. Reparaturlage das dünnere
Ende,
nämlich das Turbinenlaufradende, vorn ist. Die Anordnung kann
aber auch so getroffen werden, daß die Maschineneinheit statt um eine waagerechte
Achse nach oben um eine senkrechte Achse nach der Seite herausgeschwenkt wird.
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Die gleichen Überlegungen, wie sie hier für Rohrturbinen angestellt
werden, gelten auch für Rohrpumpen oder auch für Maschinleneinheiten mit einer Pumpturbine
und einem Motorgenerator.
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Bei einer Einheit aus Rohrturbine und Generator mit horizontaler Kippachse
und vertikalem Montageschacht bzw. Maschinenhaus und in Strömungsrichtung unterhalb
des Generators liegendem Turbinenlaufrad wird die Einheit zum Einbau fertigmontiert
angeliefert mit vertikal stehender Achse und das Laufrad oberliegend so weit in
den Schacht abggelassen, bis die auf der Einlaufseite des Schachtes am Einlaufmauerring
angebrachte Lagerung mit der am äußeren Mantel der Baueinheit angebrachten anderen
Hälfte des Kipplagers auf gleicher Höhe isst. Diese werden dann in. Eingriff miteinander
gebracht und miteinander verbunden, worauf die Baueinheit mach unten geschwenkt
wird und dabei mit ihrem vorderen,, ohne äußeres Gehäuse ausgeführten Ende in das
oberwasserseitige Mauerrohr eintaucht. Nach Erreichen der Betriebs- bzw. Einbaulage
wird dann das Gehäuse der Baueinheit mit einem daran vorgesehenen Flansch an den
Mauerring angeflanscht, der entsprechend im Beton verankert ist, da er den vollen
Wasserdruck in axialer Richtung aufzunehmen hat.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird die ganze Maschineneinheit
durchweg mit Teilfugen ausgeführt, die in achssenkrechten Ebenen liegen,, mit Ausnahme
des das Turbinenlaufrad umgebenden sogenannten Laufradringes, der in Umfangsrichtung
zu unterteilen ist. An den Laufradring hat sich dann ein Ausbauflansch anzuschließen,
mittels dessen die Baueinheit in der Einbaulage mit dem nach unten sich anschließenden,
.teilweise in den Montageschacht hineinragenden Saugrohr verbunden werden kann.
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Um einen möglichst großen Teil der Baulänge der Maschineneinheit in
das Mauerrohr eintauchen lassen und ohne äußeres Wasserführungsrohr ausführen zu
können, empfiehlt es sich nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung, den Servomotor
zum Verstellen der Laufradschaufeln der Turbine zusammen mit der Ölzuführungseinrichtung
im Strömungsrichtung oberhalb des Generators anzuordnen. Laufradservomotor und Ölzuführungseinrichtung
brauchen nämlich eine gewisse Baulänge, weisen aber keinen besonders großen Durchmesser
auf, so daß sie ohne Behinderung, d. h. ohne Vergrößerung der äußeren Abmnessungen
des Bauwerkes vor dem Generator her in das Mauerrohr eingeschwenkt werden können.
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Dabei wird eine möglichst kleine Baulänge und eine leichte Ausführung
von Servomotor einschließlich Ölzuführungsbock in .der Weise erreicht, daß der Servomotor
mit umlaufendem, und zwar am Ende der Generatorwelle angeflanschtem Zylinder ansgebildet
und das Öl für die generatorseitige Hälfte des Zylinders durch das Lager der Welle
hindurch zugeführt wird, während für die Ölzuffihrung auf der anderen Seite ein
einfacher Ölzuführungsbock vorgesehen ist, in dem sich auch das äußere Ende der
nicht rotierenden Kolbenstange abstützt.
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Die Ausführung ist dabei so getroffen, das auch noch ein wesentlicher
Teil des Generators in das Mauerrohr eintaucht. Hierzu empfiehlt es sich, die Verbindungsrippen
zwischen dem eigentlichen Generatorgehäuse und dien äußeren Wasserführungsrohr mit
ihren Ein- und Austrittskanten in an sich bekannter Weise so in Strömungsrichtung
geneigt anzuordnen,, daß nahezu die Hälfte der gesamten Maschineneinheit im Einbauzustand
seitlich vom Kipplager innerhalb des Mauerrohres liegt und kein eigenes äußeres
Metallgehäuse als Wasserführungsrohr benötigt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
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Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Einbaustelle dies Bauwerkes mit
einer aus einer Kaplanturbine und direkt gekuppeltem Generator bestehenden Maschineneinheit
in der Betriebslage und gestrichelt angedeutet in der ausgeschwenkten Lage, der
Montagelage; Fig. 2 zeigt eine Ausführung, bei der nur die Turbine ausgeschwenkt
werden kann.
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Nach Fig. 1 besteht die Maschineneinheit im wesentlichen aus einer
Kaplanturbine mit Laufrad 1 und Leitrad 2 sowie einem Generator 3, dessen Läufer
unmittelbar auf der entsprechend langen Turbinrenradwelle 4 sitzt. Diese Welle 4
ist einmal nahe dem Turbinenlaufrad bei 5 und einmal am anderen Ende im Lager 6
gelagert. Diese Lager stützen, sich gegen das wasserumspülte Gehäuse 7 ab, das über
die Rippen 8, 9 vom 'äußeren Wasserführungsrohr 10 getragen wird.
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Das Wasse-xfi'hrungsrohr 10 ist etwa über der Mitte des Generators
mit der einen Hälfte 11 eines Schwenklagers verbunden, dessen andere Hälfte 12 am
Mauerwerk des Montageschachtes 13 befestigt ist.
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Der in einer Axialebene unterteilte Laufradring 14 ist mittels eines
Ausbauflansches 15 an das Saugrohr 16 angeschlossen.
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Der Zylinder des Stellmotors 17 für die Laufradschaufeln ist unmittelbar
an das Ende der Welle 4 angeflanscht. Das Regleröl wird der rechten Zylinderseine
durch das Lager 6 hindurch und der linken Zylinderseite über einen einfachen Ölzuführungsbock
18 zugeführt. Das Rückführgestänge sowie die nicht dargestellten Ölleitungen sind
durch die schrägstehenden Rippen 8 schräg nach außen in den. Ausbauschacht 13 geführt.
Das Wasserführungsro'hr 10 liegt in der gezeichneten Betriebsstellung mit einem
Flansch 19 an einem entsprechenden Gegenflansch 20 des Mauerwerkes an, und ist mit
diesem verschraubt.
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Zum Ausbauen der Turbine bzw. des Generators wird der Ausbauflansch
15 gelöst, ferner die-Flanschverbindung 19, 20, außerdem der zweiteilige Laufradring
14 abgenommen. Daraufhin kann die ganze Einheit mittels eines geeigneten Hubwerkes
herausgekippt werden, so daß die Maschinenwelle vertikal steht. Daraufhin können
die einzelnen Teile der Maschine in einfachster Weise nacheinander nach oben ausgebaut
werden.
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Bei dem in Fig.2 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Maschineneinheit
größerer Leistung ist die Türhine 21, 22 mit dem Generator 23 nicht starr verbunden,
vielmehr ist die Turbinenwelle 24 mit der Ganeratorwelle 24' durch eine Flanschverbimdung
24" gekuppelt und das den Generator umgebende Gehäuse 27' mit dem Gehäuse 27 mittels
einer Flanschverbindurng27". Während hier der Generator in an sich bekannter Weise
durch einen mittels eines Deckels verschlossenen Schacht ausgebaut wird, was in
der Figur nicht näher dargestellt ist, wird die Turbine in der gleichen Weise um
ein Kipplager 11, 12 aus dem Wasserführungskanal in den, Montageschacht 13 hinausgeschwenkt.
Das Lager 11, 12 sitzt dabei wiederum etwa in der Mitte über der Turbinenwelle 24,
an deren einem Ende der Stellmotor 37 angedeutet ist.
Bei dem hier
gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Verringerung der Breite des Schachtes 13 nicht
so groß wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, aber je nach den besonderen
konstruktiven Verhältnissen doch so groß, daß diese Ausführung zusammen mit den
Montageerleichterungen, die sie bringt, als besonders vorteilhaft anzusprechen ist-