DE1080935B

DE1080935B - Unterwasserkraftwerk mit horizontal oder geneigt angeordnetem Wasserfuehrungsrohr

Info

Publication number: DE1080935B
Application number: DEF12095A
Authority: DE
Inventors: Arno Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-06-12
Filing date: 1953-06-12
Publication date: 1960-04-28

Description

Unterwasserkraftwerk mit horizontal oder geneigt angeordnetem Wasserführungsrohr Bei den Unterwasserkraftwerken der bekannten Bauformen ist die Anordnung so getroffen, daß, in Flußrichtung, .der Einlaufrechen, das Einlauf-Wasserführungsrohr, das Turbinen- bzw. Pumpenaggregat und das Saugrohr aneinandergereiht angeordnet sind. DasEinlauf-Wasserführungsrohr und der diesem vorgelagerte Rechen beanspruchen insbesondere dann, wenn der Rechen horizontal oder schwach geneigt angeordnet ist, eine beträchtliche Baulänge in Flußrichtung. Auch bedingt die bekannte Anordnung eine beachtliche Aufweitung des Einlauf-Wasserführumgsrohres zum Rechen hin, da dieser nur mit begrenzter Wassergeschwindigkeit durchströmt werden darf, ein Umstand, der sich auf das vertikale und gegebenenfalls auch auf das Breitenmaß des Kraftwerkskörpers senkrecht zur Flußrichtung auswirkt.
Gegenüber den bekannten Anordnungen kommt ein nach der Erfindung angeordnetes Unterwasserkraftwerk mit wesentlich ,geringerem Bauaufwand aus.
Das Unterwasserkraftwerk nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zufluß zu der Turbine oder den Turbinen aus einer oder je einer Kammer erfolgt, die :den Umfang des Wasserführungsrohres ganz oder teilweise derart umfaßt, daß das oder die Wasserführungsrohre einlaufseitig in die Kammer hineinragen. Hierbei wird das Wasser der Mündung :des oder der Wasserführungsrohre nicht nur axial, sondern auch von allen Seiten radial, demnach mit einem großen Querschnitt und damit mit beschränkten Geschwindigkeiten, aus der Kammer zugeleitet. Erst in dem oder den Wasserführungsrohren selbst erfolgt der Durchfluß mit größerer Geschwindigkeit.
Es ist deshalb im Sinne der Erfindung, den Einlaufrechen vorwiegend nicht an der Mündung des Wasserführungsrohres anzuordnen, sondern die Einlaufkammer durch einen solchen abzudecken.
Da dieWasserführungsrohre in dieKammer hineinragen, addiert sich die Länge des Rechens oder deren Projizierung in Flußrichtung nicht wie bei den bekannten Ausführungen zu den übrigen Baulängen, sondern wird ganz oder teilweise eingespart. Dieser Umstand hat eine ganz erhebliche Verringerung der Länge des Baukörpers in Flußrichtung zur Folge. Auch ist der Baukörper des nach her Erfindung ausgebildeten Unterwasserkraftwerkes in vertikaler Richtung in seinen Abmessungen unabhängig von den Rechenabmessungen, was sich gegebenenfalls auch vorteilhaft auf das Ausmaß ,der erforderlichen Boden-bzw. Felsaushubarbeiten auswirkt.
Es ist im Sinne .der Erfindung, der Kammer die Form zu geben, .die den hydraulischen Bedingungen der Heranführung des Triebwassers zu der Turbine (oder Pumpe) am besten entspricht. Oberhalb der Mündung des Wasserführungsrohres in der Kammer führt diese die gesamte von der Turbine verarbeitete Wassermenge. Diese verringert sich bis zur tiefsten Stelle der Mündung auf den Wert Null. Um der Strömungsmaschine das Wasser in den Zonen verschiedener Wassertiefe unter möglichst gleichartigen Verhältnissen darzubieten, wird man deshalb den Querschnitt,der Kammer nach unten hin verringern. Auch kann es zweckmäßig sein, das Wasser durch in die Kammer eingebaute Leitwände, Leitdüsen, Leitzylinder od. dgl. zu führen.
Es kann auch besonders vorteilhaft sein, den Rechen weiter nach Unterwasser hin vorzuziehen, um durch einen möglichst großen Abstand zwischen dem Turbineneinlauf und dem Rechen für diesen möglichst gleichartige Bedingungen für die Durchströmung über seine ganze Fläche zu erzielen. Die dem Einlaüfwasserführungsrohr gegenüberliegende Begrenzung der Kammer wird man dann so ausbilden, daß sie durch ihre Form,die Umlenkung des Wassers unterstützt und diesem gegebenenfalls auch schon einen Drall vermittelt.
Für die Gestaltung des nach der Erfindung ausgebildeten Unterwasserkraftwerkes ist maßgebend, wie der Stromerzeuger der Turbine bzw. der Antriebsmotor der Pumpe angeordnet ist.
Die elektrische Maschine kann so angeordnet sein, daß ihr umlaufender Teil auf einem Außenkranz des Laufrades der Strömungsmaschine aufgesetzt ist. Der umlaufende Teil der elektrischen Maschine kann aber auch auf der gegebenenfalls verlängerten Turbinenwelle aufgesetzt bzw. mit dieser gekuppelt sein.
Im letzteren Fall ergibt sich für die elektrische Maschine dadurch eine besonders geeignete Unterbringungsmöglichkeit, daß man die dem in die Kammer hineinragenden Wasserführüngsrohr oder Wasserführungsrohren gegenüberliegende Begrenzung der Kammer zu einem Raum ausbildet und die elektrische Maschine in diesem anordnet. Selbstverständlich können -auch weitere Zubehörteile des Maschinensatzes oder der Maschinensätze, wie z. B. die Erregermaschine, der Turbinenregler, der Druckölbehälter usw., in diesein Raum untergebracht werden. Auch kann der Raum als Bedienungs- oder Kontrollraum für die Maschinensätze dienen, und' zwar auch dann, wenn der umlaufende Teil der elektrischen Maschine auf dem Außenkranz des Laufrades aufgesetzt ist. Zu Kontrollzwecken kann es besonders zweckmäßig sein, das Nabeninnere der Strömungsmaschine raummäßig mit dem erwähnten Raum zusammenzufassen oder zu verbinden. -Bei Unterwasserkraftwerken mit mehreren Turbinen- bzw. Pumpensätzen. wird man vorteilhafterweise die Kontroll-, Bedienungs- oder Maschinenräume mehrerer oder sämtlicher Sätze zu einem tunnelartigen Raum, Gang od. dgl. zusammenfassen, welcher von dem oder den Ufern aus zugänglich ist.
Durch den Maschinenraum, tunnelartigen Gang od. dgl. ergeben sich besonders zweckmäßige Möglichkeiten für die Montage_ und Demontage der Turbinen und elektrischen Maschinen, indem diese von dem Maschinenraum aus erfolgt. Die Montage bzw. Demontage kann z. B. in der Weise erfolgen, daß einzelne Teile der Maschinen, in besonders zweckmäßiger Weise jedoch gegebenenfalls auch das komplette, aus der Turbine, dem Stromerzeuger, eventuell der Erregermaschine, dem Turbinenregler usw. bestehende Aggregat aus dem Maschinenraum, Gang od. dgl. axial verschoben bzw. in diesen hineingeschoben wird.
Das nach der Erfindung ausgebildete Unterwasserkraftwerk bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß sich -die Einrichtung zur Reinigung des Rechens oder der Rechen besonders einfach ausbilden läßt, da der Rechen oberhalb der Maschine, also verhältnismäßig hoch angeordnet ist.
Die Stauhaltung kann bei dem nach der Erfindung ausgebildeten Unterwasserkraftwerk durch jedes hierfür bekannte Mittel, beispielsweise auch durch umlegbare Wehrverschlüsse, bewirkt werden.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel erläutert.
a ist der in Betonbauweise aufgeführte Kraftwerkskörper, im Schnitt dargestellt. In diesem ist das horizontal angeordnete Wasserführungsrohr b ausgespart. Es können selbstverständlich senkrecht zur Bildebene auch mehrere Wasserführungsrohre bei einem Kraftwerk vorhanden sein. In das Wasserführungsrohr b ist eine axial angeströmte Turbine mit dem Laufrad c und der Vorleitschaufel d eingesetzt. Diese Strömungsmaschine könnte, wie bekannt, auch als Pumpe betrieben werden. Mit der Wandung des Wasserführungsrohres b ist die Nabe e :der Turbine durch die Stützen f verstrebt. Die Einlaufseite des Wasserführungsrohres b mündet in die Einlaufkammer g und ragt weit in diese hinein. Um den Zuflußbedingungen der Turbine Rechnung zu tragen, verringern sich die Abmessungen der Kammer g nach unten hin. In der Abbildung weist die dem Einlaufwasserführungsrohr gegenüberliegende Begrenzung h der Kammer g überdies eine Form auf, die die Umlenkung des. von dem nach Unterwasser vorgezogenen Rechen y zuströmenden Wassers zum Einlauf hin unterstützt und dem Wasser gegebenenfalls einen Drall vermittelt.
Nach der Abbildung ist die Begrenzung lt der Kammer g zu einem Raum ausgebildet, in dem der Stromerzeuger l untergebracht ist. Dieser wird über die Welle na von dem Laufrad c der Turbine angetrieben. Die Nabe e ist nach 1a zu erweitert und gegebenenfalls durch die Zwischenräume zwischen den Speichen des Polrades des Stromerzeugers l zugänglich. Ihr Innenraum ist hierdurch mit dem Raum k verbunden.
Die Räume k mehrerer oder aller Maschinensätze des Kraftwerkes können zu einem Gang zusammengefaßt sein, der vorwiegend auch Anschluß an das oder die Ufer hat.
Die Kammer g ist oben durch den horizontal bzw. fast horizontal angeordneten Rechen r abgeschirmt. Abgesehen von dem Raum k, der wegen der Möglichkeit, den gesamten Maschinensatz in ihn hineinzuschieben, entsprechende Breite aufweist, ist die Länge des Kraftwerkes in Flußrichtung kurz, addiert sich doch .die Länge des Rechens nicht in vollem Ausmaß zu der Länge des Wasserführungsrohres.
t ist der als Saugrohr betriebene Teil des Wasserführungsrohres. Dieser läßt sich gegen das Unterwasser durch eine Verschlußtafel absperren, welche senkrecht zur Bildebene in der Führungsschiene zi. verfahren oder verschoben werden kann.
v ist eine umlegbare Wehrklappe. n ist eine Spülöffnung im Wasserführungsrohr 6, die durch einen nicht dargestellten Verschlußring geöffnet oder geschlossen werden kann. Der Zufluß von Wasser zur Turbine aus der Kammer g kann durch einen in der Lagerung q geführten Ringschieber freigegeben oder unterbrochen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Unterwasserkraftwerk mit horizontal oder geneigt angeordnetem Wasserführungsrohr oder -rohren und in diesem oder in diesen eingesetzten Rohrturbine bzw. Rohrturbinen mit Axial- oder Konus-Leitapparat und festen oder beweglichen Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserzufluß zu der Turbine oder den Turbinen aus einer oder je einer Kammer erfolgt, die den Umfang des Wasserführungsrohzes ganz oder teilweise derart umfaßt, daß das oder die Wasserführungsrohre einlaufseitig in die Kammer hineinragen.
2. Unterwasserkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer in ihrer Form so gestaltet ist, daß sie beispielsweise durch die Verringerung des Zuflußquerschnittes zu den tiefer liegenden Stellendes Wasserführungsrohres bzw. den jeweils unten laufenden Schaufeln des Turbinenlaufrades eine Heranführung .des Triebwassers zu .dem Laufrad unter möglichst gleichartigen Verhältnissen in den Zonen verschiedener Wassertiefe bewirkt.
3. Unterwasserkraftwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer Leitwände, =düsen, -zylinder od. dgl. angeordnet sind:
4. Unterwasserkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem in die Kammer hineinragenden Wasserführungsrohr oder Wasserführungsrohren gegenüberliegende Begrenzung der Kammer zu einem Kontroll-, Bedienungs- oder Maschinenraum, letzteres vorwiegend für die Unterbringung des oder der Stromerzeuger, ausgebildet ist.
5. Unterwasserkraftwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontroll-, Bedienungs- oder Maschinenräume mehrerer oder sämtlicher Turbinensätze eines Kraftwerkes zu einem tunnelartigen Raum, Gang od. dgl. zusammengefaßt sind, welcher von dem oder den Ufern aus zugänglich ist.
6. Unterwasserkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Naben der Turbine oder Turbinen raummäßig mit dem Maschinenraum bzw. dem tunnelartigen Raum, Gang od. dgl. verbunden sind.
7. Unterwasserkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufkammer oder -kammern zuflußseitig für die Abdeckung durch einen waagerecht oder angenähert waagerecht verlaufenden Rechen ausgebildet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 213 922, 759178; österreichische Patentschrift Nr. 87 011; französische Patentschriften Nr. 990190, 1028 681; schweizerische Patentschrift Nr. 243 536; »Die Wasserwirtschaft«, Heft 3, Dezember 1950, S.66.