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Umspülter Rohrturbinen- oder -pumpensatz Die Erfindung betrifft einen
Rohrturbinen- oder -pumpensatz, der in einem im Oberwasser liegenden Wasserführungsrohr
ein allseitig vom Betriebswasser umspültes, die elektrische Maschine und das Getriebe
enthaltendes Gehäuse und an dessen einem Ende das Laufrad der hydraulischen Maschine
aufweist, wobei das Wasserführungsrohr an einem in einen Wehrkörper eingebauten
Saugkanal für den Maschinensatz angeflanscht ist.
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Solche als ganze Einheit an einen eingebauten Saugkanal anflanschbare
Maschineneinheiten sind für kleine Ausführungen mit feststehenden Leiträdern bekannt.
Für größere Maschinensätze ist die bekannte Bauart jedoch nicht geeignet, da die
Einheiten zu schwer würden und ihr Ein- und Ausbau zu große Kräne erfordern würde.
Auch die Flanschverbindung zwischen Maschineneinheit und Saugrohr müßte übermäßig
groß ausgebildet werden.
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Die Erfindung bezweckt, als ganze Einheit an ein Saugrohr anflanschbare
Maschineneinheiten auch für Anlagen großer und größter Leistung herstellen zu können.
Ein Rohrturbinen- oder -pumpensatz der eingangs beschriebenen Art wird zu diesem
Zweck erfindungsgemäß so ausgebildet, daß das Wasserführungsrohr des Maschinensatzes
in axialer Richtung sich über den Bereich von elektrischer und hydraulischer Maschine
erstreckt und Schwimmkörper und mindestens zwei axial versetzte Kränze unabhängig
voneinander flut- bzw. lenzbarer Tanks aufweist.
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Auf diese Weise kann der Rohrturbinen- oder -pumpensatz in. jede gewünschte
Lage gebracht werden und schwimmt in dieser stabil. Ebenso kann er unter Wasser
in jeder gewünschten Lage zum stabilen Schweben gebracht werden. Nach Schließen
des am Saugkanalende vorgesehenen Abschlußorgans kann der schwebende Satz bei im
wesentlichen ruhigem Oberwasser an den Saugkanal heran- oder von diesem weggefahren
werden. Der Ein- und Ausbau benötigt keinerlei Kräne am Wehr bzw. an der Staumauer.
Nur im Werkstatthafen ist ein kleiner, lediglich für eine einzige Maschineneinheit
bemessener Kran erforderlich.
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Es ist zwar bekannt, Rohrturbinen im freien Wasser schwimmend anzuordnen.
Dabei wird aber ein selber nicht schwimmfähiger Turbinensatz an einen auf der Wasseroberfläche
schwimmenden schiffartigen Körper mittels Stangen angehängt.
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Weiter ist ein mit seinem Saugrohr zu einer Einheit zusammengebauter
Rohrturbinensatz bekannt. Die Einheit dient als Wehr und ist an ihrem unterwasserseitigen
Ende mit einem im Flußgrund gelagerten Angelstück, an ihrem oberwasserseitigen Ende
aber mit Schwimmkörpern bzw. lenzbaren Tanks versehen. Durch Lenzen bzw. Fluten
der Tanks kann die Einheit um den Angelpunkt geschwenkt bzw. in einer vom Wasserstand
abhängigen Kipplage gehalten werden. Weder die Einheit noch die Rohrturbine könnte
bei dieser Anlage in eine für Ein- und Ausbau geeignete stabile Schwimmlage gebracht
werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
vereinfacht dargestellt.
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F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Maschinensatz und F i
g. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II der F i g. 1 durch eine schwimmende
Maschineneinheit. Der dargestellte Rohrturbinensatz weist in seinem Wasserführungsrohr
1, das im Oberwasser eines Wehres 2 liegt, ein allseitig vom Betriebswasser umspültes
Gehäuse 3 auf. Im Gehäuse 3 sind eine elektrische Maschine 4, ein Getriebe
5 und ein Laufradlager 6 angeordnet. Am unterwasserseitigen Ende des Gehäuses 3
liegt ein Laufrad 7, dem verstellbare Leitschaufeln 8 vorgelagert sind. Stützschaufeln
9 und Hohlrippen 10 und 11 halten das Gehäuse 3 im Wasserführungsrohr
1. Dieses ist an einen in den Wehrkörper 2 eingebauten Saugkanal 12 angeflanscht.
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In das Wasserführungsrohr 1 sind Schwimmkörper 13 und flutbare Tanks
14 eingebaut.
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Die Schwimmkörper 13 sind so bemessen, daß ihr Auftrieb dem Gewicht
des Wasserführungsrohres 1 samt der an ihm befestigten Teile entspricht unter Berücksichtigung
des Auftriebes, beispielsweise des Gehäuses 3. Durch die Schwimmkörper 13 wird also
die an dem Saugkanal 12 angeflanschte Maschineneinheit im Oberwasser schwebend gehalten.
Die Flanschverbindung 15 muß die Maschineneinheit nicht tragen und kann deshalb
sehr leicht ausgeführt werden. Durch Lenzen der flutbaren Tanks 14 oder Einpressen
von Luft in diese - nach Lösen der Flanschverbindung 15 - kann die Maschineneinheit
zum
Schwimmen gebracht werden, wobei dann das Gehäuse 3, wie in F i g. 2 gezeigt, oberhalb
der Wasseroberfläche liegt. Dabei sind die Tanks 14 nach den bekannten Regeln der
Schiffbaukunst so angeordnet und werden so nacheinander mit Luft bzw. Wasser gefüllt,
daß die Maschineneinheit in jedem Zustand stabil schwimmt.
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Zu einer nötigen Instandstellung wird die schwimmende Maschineneinheit
in einen kleinen Hafen oder in ein kleines Dock gebracht, wo Kräne und Vorrichtungen
zum Aus- und Einbau aller größeren Teile der Maschineneinheit vorhanden sind. Über
die ganze Wehrlänge verlaufende Kräne sind deshalb überflüssig, was insbesondere
bei Anlagen mit einer großen Anzahl Maschineneinheiten ein beachtlicher Vorteil
ist.
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Während des Betriebes sind Generator 4, Getriebe 5 und Laufradlager
6 durch die Hohlrippe 10
zugänglich, durch die auch kleinere Teile,
z. B. Lager oder Stoffbuchsteile, ausgebaut werden können.
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Einer der Schwimmkörper 13 ist als ein über die Wasseroberfläche hinausragender
Kamin 16 ausgebildet. Dadurch wird auf wirksame Weise die Höhe der schwebenden Maschineneinheit
gegenüber der Wasseroberfläche stabil gehalten, da ein Eintauchen des Kamins den
Auftrieb vergrößert und ein Austauchen den Auftrieb verkleinert. Der Kamin 16 kann
die elektrische Leitung für die Lenzpumpen aufnehmen und als Einstiegsschacht dienen,
durch den das Personal in die schwebende Maschineneinheit zum Anziehen der Schrauben
der Flanschverbindung 15 Cyelangen kann.
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~ Die durch die Wirkung des Kamins 16 sehr stabil schwebende Maschineneinheit
kann leicht in die Betriebslage manövriert und in dieser mit dem Wehrkörper 2 verschraubt
werden. Gewünschtenfalls wird der Kamin 16 dann nach Schließen der Öffnung
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des Wasserführungsrohres 1 entfernt, wobei das Wegfallen des Auftriebs
des Kamins 16 durch entsprechendes Lenzen eines Tanks 14 ausgeglichen werden kann.
Will man auf einen Kamin ganz verzichten, so läßt sich die Manövrierfähigkeit der
schwebenden Maschineneinheit auch auf andere Weise, z. B. durch an der Maschineneinheit
angebrachte Propellerantriebe, die unter Umständen abnehmbar ausgebildet sein können,
verbessern.
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Im oberen Teil der Maschineneinheit sind die Schwimmkörper 13 als
begehbare Räume bzw. Gänge 17 ausgebildet. In einem Schwimmkörper 13 befindet sich
eine Regeleinrichtung 18 des Maschinensatzes, ein Ringraum 19 beherbergt eine Leitradverstellung
20. Die Schwimmkörper 13 schließen an dieser Stelle dichtend an die Wehrwand
an und weisen eine öffnung 21 auf, die an eine entsprechende Öffnung 22 eines begehbaren
Raumes 23 im Wehrkörper 2 anschließt. Die Öffnung 22 ist mittels einer Schottentür
24, die Öffnung 21 mittels einer Schottentür 25 verschließbar.
In Betriebslage der Maschineneinheit können die Türen 24 und 25 geöffnet
sein; die :Maschineneinheit ist dann vom Verbindungsgang 26 im Wehr 2 aus zugänglich.
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Zur Fixierung der Maschineneinheit ist der rohrartige Körper 1 in
seiner Betriebslage am oberwasserseitigen Ende mittels Stützen 27 auf dem Baufundament
28 abgestützt. Bei mehreren nebeneinander aufgestellten Maschineneinheiten kann
eine entsprechende Verbindung benachbarter Maschineneinheiten miteinander erfolgen.
Um eine dem Wehr vorgelagerte, großen Bauaufwand erfordernde Rechenlage einzusparen,
weist jede Maschineneinheit einen eigenen, am Wasserführungsrohr 1 oberwasserseitig
auf Rollen gelagerten, um die Maschinenachse drehbaren Rechen 29 mit feststehendem
Kamm 30 auf, der durch einen Motor 31 angetrieben werden kann.
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Durch mehr oder weniger starkes Fluten der Tanks 14 kann bei
noch frei schwebender Maschineneinheit neben der Höhenlage auch die Neigung der
Maschinenwelle verändert werden, bis sie jener der Betriebslage entspricht. Werden
auch noch Schwimmkörper 13 an den Stirnseiten des Wasserführungsrohres
1 flutbar ausgebildet, so kann die schwebende oder schwimmende Maschineneinheit
in die eine oder andere Lage gebracht werden, bei der die Maschinenachse senkrecht
steht. Damit kann der axiale Aus-und Einbau von Generator 4 und Getriebe 5 oder
Laufrad 7 auf einfachste Weise mittels eines Krans erfolgen.
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Ein besonderer Vorteil des beschriebenen Maschinensatzes besteht darin,
daß pro Maschineneinheit nur ein einziges, beispielsweise am Saugkanalende angeordnetes
Abschlußorgan für den Betriebswasserkanal erforderlich ist.
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Im Wasserführungsrohr 1 sind längs einer vom Betriebswasser
bespülten Wand des Rohres noch Kanäle 33 für abzukühlendes Öl und Kanäle
34 für abzukühlende Luft des Maschinensatzes vorgesehen. In diesen Kanälen
führen die abzukühlenden Mittel Wärme an das Betriebswasser ab.