DE202016001575U1

DE202016001575U1 - Zirkulierender Rollrechen mit vermindertem Strömungswiderstand für Wasserzuläufe, insbesondere bei Wasserkraftwerken

Info

Publication number: DE202016001575U1
Application number: DE202016001575.4U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2016-06-03
Anticipated expiration: 2026-03-10

Abstract

Rollrechen, gekennzeichnet durch zirkulierende einzelne bewegliche Rechenelemente, wobei jedes einzelne Rechenelement durch ein in Laufrichtung vorne angebrachtes Scharnier beweglich mit einer Förderkette verbunden ist, indem das Rechenelement in Transportrichtung auf den Kettengliedern aufliegt, an der Umlenkeinrichtung auf dem Rückweg durch die Schwerkraft nach unten aufklappt und an der Umlenkeinrichtung zum Hinweg das Rechensegment durch Schwerkraft sich wieder auf die Kettenglieder legt.

Description

Stand der Technik:
Rechen dienen dazu, unerwünschte Feststoffe aus einer Flüssigkeit herauszufiltern. Üblicherweise wird der Rechen feststehend von der Flüssigkeit durchströmt und die an ihm festhängende Feststoffe werden durch einen beweglichen Abstreifer entfernt und meist in einer Spülrinne zum Weitertransport abgelagert. Alternativ hierzu gibt es auch zirkulierende Rechen, die das Rechengut zur Spülrinne transportieren und dort abwerfen. Ein derartiger Rechen ist unter anderem in https://www.badenova.de/mediapool/media/dokumente/unternehmensbereiche_1/stab_1/innovationsfonds/abschlussberichte/2004_4/2004-10_Abschlussbericht_Fischabstieg_Steinach.pdf beschrieben. Das für die Reinigung und den Fischschutz an sich sehr wirkungsvolle Umlaufprinzip hat folgende Nachteile: das Umlaufprinzip führt dazu, dass der Rechen in zwei Ebenen durchströmt werden muss, was den hydraulischen Widerstand verdoppelt. Für das sich zwischen den Ebenen unvermeidlich eingedrungene Rechengut ist kein Ausgang vorgesehen. Die Bewältigung der ganz erheblichen statischen Anforderungen bei großen Rechenflächen, die sich bei großen Durchflüssen unter Einhaltung von einer Anströmgeschwindigkeit von weniger als 0,5 m/s ergeben, ist schwierig.
Ein weiterer beweglicher Rechen mit feststehndem Abstreifer wird in DE 10 2010 034 572 A1 unter Nummer 25 beschrieben. Alternativ zum Umlaufprinzip wird hierin der bewegliche Rechen zwischen zwei ortsfesten Abstreifern hin und her geschoben. Der Rechen muss folglich in etwa doppelt so groß als normal ausgeführt werden. Während des normalen Betriebs des Kraftwerks wird die Hälfte des Rechens, die nicht den Einlauf bedeckt, unter der Oberwassersohle verborgen. Zur Reinigung wird zunächst eine Strömung paralell zur Rechenebene erzeugt. Dann verfährt der Rechen. Dabei nimmt er wie auf einem Laufband das auf dem Rechen abgelagerte Geschiebe mit und streift es am Abstreifer direkt vor der Klappe ab, sodass das Geschiebe ins Unterwasser weitergeleitet wird. In diesem Zustand deckt nun die zuvor unter der Sohle verborgene Rechenhälfte den Schacht ab. Anschließend fährt der Rechen wieder in die Ausgangslage zurück. Dabei verhindert ein bevorzugter weiterer Abstreifer, dass Geschiebe wieder flussaufwärts mitgenommen wird.
Bei der beschriebenen Variante fällt sofort der Nachteil auf, dass der tischartige Rechen auf der einen Seite Platz für seine Parkposition braucht und auf der anderen Seite nochmal die gleiche Fläche, um den Rechentisch vollständig unter dem Abstreifer hindurchfahren zu lassen. Es ergibt sich also die dreifache Rechenfläche mit dementsprechendem Bauaufwand und allen daraus folgenden Nachteilen.
Erfindung:
Es ist Aufgabe der Erfindung einen robusten Rechen bereitzustellen, der bei kostengünstiger Herstellung und Montage einen zuverlässigen und sicheren Betrieb sowie eine einfache Wartung ermöglicht. Bei einem Wasserkraftwerk ist das Geschiebe und Geschwemmsel bestmöglich vom Rechen abzutransportieren. Für die Verwendung zum Beispiel bei einem Schachtkraftwerk ( DE 10 2012 020 456 A1 DE 10 2010 034 576 A1 ; DE 10 2009 052 383 A1 ; DE 10 2009 037 196 B3 ; DE 10 2010 034 574 A1 ) zur Anordnung vor einer Turbine mit horizontaler Einlaufebene, welche unterhalb des Wasserstandes des Oberwassers verläuft, soll die Anordnung des Rechens und der Antrieb für den Rechen vollständig unterhalb des Wasserstandes des Oberwassers ausgebildet sein. Der Rollrechen eignet sich besonders für den stark geneigten bis horizontalen Einbau, der erwünscht ist, um Fische vor dem Durchschwimmen der Turbine abzuhalten. Dazu ist das Zirkulatinsprinzip wesentlich platzsparender als das oszilierende.
Die Erfindung löst die im Stand der Technik genannten Nachteile durch einen Rechen aus einzelnen beweglichen Rechenelementen im Umlaufprinzip, wobei jedes einzelne Rechenelement durch ein Scharnier beweglich mit einer Förderkette verbunden ist. Das Scharnier, zwischen Rechenelement und Kettenglied in Laufrichtung vorne angebracht, ermöglicht dem Rechenelement eine Klappbewegung. In Transportrichtung liegt das Rechenelement auf den Kettengliedern auf. Nach der Umlenkrolle auf dem Rückweg, kopfstehend, klappen die Rechensegmente dank des Scharnieres mit der Schwerkraft nach unten. An der Umlenkrolle zum Hinweg legen sich die Rechensegmente durch Schwerkraft wieder auf die Kettenglieder. Durch Aufklappen der Rechenelemente in der unteren Ebene halbiert sich der hydraulische Widerstand fast, und wird im wesentlichen durch die obere Ebene bestimmt. Das Umlaufprinzip bildet zwei Ebenen aus: auf die Durchströmung bezogen zum Einen die obere Ebene der turbinenabgewandten Seite, wo das Rechengut sich ansammelt und von dort abtransportiert werden soll, und zum Anderen die untere Rücklaufebene auf der turbinenzugewandten Seite. Zwischen den beiden Ebenen befindet sich die Tragkonstruktion, die fest mit dem umgebenden Einlaufbauwerk verbunden werden kann und den Einbau einer Antriebseinheit für den Umlauf zulässt. Die Tragkonstruktion besteht aus den mit dem Einlaufbauwerk fest verbunden Querträgern und den Längsträgern, die auch Laufbahnen für die Ketten sind. Weiterhin befindet sich zwischen den Ebenen der Antrieb der Kette über Wellen und Kettenräder. Diese Tragkonstruktion zusammen mit der Antriebseinheit beherrscht auch große Rechenflächen für große Durchflüsse bei niedriger Anströmgeschwindigkeit.
Aufbau:
Tragkonstruktion:
Quer zur Transportrichtung sind am Einlaufbauwerk 10 zwei oder mehr Querträger 20 (z. B. INP 100) befestigt oder eingegossen (siehe 1). Auf ihnen sind zwei oder mehr Längsträger 21 (z. B. INP 80) befestigt, die gleichzeitig als Laufbahn für die Rollenkette dienen (siehe 2 und 21). Je nach Fläche des Wasserkraftwerkrechens sind mehrere parallele Querträger und Längsträger vorzusehen. Am Ende der Längsträger sind die Lager 22 (siehe 4) der Welle 23 für die Kettenräder 24 befestigt (siehe 6). Die Kettenräder 24 (siehe 5) dienen der Umlenkung der Kette zwischen den beiden Rechenebenen und in Transportrichtung vorne als Antrieb. An jedem Ende der Längsträger sitzt jeweils ein Kettenrad auf einer gemeinsamen Welle 23 pro Seite (siehe 6). Die Welle 23 wird über ein eletrisches oder hydraulisches Antriebselement gedreht. Es kann sowohl außerhalb des Rechens in einer Nische 11 des Einlaufbauwerkes 10 sitzen, als auch zwischen den beiden Rechenebenen an der Welle 23 zwischen den Kettenrädern 24. Der zugehörige Antrieb ist bevorzugt in entsprechender Weise wasserdicht ausgestaltet.
Kette:
Das Kettenrad bewegt eine Kette, bestehend aus Traggliedern 1 und Verbindungsgliedern 2. Die Tragglieder 1 bestehen aus einem U-Stahl (z. B. U 50/50/3) mit dem Steg der Strömung zugewandt, so dass sie als Haube über der Laufbahn liegen und diese vor unerwünschtem Teilcheneintrag (Geschiebe, Geschwemsel) schützen (siehe 8 und 19). Die Tragglieder sind an den Flankenenden so eingekürzt, dass sie sich am Abrollradius des Kettenrades nicht gegenseitig berühren und hemmen (siehe 7 und 22). Die Verbindungsglieder 2 verbinden die Tragglieder 1 mit beweglichen Bolzen 4 als Gelenk und tragen die Laufrollen 3, die sich auf der Achse 5 drehen (siehe 9, 10, 11, 12, 13,). Der in Transportrichtung am Verbindungsglied hintere bzw. am Tragglied vordere Bolzen 4 ist länger ausgeführt, damit er als bewegliche Befestigung für das Rechenelement dienen kann (siehe 20). Die beweglichen Bolzen sind durch Beilagscheiben und Splinte gegen Herausrutschen gesichert.
Rechenelement:
Das Rechenelement ist mit den Gelenkstücken 5 drehbar auf dem Bolzen 4 als Gelenk gelagert (siehe 20). Auf den Gelenkstücken sind die Rechenstäbe 6 aus Flachparallel-, Trapez-, oder Fischbauchprofilen im vorgeschrieben Abstand direkt befestigt, was einen zur Transportrichtung quer verlaufenden Rechen ergibt (siehe 14). Für zur Transportrichtung längs verlaufende Rechenstäbe können alternativ hierzu diese auf einem Zwischenstück aus Flach- oder Profilstahl 7 befestigt werden (siehe 16).
Vorteilhafte Ausbildungen:
Bei in Transportrichtung längsverlaufenden Rechenprofilen kann das Rechengut zu einem am Ende der Laufbahn festtehendem Abstreifer transportiert werden. Der Abstreifer ist wie in 17 und 18 ausgebildet. Nach bzw. unter dem Abstreifer sind die Kettenräder angeordnet, die die Kette zum Rücktransport der Kette in die untere Ebene umlenken. Das vom Abstreifer aufgenommene Rechengut kann dann von einer Spüleinrichtung weitertransportiert werden.
Bei quer zur Transportrichtung verlaufenden Rechenstäben müsste ein Abstreifer mit eigenem Antrieb die Rechenstäbe räumen. Bei quer zur Fließrichtung angeordneten Rechenstäben kann der Stababstand bei gleicher Fischschutzwirksamkeit wesentlich vergrößert werden, was das Ausschwemmen von Rechengut an der in Transportrichtung vorderen Umlenkung in die untere Ebene wesentlich erleichtert.
Alternativ kann anstelle von Rechenstäben ein Lochblech oder Gitter verwendet werden, was als besonders fischundurchlässig gilt. Bei deren Verwendung können diese gemuldet, oder an den Stößen zwischen den Rechenelementen aufgekanntet sein, damit auch bei horizontalem oder zur Horizontalen geneigtem Einbau das Rechengut, insbesondere Geschiebe, zuverlässig zum Ende transportiert wird.
Zur Wartung können die oberen Rechenelemente von Hand aufgeklappt werden. Sodann sind die Bolzen der Scharniere zugänglich, wo nach entfernen der Splinte die Bolzen soweit gezogen werden können, dass das Rechenelement freigegeben und abtransportiert werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Tragglied der Kette
2: Verbindungsglied der Kette
3: Laufrolle
4: Gelenkbolzen
5: Gelenkstück am Rechenelement
6: Rechenprofilstab
7: Zwischenstück am Rechenelement zur Drehung der Rechenstabrichtung
8: Abstreifer
9
10: Enlaufbauwerk
11: Nische im Einlaufbauwerk für die Antriebseinheit
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19
20: Querträger mit Einlaufbauwerk fest verbunden
21: Längsträger und Laufbahn für Kette
22: Lagervorrichtung für Welle
23: Welle
24: Kettenrad
A: Strömungsrichtung
B: Transportrichtung

Abbildungsliste:
1: Draufsicht Einlaufbauwerk mit Querträgern
2: Draufsicht Einlaufbauwerk mit Quer- und Längsträgern
3: Schnitt Quer- und Längsträger
4: Seitenansicht Längsträgerende mit Lager
5: Seitenansicht der Umlenkeinrichtung als Kettenrad ausgeführt
6: Draufsicht Einlaufbauwerk mit Umlenkeinrichtung an den Längsträgern
7: Seitenansicht vom Tragglied der Kette
8: Schnitt durch das Tragglied
9: Seiteansicht Verbindungsglied der Kette
10: Schnitt durch das Verbindungsglied mit Laufrolle
11: Draufsicht Verbindungsglied mit Rolle
12: Seitenansicht Tragglieder mit Verbindungsglied mit Laufrolle
13: Draufsicht im SchnittTragglied mit Verbindungsglied mit Laufrolle
14: Seitenansicht Rechenelement mit quer zur Transportricht verlaufenden Rechenstäben
15: Rechenstabprofile
16: Rechenelement mit längs zur Transportrichtung verlaufenden Rechenstäben
17: Seitenansicht und Draufsicht Rechenelement mit Abstreifer
18: Perspektive Rechenelement und Abstreifer
19: Schnitt durch Kette mit Trag- und Verbindungsglied sowie Laufrolle aufliegend auf Längsträger als Laufbahn
20: Schnitt durch Tragglied mit Verbindungsgelenk zum Rechenelement
21: Seitenansicht Tragkonstruktion mit Querträger, Langsträger und Kettenrädern als Umlenkvorrichtung
22: Rechenelemente mit längs zur Transportrichtung verlaufenden Rechenstäben, die abgeschrägt sind
23: Seitenansicht der Rechenelemente auf der vorderen Umlenkeinrichtung beim Aufklappen und aufgeklappt
24: Seitenansicht der Rechenelemente auf der hinteren Umlenkeinrichtung beim Zuklappen und wieder auf der Kette aufliegend
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 102010034572 A1 [0002]
DE 102012020456 A1 [0004]
DE 102010034576 A1 [0004]
DE 102009052383 A1 [0004]
DE 102009037196 B3 [0004]
DE 102010034574 A1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

https://www.badenova.de/mediapool/media/dokumente/unternehmensbereiche_1/stab_1/innovationsfonds/abschlussberichte/2004_4/2004-10_Abschlussbericht_Fischabstieg_Steinach.pdf [0001]

Claims

Rollrechen, gekennzeichnet durch zirkulierende einzelne bewegliche Rechenelemente, wobei jedes einzelne Rechenelement durch ein in Laufrichtung vorne angebrachtes Scharnier beweglich mit einer Förderkette verbunden ist, indem das Rechenelement in Transportrichtung auf den Kettengliedern aufliegt, an der Umlenkeinrichtung auf dem Rückweg durch die Schwerkraft nach unten aufklappt und an der Umlenkeinrichtung zum Hinweg das Rechensegment durch Schwerkraft sich wieder auf die Kettenglieder legt.
Rollrechen nach Anspruch (1), gekennzeichnet durch die Anordnung der zwei Ebenen des Zirkulationsprinzips, die auf die Durchströmung bezogen zum Einen die obere Ebene der turbinenabgewandten Seite, wo das Rechengut sich ansammelt und von dort abtransportiert wird und zum Anderen die untere Rücklaufebene auf der turbinenzugewandten Seite, die eine zwischen den beiden Ebene befindlichen Tragkonstruktion, die fest mit dem umgebenden Einlaufbauwerk verbunden werden kann und den Einbau einer Antriebseinheit für die Zirkulation zulässt.
Rollrechen nach Anspruch (2), gekennzeichnet durch eine Tragkonstruktion aus zwei oder mehr Querträgern 20, die quer zur Transportrichtung am Einlaufbauwerk 10 befestigt oder eingegossen sind.
Rollrechen nach Anspruch (2), gekennzeichnet durch eine Tragkonstruktion aus zwei oder mehr Längsträgern 21, die auf den Querträgern befestigt sind und die gleichzeitig als Laufbahn für die Rollenkette dienen.
Rollrechen nach Anspruch (2), gekennzeichnet durch eine Umlenkeinrichtung für die Kette in vertikaler Richtung zwischen den beiden Rechenebenen am Ende der Längsträger zum Rücktransport der Kette in die untere Ebene.
Rollrechen nach Anspruch (5), gekennzeichnet durch eine Umlenkeinrichtung mit Kettenrädern 24 in Transportrichtung vorne als Antrieb mit einer gemeinsamen Welle 23 pro Seite, die über ein eletrisches oder hydraulisches Antriebselement 30 gedreht wird.
Rollrechen nach Anspruch (6), gekennzeichnet durch ein Antriebselement für die Welle 23, das sowohl außerhalb des Rechens in einer Nische des Einlaufbauwerkes 10 sitzen kann, als auch zwischen den beiden Rechenebenen zwischen den Kettenrädern 24, bevorzugt wasserdicht ausgestaltet.
Rollrechen nach Anspruch (1), gekennzeichnet durch eine Kette aus Traggliedern 1, bestehend aus einem U-Stahl mit dem Steg der Strömung zugewandt, so dass sie schützend als Haube über der Laufbahn liegen.
Rollrechen nach Anspruch (8), gekennzeichnet durch Tragglieder, die an den Flankenenden so eingekürzt sind, dass sie sich auf der Radiusbahn der Umlenkeinrichtung nicht gegenseitig berühren und hemmen.
Rollrechen nach Anspruch (1), gekennzeichnet durch eine Kette mit Verbindungsgliedern 2 zwischen den Traggliedern 1.
Rollrechen nach den Ansprüchen (8) und (10), gekennzeichnet durch Verbindung der Trag- und Verbindungsglieder mit beweglichen Bolzen 4, die gegen Herausrutschen gesichert sind.
Rollrechen nach Anspruch (10), gekennzeichnet durch mit Achsen am Verbindungsglied befestigte drehbare Laufrollen 3, die auf der Rollenbahn laufen.
Rollrechen nach Anspruch (2), gekennzeichnet durch auf Kettengliedern aufliegende Rechensegmente, bestehend aus in Laufrichtung längs und quer laufenden Rechenprofilstäben und Tragstäben, die über ein Scharnier verbunden sind.
Rollrechen nach Anspruch (1), gekennzeichnet durch eine gelenkartig bewegliche Befestigung für das Rechenelement am Tragglied.
Rollrechen nach Anspruch (13), gekennzeichnet dadurch, dass auf dem Gelenkstück direkt oder indirekt befestigte Rechenstäbe 6 aus Flachparallel-, Trapez-, oder Fischbauchprofilen im vorgeschrieben Abstand ein Rechenelement ergeben, mit zur Transportrichtung quer oder längs verlaufenden Stäben, das in der oberen Eben auf dem Tragglied aufliegt und damit als Filter wirksam ist.
Rollrechen nach Anspruch (15), bei in Transportrichtung längsverlaufenden Rechenprofilen gekennzeichnet durch einen am Ende der Laufbahn festtehendem Abstreifer zu dem das Rechengut hintransportiert und aufgenommen wird.
Rollrechen nach Anspruch (16), gekennzeichnet durch eine nach bzw. unter dem Abstreifer angeordnete Umlenkeinrichtung für die Kette.
Rollrechen nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das Ausschwemmen von Rechengut an der in Transportrichtung vorderen Umlenkung mit Durchstömung der Rechenelemente von hinten.
Rollrechen nach Anspruch (15), gekennzeichnet durch die Verwendung eines Lochbleches oder Gitters anstelle von Rechenstäben.
Rollrechen nach Anspruch (19), gekennzeichnet durch Muldung der Lochbleche oder Gitter.
Rollrechen nach Anspruch (19), gekennzeichnet durch Aufkantung der Lochbleche oder Gitter an den Stößen zwischen den Elementen, damit das Rechengut zuverlässig zum Ende transportiert wird.
Rollrechen nach Anspruch (13), gekennzeichnet durch zur Wartung vom Tragglied am Scharnier oder Gelenkstück lösbare Rechenelemente.