DE214873C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 88«. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. April 1908 ab.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Wasserturbine, bei welcher eine vom Oberwasser zu der Turbine führende Speiseleitung mit mindestens einer hiervon getrennt ange-5 ordneten, unabhängig vom Oberwasser gespeisten Saugwasserleitung verbunden ist, welch letztere durch eine mit dem Turbinenausfluß in Verbindung stehende Vakuumkammer geführt ist und innerhalb dieser einen verengten, mittels Durchbrechungen mit der Vakuumkammer verbundenen Rohrteil aufweist, an den ein sich erweiternder Ausflußteil der Saugleitung sich anschließt, um durch das durch diese Saugleitung strömende Wasser in der Vakuumkammer eine Saugwirkung auf den Turbinenausfluß auszuüben und dementsprechend das effektive Druckgefälle an der Turbine zu erhöhen.

Die beiliegende Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.

Fig. ι ist ein Grundriß einer Turbinenanlage auf der Unterwasserseite eines Stauwehrs.

Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie 2-2 von Fig. i.

Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie 3-3 von Fig. i.

Fig. 4 veranschaulicht einen Teil dieser Anlage in größerem Maßstabe.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Turbine. ■

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Zunächst auf Fig. ι bis 4 Bezug nehmend, bezeichnet A ein Stauwehr, welches das Oberwasser B staut, wobei die im Überfluß vorhandene Wassermenge, wie üblich, durch einen Überlauf C nach dem Unterwasser D fließen kann. In Fig. 2 und 3 sind die ungefähren Grenzen der Schwankungen der Ober- und Unterwasserspiegel angegeben.

Das Turbinenhaus E enthält hier beispielsweise vier Dynamos F, die mit vier Turbinen G direkt gekuppelt sind. Diese Turbinen G werden von einem gemeinsamen, vom Oberwasser kommenden Speiserohr H mit Wasser gespeist, und dieses Wasser fließt aus ihnen durch Rohre / ab. Statt daß nun, wie dies bisher üblich ist, diese Abflußrohre frei in eine. Unterwasserkammer K münden, sind sie mit einer gemeinsamen Rohrleitung L verbunden, welche zu einer Saugvorrichtung führt, durch deren Wirkung der effektive Gefälldruck erhöht werden soll. Diese Saugvorrichtung besitzt drei vom Speiserohr H getrennt angeordnete Saugwasserrohre M₁ welche vom Oberwasser B gespeist werden und in das Unterwasser münden. Jedes Saugwasserrohr M ist in einem mittleren Teil verengt und erweitert sich von dem so gebildeten Halsteil P allmählich bis zur Austrittsöffnung c (Fig. 1), so daß das Saugwasserrohr M vom Halsteil P an bis zum Austritt einen allmählich sich erweiternden Ausflußteil O aufweist, der die eigentliche Saugleitung bildet.

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Am Halsteil P ist jedes Saugwasserrohr M mit der gemeinsamen Abflußleitung L in Verbindung gebracht. Dadurch, daß vom Oberwasser her ein Wasserstrom durch den Halsteil P und den sich daran anschließenden, allmählich sich erweiternden Ausflußteil O schließt, wird im ■ . Halsteil P eine Saugwirkung ausgeübt, die sich in die Abflußleitung L und die Turbinenabflußrohre / fortpflanzt und so .sich zur Wirkung des natürlichen Gefälles unterstützend hinzugesellt, so daß also der effektive Gefäll-• druck erhöht wird.

Das Saugwasserrohr M erweitert sich von seiner Eintrittsöffnung α bis zu einem Punkte b (Fig. ι und 4) auf dieser Strecke, so einen konischen Rohrteil S aufweisend; vom Punkte b an verengt es sich wieder, so einen konischen. Teil T bildend, bis zum Halsteil P, an welchen sich dann der allmählich sich erweiternde Ausflußteil O anschließt. Der Halsteil P ist von einer Vakuumkammer Q umgeben, die durch ein Verbindungsrohr an die Rohrleitung L angeschlossen ist. Die Vakuumkammer Q steht mit dem Innern des Halsteils P durch zahlreiche Löcher oder Durchbrechungen in dessen Wandung in Verbindung.

Das zur Hervorbringung der Saugwirkung

■· auf den Turbinenabfluß bestimmte Saugwasser tritt bei α in die. Saugwasserrohre M ein. Die lichte Weite der Eintrittsöffnung α kann durch eine Drosselklappe R, die von der Stauwehrkrone aus verstellt werden kann, geregelt werden. Innerhalb des konisch sich erweiternden Rohfteils 5 verliert das Saugwasser

.35 bei seinem Lauf von α bis b an Geschwindigkeit und wird bei b. gleichmäßig über die Querschnittsfläche verteilt; von b an bis zum benachbarten Ende des .Halsteils P. nimmt die Geschwindigkeit des Saugwassers zu unter gleichmäßiger Wasserverteilung über den ganzen Rohrquerschnitt. Die angegebene Form der Rohrteile S, T ist vorteilhaft,, aber nicht unbedingt notwendig; es ist nur erforderlich, daß das Saugwasser mit genügender Geschwindigkeit durch den Halsteil P strömt.

Zur Regelung und Verteilung der den Halsteil P durchströmenden Wassermenge ist diesem letzteren ein zentrales, zum Rohrteil T konachsiales Rohr U vorgeschaltet, welches mit seinem hinteren Ende bis etwa an den Halsteil P heranreicht, während sein vorderes Ende mit einer Drosselklappe V ausgestattet ist, um die Menge des den Halsteil durchfließenden Wassers regeln zu können.

Der Zweck und die Wirkung jedes Saugwasserrohres M ist, wie gesagt, der, durch den dieses durchfließenden Wasserstrom im Halsteil P eine. Saugwirkung auf das in der Leitung L enthaltene Turbinenabflußwasser auszuüben. Das Saugwasser und das angesaugte Turbinenabflußwasser fließen zusammen durch den Halsteil P und den daran sich anschließenden Ausflußteil O ab. Die Saugwirkung selbst wird bedingt einerseits durch den saugenden Wasserstrom, anderseits durch das Vorhandensein des Halsteils P und des daran sich anschließenden, allmählich sich erweiternden Ausflußteils O; dadurch nämlich, daß der saugende Wasserstrom durch diesen Ausflußteil O schießt, ruft er eine wirksame und kräftige Saugwirkung im Halsteil P hervor, die durch die Löcher der Wandung sich auf den Abfluß der Turbinen überträgt.

Fig. 5-zeigt eine Ausführungsform, bei welcher H das Wasserspeiserohr und L das Abflußrohr für die Turbine G bezeichnet, welch letzteres in die Vakuumkammer Q mündet, in der sich der Halsteil P des Saugwasserrohres M befindet; an diesen Halsteil P schließt sich der allmählich sich erweiternde Ausflußteil O an; der Wassereinlaß in das Saugwasserrohr M kann durch eine an der Eintrittsöffnung α desselben angeordnete Drosselklappe R geregelt werden.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, reichen die Turbinen abflußrohre /, die mit der Abflußleitung L in freier Verbindung stehen, bis in die Unterwasserkammer K und sind an ihrem unteren Ende für gewöhnlich durch eine Drosselkappe N geschlossen. Diese Einrichtung der Abflußrohre / ist zwar nicht unbedingt notwendig, aber sie ist insofern vorteilhaft, als sie im Notfall, wenn etwa in den Saugrohren oder in der Abflußleitung L irgendeine Störung eintritt, die Möglichkeit gibt, durch öffnen der Drosselklappen N das Turbinenabflußwasser direkt in die Unterwasserkammer K abfließen zu lassen. Eine Drosselklappe W ist ebenfalls in dem Verbindungsrohr zwischen der Abflußleitung L und jeder Vakuumkammer Q angeordnet; sie gestattet, die Verbindung zwischen der Abflußleitung L und der' betreffenden Vakuumkammer Q zu unterbrechen.

Es ist bereits ■ vorgeschlagen worden, die Leistung einer Turbine dadurch zu erhöhen, daß man Wasser aus der Turbinenspeiseleitung ableitet und in. das Abflußrohr derselben unter Ausübung einer Ej ektorwirkung überzutreten veranlaßt. Von dieser Maßnahme erwartete man, daß das so umgeführte Wasser auf die Turbine wirksamer zur Geltung käme, als wenn es auf dem gewöhnlichen Wege durch die Turbine geleitet würde. Bei der beschriebenen Einrichtung wird dagegen kein Wasser aus der Turbinenspeiseleitung abgezweigt; vielmehr wird die ganze von dieser geführte Wassermenge, allein zum Betrieb der Turbinen ausgenutzt. Es wird eben hier lediglich Überschußwasser, welches etwa sonst unbenutzt durch den Überlauf in den Unterwasserkanal gelangen würde, zur Erhöhung der Leistung der Turbinen benutzt, indem dieses Wasser

in heftiger Strömung durch mindestens eine getrennte Saugleitung geleitet wird, um in dieser Leitung ein Vakuum zu erzeugen, das auf den Abfluß der Turbinen in der Weise zur Geltung gelangt, daß vermöge der hervorgerufenen Saugwirkung eine Strömungsbeschleunigung und damit eine Erhöhung des effektiven Druckgefälles entsteht, und zwar um einen der Größe der Saugwirkung entsprechenden

ίο Teil, der sich zu dem aus der Differenz zwischen dem Oberwasser- und dem Unterwasserspiegel sich ergebenden natürlichen Gefalle addiert. Auch wird bei den gezeichneten Ausführungsformen das Vakuum, welches die Saugwirkung bedingt, nicht durch eine Art Stoßwirkung infolge Eintreibens eines Flüssigkeitsstromes in einen anderen erzeugt, sondern durch Ausnutzung des Unterdruckes, welcher durch die Strömungsenergie von Wasser hervorgerufen wird, das durch einen gegen den Austritt sich erweiternden Rohrteil mit großer Anfangsgeschwindigkeit fließt. Dies wird dadurch erzielt, daß eine Vakuumkammer um den Halsteil P jedes Saugwasserrohres M angeordnet ist, welche mit diesem Rohrteil durch zahlreiche Löcher in Verbindung steht, durch die das von den Turbinen abgesaugte Wasser in den Halsteil hineingesaugt wird.

Die geringe Wirkung von Vorrichtungen, bei welchen ein Flüssigkeitsstrom in einen anderen eingetrieben wird, macht diese Vorrichtungen zur Hervorbringung eines Vakuums auf der Ausflußseite von Turbinen ungeeignet. Abgesehen davon., daß das Saugwasser nicht aus der Speiseleitung der Turbinen abgezapft, sondern als Überschußwasser direkt vom Oberwasser entnommen wird, läßt der Umstand, daß der Saugwasserstrom nach Passieren eines verengten Rohrteils unter Druckabnahme in einen nach dem Austritt sich erweiternden Rohrteil schließt und dadurch in der dem verengten Rohrteil umgebenden Vakuumkammer einen Unterdruck schafft, die beschriebenen Anlagen mit erhöhter Leistung wirken, etwa in derselben Weise, wie wenn das natürliche Gefälle um den dem erzeugten Unterdruck entsprechenden Betrag größer wäre als das wirklich vorhandene.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Wasserturbine mit Senkung des Unterwasserspiegels durch überschüssiges Oberwasser, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser der Turbine in eine Vakuumkammer (Q) abfließt und ein Teil des Oberwassers durch eine Saugwasserleitung (MOJ strömt, die aus einem Rohre mit verengtem, durch die Vakuumkammer führenden und mit dieser mittels Durchbrechungen in Verbindung stehenden Rohrteil (P) besteht, an den sich ein eine Saugleitung bildender, sich erweiternder Rohrteil (0) anschließt, um durch das die Saugwasserleitung durchströmende Saugwasser in der Vakuumkammer eine Saugwirkung auf das Abwasser der Turbine auszuüben.

2. Wasserturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei normalem Wasserzufluß ein Drosselorgan (N) die direkte Verbindung nach dem Unterwasser herstellt und ein Drosselorgan (R) alsdann . den Wasserzufluß zum Saugwasserrohr (M) absperrt, während _: bei Hochwasser N geschlossen, gleichzeitig aber R geöffnet wird.

3. Wasserturbine nach Anspruch 1, da- ' durch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (R) in der Leitung des Saugwassers vor dem in der Vakuumkammer liegenden durchlochten Halsteil (P) angebracht ist, zum Zweck, den Wasserdurchgang durch letzteren zu regeln.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.