DE237106C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 88«. GRUPPE

Das Bestreben, die mit einer Wasserturbine gekuppelte Arbeitsmaschine, beispielsweise eine Dynamomaschine, auch während des vollen Betriebes jederzeit. zugänglich zu machen, hat schon solange bestanden, wie der Turbinenbau selbst. Man hat deshalb eine Zeitlang fast nur stehende Turbinen ausgeführt, bei denen die Turbine unten, die Dynamo hoch oben, also weit über dem. Wasserspiegel angeordnet war.

Dies war aber immer nur ein Notbehelf, indem die stehende Welle wegen ihrer Lagerung große Unbequemlichkeiten und viele Betriebsanstände brachte. So kani der Turbinenbauer immer wieder auf die Aufgabe zurück, die Turbine

.15 mit horizontaler Welle auszuführen. In diesem Bestreben hat man sodann Turbinen angelegt, in welchen der' ganze Maschinensatz mit horizontaler Welle über dem Öberwasserspiegel angeordnet war, und in welchen durch besondere Hebervorrichtungen dafür gesorgt wurde, daß das Wasser bis zur Turbine und über das Einlaufrad hinaus hochgesaugt wurde. Derartige Anlagen haben aber große Nachteile: Einmal ist für die erste Inbetriebsetzung eine mittels einer besonderen Antriebskraft zu betreibende Luftpumpe erforderlich, welche das Wasser bis zum obersten Punkt der Rohrleitung hochsaugt. Eine derartige Antriebskraft, beispielsweise Dampf oder elektrischer Strom, ist aber oft recht schwer zu beschaffen. Sodann besteht die große Gefahr, daß das Wasser, wenn auch nur für kurze Zeit, mehr Luft mitbringt, oder daß durch irgendeine Undichtheit augenblicklich so viel Luft eintritt, daß die dauernd eingeschaltete Luftabsaugevorrichtung nicht mehr ausreicht. Es sammelt sich am obersten Punkt der.Leitung immer mehr Luft an, und dies kann so weit führen, daß die ganze Wassersäule abreißt und der Turbine das Treibmittel plötzlich fehlt. Um sie wieder betriebsfähig zu machen, muß die ganze Anlage zuerst stillgesetzt und es muß so lange gewartet werden, bis die Luftpumpe das Wasser wieder vollständig hochgesaugt hat. Das bedingt natürlich eine sehr unliebsame, zeitraubende und für manchen Betrieb geradezu unzulässige Unterbrechung. Aber wenn es auch, nicht einmal so weit kommt, so kann der im obersten Punkt der Rohrleitung sich bildende Luftsack Druckschwankungen und Schwingungen in der Wassersäule und damit einen höchst unregelmäßigen Betrieb bewirken.

Die vorliegende ΕΓηηαμ^ hilft diesen.großen Übelständen ab. Sie besteht darin, daß das Laufrad der Wasserturbine zwischen Oberwasser- und Unterwasserspiegel angeordnet wird, und zwar so viel über dem Unterwasserspiegel, daß die Dynamomaschine ganz über demselben montiert werden kann, und insbesondere so viel unter dem Oberwasserspiegel,

(2. Auflage, ausgegeben am 2. Februar igi4J

daß die Mündung des Saugrohres so reichlich bedeckt ist, daß beim öffnen der Turbineneinlaßörgane das Saugrohr volläuft und eine saugende Wirkung ausübt. Außerdem muß durch eine besondere Vorrichtung dafür gesorgt sein,.. daß auch bei vollem: Betrieb der Radeinlauf durch Wasser luftdicht abgeschlossen und stets von einer Wassersäule überragt ist, die für die Erzeugung ' der Wassereintrittsgeschwindigkeit, d.h. für die hierfür erforderliche Beschleunigung des Wassers, ausreicht.

Steht nämlich der Wasserspiegel nur wenig höher als die Oberkante des Saugrohres, so ist ohne weitere Vorkehrungen mit Sicherheit darauf zu rechnen,, daß das Wasser über dem Einlauf wirbelt, viel Luft mit sich reißt und die Wirksamkeit des Wassers und den Wirkungsgrad der ganzen Turbinenanlage stark beeinträchtigt, ja daß die Anlage überhaupt nicht

ao in Betrieb kommt. Nun sieht aber die Erfindung eine Anordnung vor, die bewirkt, daß unmittelbar über dem Radeinlauf eine Wassersäule erzeugt und während des Betriebes erhalten bleibt, die höher ist als der Abstand vom natürlichen Oberwasserspiegel bis zum Radeinlauf. ■ .

Beiliegende Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel: Die Turbine α ist durch eine horizontale Welle mit der Dynamomaschine b gekup- pelt. Die obere Kante des Saugrohreinlaufs steht um die Höhe h' unter dem Oberwasserspiegel O.W. und die Sohle der Dynamomaschine b um die Höhe h^rr über dem Unter wasserspiegel U.W. Die Höhendifferenz h' zwischen Oberwasserspiegel und Oberkante Saugrohr würde an sich nicht ausreichen, um einen möglichst luftfreien Betrieb der Turbine zu sichern. Um diesen zu erreichen, wird die Turbinenkammer über der Turbine überwölbt, so daß von der Oberkante der Wölbung bis zum Leitrad die lichte Höhe h'" entsteht. Es werden nun in die Wasserkammer besondere Hilfsrohrleitungen eingebaut oder daran angeschlossen, welche selbsttätig bewirken, daß sich in der Wölbung über der Turbine selbst dann kein Luftsack bildet, wenn noch verhältnismäßig viel Luft eintritt. Die Zeichnung zeigt verschiedene Ausführungsbeispiele : Auf dem Saugrohr c der Turbine ist ein Doppelrohr d vertikal in die Höhe geführt, welches sich im höchsten Punkt der Turbinenkammer öffnen kann und so lange offen bleibt, bis der Wasserspiegel in der Turbinenkammer so hoch gestiegen ist, daß ein Schwimmer e diese Öffnung schließt. Sobald der Wasserspiegel wieder etwas sinkt, öffnet der Schwimmer e die oberste, nach unten gerichtete Mündung des Doppelrohres d, und die Luft wird durch die Wirkung des Saugrohres c so lange abgesaugt, bis die Wasserkammer wiederum bis zum Scheitel der Wölbung angefüllt ist. Statt dieser Einrichtung oder parallel zu ihr kann ein Rohr f angeordnet werden, das mit einem Fallrohr g in Verbindung steht. Das durch die obere Mündung h dieses Fallrohres einströmende Wasser reißt die vom Rohr f zugeführte Luft mit sich durch das Rohr i in den Unterwasserkanal. In das Abfallrohr i kann auch ein Ejektor k eingeschaltet sein, dem die Luft durch das Rohr I zuströmt, und von dem das Luft-Wassergemisch durch das Rohr m in den Unterwasserkanal gelangt. Die zuerst genannte Absaügevorrichtung hat gegenüber den anderen den Vorteil, daß sie nur in Tätigkeit tritt und nur dann Wasser verbraucht, wenn sich im Gewölbescheitel Luft ansammelt, sonst abgeschlossen ist und also sehr sparsam; arbeitet.

Sobald die Einlaßorgane der Turbine geöffnet werden, stürzt, das Wasser · in das Saugrohr, übt zuerst unmittelbar, sodann durch die Standrohre d eine saugende Wirkung auf die über der Turbine befindliche Luft; es entsteht im Gewölbe gegenüber der Außenluft ein Unter-: druck, und die ganze Turbinenkammer, füllt sieh in kürzester Zeit mit Wasser. Alsdann oder schön vorher kann die Turbine vollständig belastet werden. Entsprechend der Erfindung " kann das das ganze, weite Gewölbe erfüllende Wasser von allen Seiten gleichmäßig und mit geringer Anfangsgeschwindigkeit zu den Leitringen der Turbine zufließen, weil auf diese Weise im Gegensatz- zu bekannten Ausführungen große Zulauf querschnitte geschaffen sind. Wäre der gewölbeartige Aufbau nicht vorhanden, und würde der Oberwasserspiegel beispielsweise zwar noch über die Oberkante Leitrad reichen, aber nur um wenige Zentimeter, so würde im Oberteil der Turbine das Wasser ganz anders zufließen als im Unterteil, und würde der Oberwasserspiegel sogar nur bis Mitte Welle reichen, so könnte die Turbine kaum belastet werden. Wesentlich ist aber, daß die gegen den Wasserzulauf gerichtete Kante η des Gewölbes vom zufließenden Wasser genügend überdeckt ist.

Wie aus dieser Beschreibung zu ersehen ist, kann diese Turbine'nanlage im Gegensatz zu bekannten Ausführungsarten aus dem Stillstand jederzeit in vollen, sicheren und wirtschaftlichen Betrieb genommen werden, ohne daß hierfür besonders angetriebene Luftpumpen erforderlich sind. Hierbei braucht der Wasserspiegel anfänglich nicht. viel über der Unterkante des Leitradeinlaufes, beispielsweise nur auf Wellenhöhe zu stehen, später kann er noch tiefer sinken. Sollte der Zufall einmal so unglücklich mitspielen wollen, daß beispielsweise durch unvorsichtiges Öffnen eines oben im Gewölbe befindlichen Deckels eine allzu große Luftmenge in das Gewölbe eindringt und sich iao dasselbe entleert, so füllt es sich doch wieder von dem Augenblick ab selbsttätig, sobald

Claims (2)

diese abnormale Undichtheit behoben ist. Das Absaugerohr i kann für sich reguliert und wünschendenfalls schon vor der Turbine geöffnet werden. - Es verbraucht aber während des Betriebes stets Wasser und arbeitet daher lange nicht so wirtschaftlich wie das Rohr d mit der Schwimmervorrichtung'. Man wird daher letzterem den Vorzug geben. Die Erfindung kann natürlich auch auf eine Turbine mit vertikaler Achse übertragen werden. Fig. 2 zeigt ein diesbezügliches Ausführungsbeispiel. Diese Erfindung eignet sich insbesondere für alle diejenigen Fälle, wo nur ein ganz geringes Gefälle zur Verfugung steht. Statt der in der Zeichnung dargestellten gemauerten Wasserwege können auch eiserne Rohrleitungen sowie ein eisernes, geschlossenes Turbinengehäuse in Anwendung kommen. Pats ν t-An Sprüche:

1. Wasserturbinenanlage, insbesondere für kleines Gefälle, mit Heber über dem Zulauf, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine so tief angeordnet ist, daß beim Anlaufen Wasser in das Saugrohr fällt, welches aus dem über der Turbine gewölbeartig angeordneten Heber die Luft unter Einwirkung eines Wasserstromes durch besondere Hilfsrohrleitungen (d, d) absaugt, so daß die unmittelbar über dem Einlauf stehende Wassersäule höher ist als der Vertikalabstand bis zum Oberwasserspiegel.

2. Wasserturbinenanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die . für das Hochsaugen des Wassers bestimmten Hilfsrohrleitungen (d, d) durch Schwimmer (e), selbsttätig geregelt werden.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.