DE3010792A1 - Vorrichtung zur bewegung von gas und verteilung von fluessigkeit - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Bev/egung von Gas und Verteilung von Flüssigkeit

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bewegung von Gas und Verteilung von Flüssigkeit. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung zur Bewegung von Luft und Verteilung von Wasser in einem Kühlturm und mit einem Kühlturm, der eine solche Vorrichtung enthält, die mit einem Wasser-Verteilungssystem ausgestattet ist.

Als zufriedenstellendes Verfahren zur Bewegung von Luft in einem Wasser-Kühlturn hat sich die Anordnung eines Gebläses an dem Oberteil des Kühlwasser-Turms und der Antrieb des Gebläses mittels geeigneter Mittel erwiesen, wobei das Wasser über dem Wasser-Kühlturmeinbau aus einem geeigneten System verteilt wird. Eine vorbekannte Einrichtung zum Antrieb des Gebläses besteht in einem Elektromotor, was jedoch in nachteiliger Weise mit der Notwendigkeit verbunden ist, elektrische Einrichtungen zur Energieversorgung des Elektromotors vorsehen zu müssen; darüber hinaus ist der Motor selbst ein komplexes Maschinenelement, das eine häufige Inspektion und Überholung erforderlich macht. Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung von Elektromotoren besteht darin, daß in vielen Fällen große Motoren und Gebläse erforderlich sind, um die Luft wirtschaftlich zu bewegen.

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Diese Nachteile werden durch das System der GB-PS 10 16 697 überwunden, die sich mit einer Luft- oder Gasbewegungsvorrichtung befaßt, die ihrerseits über ein Gebläse verfügt, das an einer Wasserturbine in einer solchen Weise befestigt ist, daß aas Gebläse und die Wasserturbine um eine ortsfeste und sich nicht drehende Welle oder ein entsprechendes Rohr drehen, die bzw. das eine Verlängerung der Wasserströmungskanäle der Wasserturbine darstellt.

Die Vorrichtung der GB-PS 10 16 697 sieht Mittel zur Bewegung des Gebläses und Verteilung des Wassers ohne die Notwendigkeit komplexer Mittel zur Energieversorgung des Gebläses und eine zusätzliche Einrichtung zur Verteilung des Wassers vor. Auch ist die Notwendigkeit der elektrischen Versorgung zum Antrieb des Gebläses überwunden, und ermöglicht die Vorrichtung die Regelung der Geschwindigkeit des Gebläses derart, daß die Menge der durch den Wasser-Kühlturm gezogenen Luft in Übereinstimmung mit der Wärmebelastung des Wasser-Kühlturms zur Erzielung der maximalen Betriebswirtschaftlichkeit eingestellt werden kann.

Es ist jetzt festgestellt worden, daß die durch die Vorrichtung der GB-PS 10 16 697 erreichten Vorteile noch weiter vergrößert werden können durch die mittels der vorliegenden Erfindung erreichte Verbesserung.

Hierzu sieht die Erfindung vor eine Vorrichtung zur Bewegung eines Gases und Verteilung von Wasser in einem Kühlturm, wobei die Vorrichtung über ein Gebläse verfügt, das betriebstechnisch an eine wasserbetätigte Turbine angeschlossen und von dieser getragen ist, bei welcher Vorrichtung die Verbesserung dadurch erreicht wird, daß die Turbine direkt in der Nähe des Wasser-Verteilungssystems des Kühlturms angeordnet und von diesem getragen ist und daß eine oder mehrere Düsen, die zur Zuführung des Antriebswassers zum Auftreffen auf die Schaufelnder Turbine dienen, einstückig mit dem Wasser-Verteilungssystem in Verbindung steht bzw. stehen.

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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Wasser-Verteilungssystem das Wasser-Verteilungssystem eines Kühlturms, und die Erfindung wird insbesondere unter Bezugnahme hierauf beschrieben. Es ist zu beachten, daß erfindungsgemäß die Wasserturbine, die das Gebläse antreibt, wesentlicher Teil des Wasser-Verteilungssystems des Kühlturms ist.

Die Erfindung sieht auch vor einen Kühlturm, in dem das Luftbewegungs- und Wasserverteilungssystem über eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben verfügt, und bei den bevorzugten Ausführungsformen verfügt dieser Kühlturm auch über Drifteliminatoren,. die Einrichtungen zur Entfernung mitgerissener Feuchtigkeit aus der Luft des Kühlturms sind. Ein bevorzugtes Merkmal bestimmter Ausführungsformen der Erfindung besteht darin, daß die Wasserturbine in einem kleinen Abstand von dem Gebläse angeordnet ist, so daß die Drifteliminatoren zwischen dem Gebläse und der Wasserturbine angeordnet werden können. Bei diesen Ausführungsformen wird es besonders bevorzugt, daß die Drifteliminatoren in der Nähe des Wasser-Verteilungssystems und in derselben Höhe wie dieses und eng gegen das Wasserverteilungssysteir. eingebaut angeordnet sind, um so jegliche Bypassführung irgendwelcher Luft im Bypass zum Verteilungssystem zu verhindern. Hierdurch wird ein zusätzlicher Vorteil gegenüber der Vorrichtung der GB-PS 10 16 697 erreicht, wo ein freier Raum vorgesehen werden mußte zwischen dem Verteilungssystem und der Drehwelle zwischen der Wasserturbine und dem Gebläse.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dreht sich das Gebläse auf einer Welle, die durch ein Rohr hindurchgeführt ist, das mit dem Wasser-Verteilungssystem in Verbindung steht, so daß das Verteilungssystem oder zugehörige Rohr zwischen dem Gebläse und der Wasserturbine zur Bildung eines starren Trägers für das Gebläse und die Turbine verläuft. *^

Ein weiterer Vorteil der vorstehend angegebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die

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Düsen, die die Wasserstrahlen zum Antrieb der Turbine liefern, innerhalb, außerhalb oder oberhalb der Turbinenschaufeln angeordnet sein können, wodurch die Verwendung jeder Art einer Gleichdruck- bzw. Aktions-Wasserturbine bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und gleichzeitig die Erzielung einer zufriedenstellenden Verteilung von Wasser über den Einbau im Gegensatz zu der Erfindung der GB-PS 10 16 697 ermöglicht wird, die keine tangential zur Turbine arbeitende Strahlen zulassen und gleichzeitig eine zufriedenstellende Wasser-Verteilung über dem Einbau aufrecht erhalten kann. Zur Vereinfachung der Konstruktion wird es vorgezogen, daß die die Wasserstrahlen liefernden Düsen innerhalb der Turbinenschaufeln gemäß Darstellung in Figur 2 angeordnet sind, die später noch beschrieben werden wird. Jedoch kann eine geeignete Wasser-Verteilung auch durch Anordnung einer Düse außerhalb der Turbinenschaufeln gemäß einer in Figur 3 dargestellten Ausführungsform erreicht werden.

Eine zufriedenstellende Verteilung des Wassers innerhalb des Kühlturms wird auch erreicht durch Anordnung einer Schleuderscheibe, einer Reihe von Prallplatten oder Abschirmungen oder irgendeiner Kombination desselben in betriebstechnischer Beziehung zur Wasserturbine.

Bei einigen der Ausführungsformen der Erfindung, wie diese oben beschrieben sind, insbesondere dort, wo die Turbine unterhalb des Wasser-Verteilungssystems des Kühlturms angeordnet ist, besteht ein Nachteil der Vorrichtung in der schwierigen Zugänglichkeit des Turbinen/Gebläse-Systems. Somit müssen bei den angesprochenen Ausführungsformen ebenso wie bei dem System gemäß GB-PS 10 16 697 Teile des Turms entfernt werden, um so eine Zugangsmöglichkeit zum Turbinen/Gebläse-System zu schaffen.

Entsprechend sieht die Erfindung vor eine Vorrichtung, bei der das genannte Problem überwunden ist und einfache Mittel für den Zugang zu der aus Turbine und Gebläse bestehenden Einheit vorgesehen sind.

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So ist erfindungsgemäß des weiteren vorgesehen eine Vorrichtung zur Bewegung von Gas und Verteilung von Flüssigkeit in einem Kühlturm, wobei die Vorrichtung über ein Gebläse verfügt, das betriebstechnisch an eine Flüssigkeit betätigte Turbine angeschlossen und von dieser antreibbar ist, wobei die Schaufeln der Turbine mit Hilfe von Flüssigkeit antreibbar sind, die von einer oder mehreren Düsen ausgespritzt wird, die einstückig mit dem Flüssigkeits-Verteilungssystem des Kühlturms in Verbindung stehen, und wobei die Turbine oberhalb des Flüssigkeits-Verteilungssystems angeordnet ist, die Schaufeln der Turbine um ein vertikales Organ drehbar angeordnet sind, das zusammen mit dem Gebläse von dem Flüssigkeits-Verteilungssystem ohne Entfernung irgendwelcher weiterer Elemente des Kühlturms, die nicht mit der Gebläse/Turbinen-Einheit in Beziehung stehen, abgehoben werden kann.

Das vertikale Organ kann ein hohles Rohr sein, das rund um eine Stange angeordnet ist, an der es während des Betriebs befestigt ist und von der es für einen leichten Zugang zu der Gebläseeinheit entfernt werden kann, wie weiter unten unter Bezugnahme auf Figur 4 beschrieben werden wird; andererseits kann das vertikale Organ auch eine feste Welle sein, wie in Figur 5 dargestellt ist.

Im folgenden wird die Erfindung weiter ins einzelne gehend unter gleichzeitiger Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß GB-PS 10 16 697,

Figur 2 einen Schnitt durch eine erste erfindungsgemäße Ausführungs form,

Figur 3 einen Schnitt durch eine alternative Ausführungsform der Erfindung,

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Figur 4 einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform, bei der die Turbine oberhalb des Flüssigkeits-Verteilungssystems des Kühlturms angeordnet ist, und

Figur 5 einen Schnitt durch eine alternative Version der bevorzugten Ausführungsform der Figur 4.

Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine vorbekannte Gebläse/ Wasserturbinen^Einheit als Teil eines Wasser-Kühlturms. Das Wasser tritt in den Kühlturm durch eine Leitung 1 ein, die an den Einlaßflansch 19 eines Wasser-Verteilungssystems angeschlossen ist, und strömt durch ein Rohr 2 mit einem oder mehreren Anschlüssen 9. Jeder Anschluß 9 macht es möglich, daß das Wasser in Düsen 5 einströmt, die unter einem geeigneten Winkel angeordnet sind, damit das Wasser auf die Schaufeln 3 eines Gleichdruck- bzw. Aktionsrads einer Wasserturbine auftreffen kann. Die Turbinenschaufeln sind in einer solchen Weise gewölbt, daß die von den Düsen 5 herkommende Wasserströmung das Gleichdruckrad entweder im Uhrzeigersinn oder im entgegengesetzten Sinn entsprechend dem gewünschten Ergebnis in Rotation versetzt. Das Wasser verläßt die Schaufeln 3 längs eines Wegs 7 und kann bei der dargestellten Ausführungsform unter Einwirkung der Schwerkraft direkt auf einen Einbau 14 des Kühlturms herunterfallen oder mit Hilfe von Prallplatten nach unten auf den Einbau 14 abgelenkt werden.

Die Turbinenschaufeln 3 stehen über geeignete Arme 4 mit einer ringförmigen Hülse 11 in Verbindung, die konzentrisch um eine Welle oder ein entsprechendes Rohr 10 in Lagern 16 in Rotation versetzbar ist. Die Hülse 11 steht mit der Nabe 20 eines in Umdrehung versetzbaren Gebläses mit Gebläseschaufeln 12 in Verbindung. Das Gebläse dreht sich in derselben Richtung wie das Wasser-Turbinenrad, wodurch Luft durch den Mantel des" Kühlturms 18 hindurch über den Einbau 14 und damit durch Drifteliminatoren 15 hindurchbewegt wird, die in Hinblick darauf vorgesehen und angeordnet sind, überschüssige Feuchtigkeit aus der Luft zu ent-

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fernen; die Luft wird schließlich aus dem Kühlturm durch den Gebläsekanal 13 hindurch hinausgedrückt. Bei der dargestellten Ausfuhrungsform ist das Gebläse oberhalb der Drifteliminatoren angeordnet, und ist die Wasserturbine unterhalb derselben angeordnet .

Bei den in den Figuren 2 bis 5 dargestellten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind zur Bezeichnung entsprechender Teile dieselben Bezugszeichen wie in Figur 1 verwendet worden.

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Kanal 25, der zu den die Wasserstrahlen zum Antrieb der Turbinenschaufeln liefernden Düsen 5 führt, ein einstückiger bzw. integraler Bestandteil des Wasser-Verteilungsrohrs 2 ist. Ein weiteres bevorzugtes Merkmal dieser Ausführungsform besteht darin, daß die Wasserturbine von dem Gebläse in einem Abstand entfernt angeordnet ist, der ausreicht, daß die Drifteliminatoren 15A zwischen dem Gebläse und der Wasserturbine angeordnet werden können. Als Alternative zu diesen oder zusätzlich zu diesen sind Drifteliminatoren 15B in derselben Höhe wie das Wasser-Verteilungsrohr 2 angeordnet und dicht gegen das Verteilungsrohr 2 eingebaut, um so jegliche Bypassführung von Luft im Bypass zum Verteilungssystem zu verhindern.

Die Gebläsenabe 20 ist fest an einer drehbaren Welle 26 befestigt, die durch ein· Rohr 24 hindurch in Lagern 16 angeordnet ist, wobei das Rohr 24 fest in das Wasser-Verteilungssystem eingebaut ist, so daß das Verteilungssystem einen festen Träger sowohl für das Gebläse als auch für die Turbine bildet.

Eine zufriedenstellende Verteilung des aus der Wasserturbine austretenden Wassers wird mittels entweder ortsfester Prallplatten 17 oder in Rotation stehender Abschirmungen J23 , die an den Turbinenschaufeln angeordnet sind, oder mittels einer Kombination beider Einrichtungen erreicht.

Gemäß Figur 3 steht der Wasserkanal 25 einstückig mit dem

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Verteilungsrohr 2 in Verbindung, und führt der Wasserkanal 25 zu einer Düse 21, die außerhalb der Turbinenschaufel 3 angeordnet ist und einen Wasserstrahl liefert, der tangential auf die Schaufeln 3 zum Antrieb der Turbine auftrifft. Infolge dieser Ausbildung ist es möglich, daß die Wasserturbine eine Peltonturbine sein kann.

Die Wasser-Verteilung bei der Ausführungsform der Figur 3 wird mittels einer ortsfesten Abschirmung 28, die rund um die Wasserturbine angeordnet ist und mittels einer in Rotation stehenden Schleuderscheibe 27 erreicht, die an einer durch das Zentrum der Turbinennabe 22 hindurchgeführten Verlängerung 29 angeordnet ist. Als eine Folge der Verwendung dieser Ausbildung einer Welle 26 durch das Wasser-Verteilungsrohr 2 hindurch, besteht die Möglichkeit der Verwendung von Wasser-Strömungskanälen, die asymmetrisch sind, wie durch die lediglich zu einer Seite der Turbine angeordnete Düse 21 dargestellt ist, und darüber hinaus die Möglichkeit der Erzielung eines zufriedenstellenden Verteilungssystems mittels der Schleuderscheibe 27, was bei der Vorrichtung gemäß GB-PS 10 16 697 nicht möglich war.

Somit können ein Peltonrad, das normalerweise mit einem einzigen auf das Rad einwirkenden Strahl arbeitet, oder alle anderen Arten von Gleichdruck- bzw. Aktionsrädern verwendet werden, wodurch die Vielseitigkeit der Ausbildung vergrößert wird. Die Verwendung der Schleuderscheibe vergleichmäßigt die Verteilung des Wassers, die sich aus der Asymmetrie der Düsenausbildung und -anordnung ergibt.

Obwohl die Einheit gemäß Figur 2 und insbesondere die Einheit gemäß Figur 3 einen erheblichen Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik darstellt, macht die Anordnung der Turbine den Zugang zu derselben zwecks Reparatur oder Austausch schwierig. So muß die Turbine zunächst von der Welle 26 abgezogen werden, bevor die Welle 26 entfernt werden kann. Die

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Drifteliminatoren 15B müssen ebenfalls entfernt werden.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 4 und 5 überwindet die vorstehend angegebene Schwierigkeit und sorgt für einfache Zugangsmittel zu der Turbinen/Gebläse-Einheit ohne die Notwendigkeit der Entfernung bzw. Demontage von Teilen des Kühlturms, die nicht direkt mit der Turbinen/ Gebläse-Einheit in Verbindung stehen.

Bei der Ausführungsform der Figur 4 ist die vorstehend genannte Schwierigkeit der Vorrichtung der Figur 3 dadurch überwunden, daß die Turbine, die über an der Nabe 22 befestigte Schaufeln 3 verfügt, oberhalb des Wasser-Verteilungsrohrs 2 angeordnet ist, daß die Welle 26 (Figur 3) durch ein hohles Rohr 126 ersetzt ist und daß die Schleuderscheibe 27 mittels einer Mutter 33 an einer Stange 31 befestigt ist, die zentral innerhalb des Rohrs 126 angeordnet und mittels einer weiteren Mutter 32 unter Zwischenschaltung einer Unterlegescheibe 40 gegen das obere Ende des Rohrs 126 befestigt ist.

Die Abschirmung 2 8 gemäß Figur 3 ist durch einen Deckel 30 mit einer zentralen Bohrung 41 ersetzt, innerhalb der sich das Rohr 126 frei drehen kann.

Als Alternative zu den Drifteliminatoren 15B oder zusätzlich zu diesen sind Drifteliminatoren 15A unterhalb des Wasser-Verteilungsrohrs 2 angeordnet.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 wird der Zugang zu der Turbinen/Gebläse-Einheit durch einfaches Abschrauben der Mutter 32 unter Ausheben der Turbine und des Gebläses aus der Einheit erreicht.

Die Welle 126, an der die Schleuderscheibe 27 noch befestigt ist, senkt sich einfach etwas nach unten ab, so daß die Scheibe 27 vorsichtig auf dem Einbau 14 zur Ablage kommt und schnell und einfach zum erneuten Zusammenbau der Turbinen/Gebläse-Einheit

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angehoben werden kann.

Figur 5 zeigt eine Turbinen/Gebläse-Ausbildung ähnlich derjenigen der Figur 4, wobei jedoch die Schleuderscheibe 27 durch ein Unterverteilungssystem ersetzt ist, das über einen zentralen Topf 34 verfügt, in dem das von Turbinenschaufeln entlang der Wege 7 verteilte Wasser gesammelt wird. Rund um die Basis des Topfs 34 herum sind durch Löcher 39 strahlenförmig hindurchgeführte Rohre 35 vorgesehen. Das sich an der Basis des Topfs 34 sammelnde Wasser strömt durch die Rohre 35 und wird durch weitere Löcher 38 hindurch verteilt, die mit an Zapfen 37 gelagerten Abdeckscheiben 36 ausgestattet sind. Durch diese Ausbildung wird das Wasser über den Einbau abgelenkt und über diesem verteilt.

Die Nabe 22 der Turbine ist an einer Welle 26 befestigt, die sich innerhalb eines Lochs 41 in einer Abdeckung 30 frei drehen kann.

Bei dieser Ausbildung ist die Turbinen/Gebläse-Einheit noch leichter zu entfernen als bei der Einheit gemäß Figur 4, da bei ersterer keine Schraube 32 abgeschraubt werden muß.

Es ist selbstverständlich, daß die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen lediglich der Erläuterung dienen und die Erfindung nicht einschränken sollen. So können beispielsweise die Bestandteile des Unterverteilungssystems im Detail abweichen, und können verschiedene Gestaltungen, Größen und Düsen, letztere in ihrer Anzahl, verwendet werden.

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Claims (9)

PATENTANWÄLTE 30 10732 DR. A. VAN DER WERTH DR. FRANZ LEDERER R. F. MEYER-ROXLAU DlPL-ING. (1934-1974) DIPL-CHEM. DIPL-ING. 8000 MÖNCHEN 80 LUC1LE-GRAHN-STRASSE 22 TELEFON: (089)47 29 47 TELEX: 524624 LEDER D TELEGR.: LEDERERPATENT 20. März 19 80 M/Tr 20473/ICB COOLING DEVELOPMENTS LIMITED Zahringerhof Pilatusstraße 64 CH-6002 Luzern Schweiz P atentansprüche

1. Vorrichtung zur Eewegung eines Gases und Verteilung einer

Flüssigkeit in einem Kühlturm, wobei die Vorrichtung über ein Gebläse verfügt, das betriebstechnisch an eine wasserbetätigte Turbine angeschlossen und von dieser antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (3) direkt in der Nähe des Wasserverteilungssystems (2) des Kühlturms angeordnet und von diesem getragen ist und daß eine oder mehrere Düsen (5),

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die zur Zuführung des Antriebswassers zum Auftreffen auf die Turbinenschaufeln (3) dienen, einstückig mit dem Wasser-Verteilungssystem (2) in Verbindung steht bzw. stehen.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Gebläse (12) auf einer Welle (26) zu drehen vermag, die durch ein Rohr (24) hindurchgeführt ist, das mit dem Wasser-Verteilungssystem (2) in Verbindung steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schleuderscheibe (27), eine Reihe von Prallplatten (17) oder Abschirmungen (23) oder irgendeine Kombination derselben in betriebstechnischer Beziehung zur Turbine (3) zwecks Bewirkung einer zufriedenstellenden Verteilung des Wassers angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (3) oberhalb des Wasser-Verteilungssystems (2) angeordnet ist und daß die Schaufeln (3) der Turbine um ein vertikales Organ (26; 126) drehbar angeordnet sind, das zusammen mit dem Gebläse (12) von dem Wasser-Verteilungssystem (2) entfernt bzw. abgehoben werden kann, und zwar ohne Entfernung irgendwelcher anderer Elemente des Kühlturms, die nicht mit der Gebläse/Turbinen-Einheit in Verbindung stehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vertikale Organ ein hohles Rohr (126) ist, das rund um eine Stange (31) angeordnet ist, die am oberen Ende des hohlen Rohrs (126) befestigt ist und am unteren Ende an einer Schleuderscheibe (27) zur Bewirkung einer zufriedenstellenden Verteilung des Wassers befestigt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Drifteliminatoren (15A) in der Nähe des Wasser-Verteilungssystems (2) und dicht gegen das System gepackt eingebaut sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wasserstrahlen zum Antrieb der Turbine (3) bewirkenden Düsen (5) außerhalb der Turbinenschaufel (3) angeordnet sind.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vertikale Organ (26) eine an ihrem oberen Ende an der Nabe (20) des Gebläses (12) befestigte Welle ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verteilung des Wassers von den Turbinenschaufeln

(3) aus in einem Unterverteilungssystem bestehen, das über einen Topf (34) verfügt, an dessen Basis Rohre (35) mit Löchern

(38) letztere mit Abdeckungen (36) strahlenförmig zur Bewirkung einer zufriedenstellenden Verteilung des Wassers ausgehen.

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