DE372326C

DE372326C - Turbine system

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Publication number: DE372326C
Application number: DET26487D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1922-04-22
Filing date: 1922-04-22
Publication date: 1923-03-26

Description

Turbinenanlage. Bei Eden Maßnahmen zur Erzielung eines höheren Nutzeffektes von Turbinenanlagen .ist es bereits -bekannt, die Turbine unter den Unterwasserspiegel zu legen, um die Geschwindigkeitsenergie des Ausströmwassers zu verwerten. Die Ausströmgeschwindigkeit wird dazu benutzt, Idas Wasser auf idicUnterwasserspiegelhöhe zu heben.' Derartige Turbinenanlagen haben jedoch manchmal .den Nachteil, daß der Wassersprung durch Stoß erzeugt wird und in das Abzugsgerinne eine regelbare Schütze eingebaut werden muß, um eine Überflutung bei albgestellter Turbine in der Türbine zu vermeiden. Bei anderer Ausführungsart wird die Turbine umgekehrt, nach oben ausgießend, aufgestellt und das Wasser durch einen als Heber wirkenden Saugraum abgeführt. Die ihauptsächlichsten Nachteile liegen hierbei in ider unbequemen Zugänglichkeit der Turbine. Um letztere zugän@glicih zu machen, müssen die Einlaufschützen geschlossen werden, (die Helberwirkung durch Einlässen von .Luft aufgehoben und das Wasser, von der Einlaufschütze bis zum Heber herausgepumpt werden. Es zeigen sich also :bei tiefer liegenden Turbinen durchweg die Nachteile; idaß' idas_ Turbinenhausinnere nicht trockengehaltenwerden kann, da die Lager infolge der Achshespülung nicht dicht zu halten -sind und selbst Riemen und Scheibe Wasser erhalten. -Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, .die Turbine unter den Unterwasserspiegel. zu legen, ohne die vorerwähnten Nachteile zu haben. Die Lage- ider Turbine zum Unterwasserspicgel ist verschieden gezeichnet und der Unterschied: an sich in der Zeichnung belanglos, da er von der gedachten Gefällhöhe abhängt. Die Turbine kann @so tief unter den Unterwasserspiegel gelegt werden, als es die Ausströmenergie des. Austrittswassers ermöglicht, d. h. je größer diese Ausströmgeschwindigkeit des Wassers ist, desto höher kann da.s Wasser auf Unterwasserspiegelhöhe strömen und entsprechend die Turbine tiefer gelegtwerden. Das Tieferlegen der Turbine richtet sich also, wie vorerwähnt, nach dem vorhandenen Wasserdruck bzw. Gefällhöhe. Bei kleiner Gefällhöhe wird also idie Trbine nur um ein igeringesMaß unterdenUnterwasserspiegel gelegt werden können, wie beispielsweise in Abb. r uni! 5 zum Ausdruck gebracht wind. Bei höher angenommenem Gefälle, -beispielsweise Abb. 7, .kann die Turbine schon tiefer gelegt werden, da, wie bereits_h'ervorgehoben, durch ein höheresGefälle die Ausströmenergie des Wassers größer wird und die Turbine um das Maß .dieser von der Ausströmenergie erzeugten Druckhöhe tiefer gelegt werden kann. Es soll durch die verschiedene Höhe der Tieferlegung der Turbine zum Ausdruck gebracht werden, daß die Gefällhöhe und der von ihr abhängige Wasserdruck verschieden ist. Die Turbine ist in einem Gehäuse untergebracht,, welches das Wasser .dicht gegen .das Turbinenhausinnere abschließt. Das Gehäuse wird aus diesen Gründen in gerader, gekrümmter oder gebrochener Linie schräg aufgelegt, und kann sogar, wie später ausgeführt ist, in besonderen Fällen auch horizontal aufgelegt werden.Turbine system. At Eden measures to achieve a higher efficiency of turbine systems. it is already known that the turbine is below the underwater level to utilize the velocity energy of the outflow water. The outflow velocity is used to raise Ida's water to idic underwater level. ' Such Turbine systems, however, sometimes have the disadvantage that the water jump through Shock is generated and an adjustable contactor is built into the drainage channel must in order to avoid flooding with the turbine in the door bogie. In another embodiment, the turbine is set up upside down, pouring out upwards and the water is discharged through a suction chamber that acts as a siphon. The most important Disadvantages here are the uncomfortable accessibility of the turbine. To the latter To make it accessible, the inlet gates must be closed (the Helber effect lifted by inlets of .air and the water, from the inlet gate up to be pumped out to the jack. So it shows: with deeper lying turbines consistently the disadvantages; i that the inside of the turbine house is not kept dry because the bearings cannot be kept tight as a result of the axle flushing - and even Belt and pulley received water. The purpose of the present invention is to .the Turbine under the underwater level. to lay without the aforementioned disadvantages to have. The position of the turbine to the underwater mirror is drawn differently and the difference: in itself in the drawing it is irrelevant, since it is of the imaginary Depends on the height of the slope. The turbine can be placed @ so deep under the water level as the outflow energy of the outlet water allows, d. H. the bigger This is the outflow speed of the water, the higher the water can Flow below water level and the turbine is lowered accordingly. The lowering of the turbine depends, as mentioned above, on the existing one Water pressure or gradient. In the case of a small gradient, the trine only changes can be placed some distance below the water level, such as in Fig. r uni! 5 expressed wind. If the gradient is assumed to be higher, for example Fig. 7, .can the turbine be lowered already, because, as already_h 'pointed out, the outflow energy due to a higher gradient of the water larger and the turbine by the amount of this pressure head generated by the outflow energy can be set lower. It is supposed to be due to the different levels of lowering the turbine can be expressed that the slope and the dependent on it Water pressure is different. The turbine is housed in a housing, which the water .tight against .the inside of the turbine house. The case is made from for these reasons in a straight, curved or broken line at an angle, and can even, as will be explained later, also be laid horizontally in special cases will.

Die Erkenntnis, d'aß dem Wasser die Möglichkeit geboten sein muß, sich selbst mit geringstem Zwang auf den besten Strömungsverlauf einzustellen, gibt Veranlassung zum Einbau eines Kanals, der Aden Wasserstrahl allmählich möglichst stoß- und widerstandsfrei .in einer Kurve nach oben ablenkt. Der Kurvenkanal für das Abströmwasser ist gegen das Turbinenhaus wasserdicht abgeschlossen und mit seiner Anfangsöffnung durch die Turbinenauflagerung und Turbine wasserdicht abgedeckt, so daß das Turbinenhausinnere immer sauber und trocken .bleibt. Der Durchgang im Kurvenkanal ist derartig, daß selbst in seinem besonderen und engsten Querschnitt im Betriebszustand der Turbine von außen Luft in das Turbinengehäuse gelangen kann, unter der gleichzeitigen Vermeildung des Wasserrücklaufes in die Turbine bis zurAchse bei Abstellung. Diese wesentlichen Bedingungen werden dadurch erfüllt, daß in den Kurvenkanal bei seinem Tiefpunkt von oben eine Zunge, die zwecks Regelung verstellbar sein kann, undwelche auch durchVerlängerung der Turbinenwand nach unten gebildet werden kann, eingebaut wird.The realization that the water must be given the opportunity to to adjust to the best flow course even with the least amount of pressure Prompt for the installation of a canal, the Aden water jet gradually as possible shock and resistance-free. deflects upwards in a curve. The curve channel for the outflow water is sealed against the turbine house and watertight with his Initial opening covered by the turbine support and turbine watertight, so that the inside of the turbine house always remains clean and dry. The passage in the Curve canal is such that even in its particular and narrowest cross-section When the turbine is in operation, air can get into the turbine housing from the outside, while at the same time preventing the water from flowing back into the turbine up to the axis upon shutdown. These essential conditions are met by the fact that in the Curve channel at its lowest point from above a tongue, which is adjustable for the purpose of regulation can be, and which can also be formed by extending the turbine wall downwards can be installed.

Bei abgestellter Turbine ergibt sich die Wichtigkeit der genannten Zunge auch aus dein Folgenden Die Zunge liegt, wie bereits angegeben, mit ihrem unteren Ende tiefer als die Turbinenachse. Bei abgestellter Turbine steigt nun das Wasser jedenfalls zunächst bis zur Zunge, worauf diese die Trennung zwischen äußerer Atmosphäre und dem Turbinengehäuseinnern bildet. Das weitere Nachdrängen des Wassers verursacht im Innern des Gehäuses eine Luftverdichtung, da für luftdichten Abschluß des Turbinengehäuses gegen Turbinenhausraum Sorge getragen ist. Die Zunge und Kanalsohle sind so weit nach unten gerückt, daß ein Steigen des Wassers im Turbinengehäuse nicht bis zur Achse eintreten kann. Der Überdruck im Innern des Turbinengehäuses hält der außerhalb -der Zunge stehenden Wassersäule hei abgestellter Turbine -das Gleichgewicht. Das Vorstehende gilt nicht allein für Turbinengehäuse .des Erfindungsgedankens, sondern auch bei entsprechender Ausbildung des Kurvenkanals mit entsprechend darübergelagerter Zunge für die üblichen Gehäuse mit horizontaler Auflagerung, und es bleibt also bei den letzteren die Wirkung der Zunge ebenfalls bestehen.When the turbine is switched off, the importance of the above arises Tongue also from your following The tongue, as already stated, lies with hers lower end lower than the turbine axis. When the turbine is switched off, this increases In any case, water first up to the tongue, whereupon this separates the outer Atmosphere and the turbine housing interior forms. The further pushing back of the water causes air compression in the interior of the housing, as an airtight seal of the turbine housing against the turbine housing space is taken care of. The tongue and canal sole are moved down so far that the water in the turbine housing rises cannot enter up to the axis. The overpressure inside the turbine housing keeps the water column outside the tongue while the turbine is switched off Balance. The above does not only apply to turbine housings. but also with an appropriate training of the curve channel with corresponding superimposed Tongue for the usual housing with horizontal support, and so it remains in the latter the action of the tongue also exists.

Die Wirkung,der Zunge in ihrer 'besonderen Weise steht jedoch außer für die verschiedene Art der Turbinenauflagerung noch mit der Art der Kurvenkanäle, mit und ohne Stauwand, in engster Beziehung.The effect of the tongue in its' special way is beyond it for the different types of turbine support with the type of curve channels, with and without a barrier, in close relationship.

Vorausgehend wurde angegeben, daß die Zunge tiefer liegen muß als dieTurbinenachse. Je nach den Wasserverhältnissen, .die sich also nach Druckhöhe und Wassermenge richten, wird die Verlängerung des Kurvenkanals nach oben zu eine größere oder kleinere Höhe erreichen und zugleich die Gestaltung dergrundlegenden Kurve eine entsprechende werden. Die Höhe des Kurvenkanals ist nun bei abgestellter Turbine für die Wirkung der Zunge selbst wieder von Bedeutung. Bei gewisser Höhe des Kurvenkanals, also bei Kurvenkanal mit Rückstauwand, wird bei abgestellter Turbine das Wasser im äußeren Kurvenkanal verständlicherweise tiefer sein als der Unterwasserspiegel. Ist keine Rückstauwand vorhanden, so füllt sich bei abgestellter Turbine der äußere Kurvenkanal bis zum Unterivasserspiegel. Man wird also in letzterem Falle die Zunge tiefer ziehen müssen, wenn das Innere des Turbinengehäuses unter höherem. äußeren Druck steht und keine Überflutung der Turbine bis zur Turbinenachse erfolgen darf.It was previously stated that the tongue must be lower than the turbine axis. Depending on the water conditions, .that depends on the pressure height and adjust the amount of water, the upward extension of the curve channel becomes one Achieve greater or lesser height and at the same time design the basic Curve a corresponding one. The height of the curve channel is now switched off Turbine is again important for the action of the tongue itself. At a certain height of the curve channel, i.e. in the case of curve channel with a backwater wall, is when the turbine is switched off the water in the outer curve channel will understandably be deeper than the underwater level. If there is no backwater wall, the outer one fills when the turbine is switched off Curve canal to the underwater level. So in the latter case one becomes the tongue Have to pull deeper if the inside of the turbine housing under higher. outer The pressure is stable and the turbine must not be flooded up to the turbine axis.

Der entsprechende Zusammenhang zwischen Höhe der Turbinenachse, Zunge und Form des Kurvenkanals, mit oder ohne Rückstau, läßt es dann auch zu, nicht allein für abgeschrägte Turbinenauflagerung, sondern auch für Horizontalauflagerung der Gehäuse eine Überflutung zu vermeiden.The corresponding relationship between the height of the turbine axis, tongue and the shape of the curve channel, with or without backwater, then also allows it, not alone for beveled turbine support, but also for horizontal support of the Housing to avoid flooding.

Die Erfindung ist dargestellt in beiliegenden Zeichnungen. Es veranschaulicht: Abb. r Ansicht einer Turbine mit winkelförmiger Auflagerungsfläche, Abb. Z Ansicht einer Turbine mit kurvenförmiger Auflagerungsfläche, Abb. 3 Ansicht einer Turbine mit gerader und winklig aufsteigender Auflagerungsfläche, Abb. 4 Ansicht einer Turbine zeit vertikaler Au flagerungsfläche.The invention is illustrated in the accompanying drawings. It illustrates: Fig. R View of a turbine with an angled support surface, Fig. Z View of a turbine with a curved support surface, Fig. 3 View of a turbine with a straight and angled support surface, Fig. 4 View of a turbine time of vertical support surface.

Bei Abb. r, a, 3 und 4 sind Schnitte durch die angrenzende Umgebung mit verzeichnet. Abb. 5 zeigt Turbinenansicht entsprechend A'bb. 3 mit Schnitt durch Kurvenkanal und vorgesehene Stauwand mit Unterwasserspiegel.In Fig. R, a, 3 and 4 are sections through the surrounding area recorded with. Fig. 5 shows the turbine view according to A'bb. 3 with section through Curved canal and intended retaining wall with underwater level.

Abb. 6 gibt Schnitt a, b durch Kurvenkanal nach Abb. 5. Abb. 7 zeigt Turbinenansicht mit horizontaler Auflagerung und Kurvenkanal mit Unterwasserspiegel ahne Rüekstauwand.Fig. 6 shows section a, b through the curve channel according to Fig. 5. Fig. 7 shows a view of the turbine with a horizontal support and a curved channel with an underwater level ahne Rüekstauwand.

In -sämtlichen .Abbildungen ist der Oberwasserspiegel mit O. W. Sp. und der Unterwasserspiegel mit U. W. Sp. bezeichnet. Die Strömungsrichtung des Wassers, ist in Pfeilen angedeutet.In all of the illustrations the upper water level is marked with O. W. Sp. and the underwater level is designated U. W. Sp. The direction of flow of the water, is indicated in arrows.

In Abb. z ist a eine Turbine mit winkelförmiger Auflagerungsfläche, wobei b und c ;die beiden Winkelflächen Ader Auflagerung darstellen. Die Fläche b schließt sich an .die Kanalöffnung an. Der Kurvenkanal x hat als Sohle die Kurve d, e ist als Unterwasserspiegel anzusehen. Über dem Kurventiefpunkt d ist die Zunge f .gelagert. Die Zunge f ist als Fortsetzung der Turbinenhausmauer g ge-,d@acht. Es kann aber auch ebensogut die Zunge von einem Teil des Turbinengehäuses oder von einem Teildes Fundaments oder Rahmens gebildet sein. In besonderen Fällen wird man unter Weglassung der Zunge und der Kurvenform des Kanals, den Kanal horizontal lassen. An die Turbinenhausmauer g schließt sich horizontal das Fundament 1z der Turbine an, welche ihrerseits Aufstellung im Turbinenhausraum i hat.In Fig.z, a is a turbine with an angular bearing surface, where b and c; the two angular surfaces represent a bearing. The surface b adjoins the channel opening. The curve channel x has curve d as the bottom, and e is to be regarded as the underwater level. The tongue f is supported above the curve low point d. The tongue f is a continuation of the turbine house wall g ge, d @ eight. However, the tongue can just as well be formed by part of the turbine housing or by part of the foundation or frame. In special cases, omitting the tongue and the curved shape of the canal, the canal will be left horizontal. The turbine house wall g is horizontally adjoined by the foundation 1z of the turbine, which in turn is set up in the turbine house space i.

In Abb. 2 ist wiederum ca die Turbine mit kurvenförmiger Auflagerungsfläche k. Es sind auch hier wieder d .die Kurve des Kurvenkanals, f die Zunge, g,die Wand, h das Fundament und i der Turbinenhausraum, n der Kurvenkanal.In Fig. 2 the turbine with a curved support surface k is again approx. Here, too, there are d. The curve of the curve channel, f the tongue, g, the wall, h the foundation and i the turbine house space, n the curve channel.

Die Bezeichnungen .bei Abib.3 sind die gleichen wie in Abb, r und 2;,die schräge Auflagerungsfläche ist mit L bezeichnet.The designations in Fig. 3 are the same as in Fig, r and 2;, the inclined support surface is labeled L.

Abb. q. setzt die Turbine vertikal an die Wand.Fig.q. places the turbine vertically on the wall.

In den Abb. r, 2, 3, q. ist der Kurvenkanal von der Turbinenauflagerungsfläche bis zum Ende der Zunge als geschlossener Kanal zu betrachten. Das äußere Kanalstück ist offen. Das Wasser ist in Strömungslinien gezeichnet, die in gleicher Weise wie -die Kurvensohllinien verlaufen. Die Zungen selbst sitzen, wie bereits angegeben, ungefähr oberhalib des Kurventiefpunktes, lassen jedoch noch freien Raum zwischen dem unterenZungenpunkt und der oberen Strömungslinie. Es ist dies der Zustand bei laufender Turbine, bei dem also :das Wasser von der Turbine fort nach außen strömt. Der Kanal zieht ohne Kurve und auch horizontal ab bei geringen Gefällen, weil hierbei nur minimales Ansteigen des Wassers eintritt. Die Zunge fällt hierbei weg.In fig.r, 2, 3, q. is the curve channel from the turbine bearing surface to be regarded as a closed channel up to the end of the tongue. The outer channel piece is open. The water is drawn in stream lines that are in the same way as -the curve base lines run. The tongues themselves sit, as already stated, approximately above the bottom of the curve, but still leave free space between the lower tongue point and the upper flow line. This is the condition at running turbine, in which: the water flows away from the turbine to the outside. The canal pulls off without a curve and also horizontally on small slopes, because here only a minimal rise in water occurs. The tongue falls away.

Abb. 5 zeigt eine Turbine a nach Abb. 3. Der Kurvenkanal n erfährt hierbei eine Verlängerung( zu einer Stauwand o, über welche das Wasser zum Unterwasserspiegel p gehoben wird; Zunge f ist die Verlängerung der Turbinenhauswand g des Hausinnern i. Der Kanal n ist von der Auflagerungsfläche l bis zur Zunge f wiederum geschlossen und von da an als offen gezeichnet. Seitlich des äußeren Kanals sind Wände q bis über den Unterwasserspiegel hinaufgeführt. Fig. 5 shows a turbine a according to Fig. 3. The curved channel n is lengthened (to a retaining wall o, over which the water is raised to the underwater level p; tongue f is the extension of the turbine house wall g of the house interior i. The channel n is again closed from the support surface l to the tongue f and drawn as open from then on. To the side of the outer channel, walls q are led up to above the underwater level.

Albb. 6 zeigt den Schnitt durch den Kurvenkanal nach Abb. 5.Albb. 6 shows the section through the curve channel according to Fig. 5.

Abb. 7 gibt eine Turbine mit horizontaler Auflagerungsfläche r wieder. Der Kurvenkanal ist wiederum bis zur Zunge f geschlossen. Der Übergang des Kurvenkanals zum Unterwasserspiegel p erfolgt ohne Unterbrechung, also ohne Einsetzen einer Rückstauwand.Fig. 7 shows a turbine with a horizontal bearing surface r. The curve channel is in turn closed up to tongue f. The transition of the curve channel to the underwater level p takes place without interruption, i.e. without the insertion of a backwater wall.

Bei Inbetriebsetzung der Turbine wird das (erste) Abwasser aus Odem Turbinenlaufrad etwas Luft aus .dem Gehäuseinnern mitreißen; die außerhalb der Zunge im aufsteigenden Abwasserkanal stehende Wassersäule wird mit Luftblasenvermischt, dadurch -spezifisch leichter, beginnt zu steigen und, von dem nachströmenden Abwasser der Turbine unterstützt, wird so allmählich der Betriebszustand erreicht. Der ganze Vorgang der Inbetriebsetzung,der Turbine vollzieht sich also ähnlich wie die bekannte Arbeitsweise der Mammutpumpe. Nun kann aber der Fall eintreten, ,daß zuviel Luft aus Odem Gehäuse mit fortgerissen wird und sich dadurch das Gehäuse voll Wasser saugt. Um dies zu verhindern, wird bei Inbetriebsetzung der Turbine in bekannter Weise Luft in Idas Gehäuseinnere eingelassen oder eingedrückt, oder es kann dem Betriebswasser .in der Zulaufrohrleitung Luft beigemischt werden, bis die Turbine den normalen Betriebszustand erreicht hat.When the turbine is started up, the (first) wastewater is made from Odem Turbine impeller pull some air out of the inside of the housing; those outside the tongue water column standing in the ascending sewer is mixed with air bubbles, thus -specifically easier, begins to rise and, from the inflowing sewage supported by the turbine, the operating state is gradually reached. The whole The process of starting up the turbine is carried out in a similar way to the known one How the mammoth pump works. But now it can happen that there is too much air from the breath housing is swept away and the housing is full of water sucks. In order to prevent this, the turbine is known when the turbine is started up Air is let in or pushed into Idas case interior, or it can be the Process water. Air can be added to the inlet pipe until the turbine has reached normal operating status.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Turbine system, characterized in that the Turbine housing wholly or partially under the underwater level at the opening of the underwater canal sloping (straight, curved or broken) or horizontally is besieged.

2. Turbine system according to claim r, characterized in that the Underwater canal for gradual guidance that is as free of shock and resistance as possible of the water jet is formed in the shape of a curve according to flow lines and in the channel from above. down downwards approximately above the curve low point of the sole a (adjustable or fixed) tongue (f) is arranged.