DE3837789A1 - Kreisfoermiger sandfang fuer kleinere und mittlere wasserkraftanlagen mit tangentialem zulauf und zentripetalem abzug des reinwassers (zyklon-sandfang) - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sandfang vornehmlich für mittlere und kleinere Wasserkraftanlagen, der den Eintritt von Geschiebe und Sedimenten in die Triebwasserleitung (Rohrleitung oder offener Kanal) und damit eine Schädi­ gung der Turbinen oder mechanischen Anlageteile durch Verschleiß infolge des Sandes vermeiden soll.

Kennzeichen der üblichen Sandfänge ist, daß durch eine Verringerung der ho­ rizontalen Strömungsgeschwindigkeit «0,3 m/sec das Sandkorn infolge der vertikalen Sinkgeschwindigkeit, die von der Korngröße, der Form und dem spezifischen Gewicht abhängig ist, nach dem Durchlauf einer gewissen Strecke am Boden des geraden Sandfanges angelangt ist, so daß das sandfreie Be­ triebswasser an der Oberfläche in Strömungsrichtung über einen Überfall abge­ zogen werden kann.

Die Auslegung eines Sandfanges erfolgt in der Regel daher für einen kritischen, d. h. für die Anlage kennzeichnenden Korndurchmesser des Geschiebes. Nun ist die Kornzusammensetzung des Geschiebes (Sieblinie), sowie der Feststoffgehalt des Betriebswassers sehr stark von der Wasserführung, den geologischen und morphologischen Verhältnissen der Anlage abhängig. Ebenso sind für die Länge und Größe eines geraden Sandfangbeckens von den örtlichen Gegebenheiten und damit von der Kostenseite her Grenzen gesetzt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß das Betriebswasser in dem Zyklonsandfang durch den tangentialen Zulauf in eine Drehbewegung versetzt wird und die Feststoffe je nach Zusammensetzung sich auf einer flacheren oder steileren spiralförmigen Bahn nach unten bewegen. Die Festteilchen haben dabei zunächst die Tendenz bei dem tangentialen Zufluß infolge der Massen­ trägheit sich am äußeren Rand des Zylinders anzusammen. Die bei Zyklonab­ scheidern vor allem wirkende Fliehkraft spielt in diesem Falle eine unterordne­ te Rolle.

In der Abwassertechnik sind runde Absetzbecken mit tangentialem Zulauf be­ kannt. Hierbei geht es in erster Linie um das Absetzen von Feinstteilen und kolloidalen Schlämmen, die bei Wasserkraftanlagen weniger stören.

Ebenso sind in der Verfahrenstechnik Zyklone meist in geschlossener Ausfüh­ rung bekannt, die auf dem Prinzip der Zentrifugalabscheidung beruhen. Diese Ausführungen weisen eine wesentlich höhere Zuströmgeschwindigkeit auf und damit einen relativ hohen Druckverlust.

Als einzige bei Wasserkraftanlagen bekannte Ausführung eines Rundsandfanges wurde bei einem Seminar des Oskar v. Miller Institutes München (Bericht Nr. 35 1977) über die der Anlage Sizir von Prof. Kazim Cecen berichtet.

Bei dieser Anlage in der Türkei ist der Rundsandfang für grobes Geschiebe zur Entlastung des eigentlichen geraden Langsandfanges vorgeschaltet. Dabei ist der Boden des runden Sandfanges eben und enthält in der Mitte eine Öffnung für den Spülstrom. Das somit vorgereinigte Betriebswasser wird über eine Schwelle (unvollkommener Überfall) und eine Beruhigungseinrichtung den 2 Längssandfangbecken zugeführt.

Nachfolgend sind prinzipmäßige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher be­ schrieben:

Fig. 1 zeigt im Aufriß und Grundriß die erfindungsgemäße Anordnung. Der rechteckige Zuleitungskanal (1) mit der vertikalen Schwenkklappe (1 a) zur Her­ stellung der Rotationsgeschwindigkeit mündet tangential in den im unteren Teil konischen Rundsandfang (2). Der Neigungswinkel beträgt <10°. Der zylindri­ sche Reinwasserbehälter (3) mit Überfallringkante (4) und Reinwasserablauf (5) wird durch schräggestellte Stützrippen (6) gehalten. Diese Rippen sind so ausgebildet, daß sich keine Ablagerungen festsetzen können und die Rotation des Betriebswassers nicht wesentlich abgebremst wird. Die Spülschütze (7) kann als Innenzylinderschütze oder zweiteilige Außenzylinderschütze ausgebildet sein, wobei die Zylinderschütze auch horizontal zweiteilig für einen Teilhub ausgeführt werden kann. Der Antrieb erfolgt über eine Zugstange. Ausfüh­ rungsvarianten für kleine Anlagen ohne Stützrippen sind mit Abstützung des Behälters (3) über ein mit kreuzförmigen Rippen verstärktem Rohr möglich. Der Spülkanal (8) kann um die vertikale Achse als Bogen mit horizontalem Schenkel an die örtlichen Verhältnisse angepaßt werden.

Der wesentliche Vorteil des Zyklonsandfanges liegt in der gegenüber einem Langsandfang geringeren Entwicklung in der Länge. Die hierfür erforderliche größere Tiefenentwicklung ist in gebirgigem Gelände häufig leichter zu ver­ wirklichen, als eine größere Längenentwicklung. Für kleine Anlagen kann hier mit vorgefertigten Teilen z. B. aus Stahlblech, die gleichzeitig einen Teil der Schalung darstellen, gearbeitet werden.

Claims (5)

1. Kreisförmiger Sandfang für kleinere und mittlere Wasserkraftanlagen mit tangentialem Zulauf und zentripetalem Abzug des Reinwassers für wechselnde Wasserführung mit unterschiedlicher Kornzusammensetzung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit unabhängig von der Geschwindigkeit im Zuführungskanal (1) durch eine um eine vertikale Achse drehbare Klappe (1 a) auf der Innenseite des Zuführungskanals durch Veränderung des Durchfluß­ querschnittes eingestellt werden kann und die Sandkörner je nach Korngröße sich auf einer steileren oder flacheren Sinkspirale am Grund des konischen Absatzbeckens mit einem Neigungswinkel <10° absetzen.

2. Kreisförmiger Sandfang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im unteren konischen Teil des Absatzbeckens sich ansammelnden Sedimente über einen mit einer Zylinderschütze versehenen Spülauslaß kontinuierlich oder in­ termittierend abgeführt werden.

Die Drehgeschwindigkeit kann nach Anspruch 1 unabhängig von der Geschwin­ digkeit im Zulaufkanal durch eine verstellbare Klappe eingestellt werden oder durch den Wegfall der Klappe (1 a) der Zuströmgeschwindigkeit im Zuström­ kanal entsprechen.

3. Kreisförmiger Sandfang nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußrichtung des Spülstromes unabhängig von der Zuflußrichtung über einen um eine vertikale Achse gedrehten Krümmer nach jeder Richtung möglich ist.

4. Kreisförmiger Sandfang nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinwasser über eine kreisförmige Überfallkante zentripetal in ein zylindrisches Sammelbecken mit Konus fällt und über einen horizontalen Ab­ flußstutzen durch den Behälter des Rundsandfangs (2) ebenfalls in jede Rich­ tung nach außen weitergeleitet werden kann.