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Überflutbares Unterwasserkraftwerk für Flußläufe Es ist ein überflutbares
Unterwasserkraftwerk für Flußläufe in einem ortsfesten, mit einem beweglichen Wehraufsatz
versehenen Wehrkörper bekannt, bei dem von der Erkenntnis ausgegangen ist, daß die
günstigste Wasserkraftausnützung eines Flußlaufes o. dgl. dadurch erzielt wird,
daß die zu betreibenden Turbinen gefälls- und leistungsmäßig im Vergleich zu den
sog. Großkraftanlagen in solche verhältnismäßig kleiner Leistung aufgeteilt sind
und in einer Vielzahl als in Wehrkörper eingebaute Unterwasserkraftwerke in dem
Flußlauf angeordnet werden. Bei diesen bekannten Unterwasserkraftwerken sind in
dem den Aufstau bewirkenden Wehrkörperbauwerk die Turbineneinlaufkammern, Saugrohre
und Wasserkraftmaschinen angeordnet. Die Grundablässe, die zweckmüßigerweise einzelnen
Turbinen oder Turbinengruppen zugeordnet sind, werden von dem Wehrbau ebenfalls
mitgebildet, und die Bedienungsmittel der Betriebsvorrichtungen des Unterwasserkraftwerkes
sind in das Innere des Wehrbauwerkes verlegt. Ferner ist die zwischen den Ufern
liegende Wehranlage, unter Vermeidung von den Wasser= Spiegel überragenden Wehraufbauten,
überflutbar eingerichtet, derart, daß sie bei Hochwasserentlastung oder zur Tarnung
gegen Fliegersicht ohne Störung des Betriebes überströmt werden kann. Die zur Wasserkraftausnutzung
vorgesehenen Maschinensätze sind wasserdicht gekapselte Rohrturbinen mit elektrischen
Stromerzeugern, die im Wehrkörper parallel zur Fließrichtung des Triebwassers- nebeneinander
angeordnet sind. Derartige wasserdicht gekapselte Rohrturbinen wird man aber nur
dort verwenden, wo die Abmessungen der zu jedem Maschinensatz gehörenden elektrischen
Maschine verhältnismäßig klein sind. Diese Forderung ist dadurch bedingt, daß das
Kapselgehäuse, das
die elektrische Maschine aufnimmt, innerhalb
des Triebwasserführungsrohres liegt und somit der Führung des Triebwassers beeinflußt.
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Bei Turbinensätzen ist es an sich bekannt, den Außenkranz des Turbinenlaufrades,
der einen Teil des Wasserführungsrohres bildet, als Träger der umlaufenden Pole
einer elektrischen Maschine zu benutzen. Es hat jedoch bislang die Erkenntnis der
zweckmäßigen Verwertung dieser Anordnung insbesondere für den Betrieb von Unterwasserkraftwerken
gefehlt.
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Gemäß der Erfindung ist der Aufbau eines überflutbaren Unterwasserkraftwerkes
für Flußläufe mit den vorbeschriebenen Merkmalen daher so getroffen, daß für die
Ausnutzung der Wasserkraft Turbinenaggregate in das Wehrbauwerk eingebaut sind,
bei denen die umlaufenden Pole der zugehörigen elektrischen Maschinen von den den
einen Teil jedes Triebwasserführungsrohres bildenden Turbinenlaufradkränzen getragen
werden.
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Dadurch, daß man bei der Anordnung der elektrischen Maschine nicht
mehr an die Verwendung eines diese vollständig kapselnden Gehäuses gebunden ist,
das innerhalb des Triebwasserführungsrohres liegt, können Abtnessungen für die zur
Wasserkraftausnutzung dienenden Maschinensätze gewählt ,werden, die die Ausnutzung
selbst größter Flußläufe und großer Staustufen wirtschaftlich gestalten. Ein besonderer
Vorteil ist noch darin zu sehen, daß alle zu der elektrischen Maschine gehörenden
Teile gut von außen zugänglich sind und somit leicht überwacht werden können. Auch
im Falle von Ausbesserungsarbeiten kommt der leichten Zugänglichkeit -der Teile
der elektrischen Maschine besondere Bedeutung zu.
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Die aus Turbinen und elektrischen Maschinen bestehenden Maschinensätze
sind von einem begehbaren, überflutbaren Raum umgeben. Dabei ist es für die Anordnung
des Ständers der elektrischen Maschine besonders zweckmäßig, daß das Triebwasserführungsrohr
den Innenraum des Wehrkörpers durchsetzt und der feststehende Führungsrohrteil Träger
des Ständers der elektrischen Maschine ist. Die Verbindung zwischen dem Ständer
und den Bauteilen des oberwasserseitigen Triebwasserführungsrohrs erfolgt in zweckmäßiger
Weise über einen Tragstern.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen der Zeichnung
dargestellt, und zwar zeigen: Abb. z die Verwendung eines außenverzahnten Laufradkranzes
für den Antrieb der zur Wasserkraftausnutzung dienenden Maschine, Abb. 2 die Benutzung
des Laufradaußenkranzes als Träger der umlaufenden Pole einer dem Kranz unmittelbar
zugeordneten elektrischen Maschine.
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Die Laufschaufeln a einer Turbine sind Träger des Außenkranzes b,
der als außenverzahnter Körper ausgebildet ist. Das Ritzel c ist auf der Welle d
des nicht dargestellten angetriebenen, innerhalb des Wehrkörperhohlraumes liegenden
Generators angeordnet. Zur Verhinderung des Durchtrittes von Wasser an den Stoßstellen
zwischen b und c oder b und f ist der Kranz b an seinen Stirnseiten
so ausgebildet, daß er mit den Flanschen der Führungsrohrstücke e und f Labyrinthdichtungen
ergibt. Die einzelnen Labyrinthe dienen noch zusätzlich als Fangkammern für das
durchtretende Wasser. Der Kranz b, durch den das Triebwasser hindurchströmt, bildet
ein Stück des Triebwasserfiihrungsrohres g. Die Schaufeln a und damit der Kranz
b werden von der Turbinenwelle getragen, deren Lager h innerhalb des Gehäuses i.
liegen und dadurch gegen das strömende Wasser geschützt sind. Das Gehäuse i wird
gegenüber dem Triebwasserführungsrohr durch die Leitschaufeln k abgestützt und gehalten.
Die Halteteile können auch in der Längsrichtung des Führungsrohres beiderseits des
Turbinenlaufrades angeordnet sein. Zusätzliche Leitschaufeln l können von außen
verstellt werden. Der ganze Maschinensatz ist innerhalb des den Aufstau für das
Triebwasser bewirkenden Bauwerkes angeordnet.
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In Abb. 2 wird der Maschinensatz von der Turbine a, der elektrischen
Maschine an, o
und dem Lagergehäuse i gebildet. Die Arme p wirken als
Tragsterne und stützen den Ständer o der elektrischen Maschine gegenüber dem Führungsrohr
g für das Triebwasser ab. Die umlaufenden Pole in der elektrischen Maschine sind
an dem Laufradschaufelkranz b angeordnet. Der Dichtungskörper s wird durch den Druck
des Triebwassers gegen die Stirnseite des Laufradschaufelkranzes b gepreßt. Die
elektrische Maschine weist Schleifringe zz auf und ist in dem Hohlraum q des zum
Wasseraufstau dienenden Bauwerkes so angeordnet, daß jeder Teil bequem erreichbar
von dem Hohlraum aus überwacht werden kann. Der Deckel r schließt den Hohlraum q
und damit die in ihm angeordneten Maschinenteile wasserdicht ab, so daß auch durch
das Überfluten der Anlage die Betriebsbereitschaft nicht beeinflußt wird.
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Bei besonders großen Abmessungen des Ständers o der elektrischen Maschine
kann an diesem noch innerhalb des Hohlraumes des Wehrkörperbaues ein Begehsteg vorgesehen
sein.
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Auch die Betriebsüberwachung der im Wasserlauf liegenden Lager des
Turbinenlaufrades
b kann von dem Hohlrauen q erfolgen, wenn man
die Zuführung der dazu erforderlichen Überwachungsleitungen o. dgl. in die hohl
ausgebildeten, feststehenden Leitschaufeln k oder in die besonders angeordneten
Haltestreben der Turbinenwelle verlegt.