-
Wehrkraftünlage, hei der die Regelorgane für die Stauhaltung zwischen
Kraftwerkspfeilern angeordnet sind Es sind Wehrkraftanlagen bekannt, bei denen die
Maschinensätze für die Energieumformung im Pfeiler eingebaut sind. Die Pfeiler bilden
den Turbineneinlauf, und die aus Turbine und elektrischem Stromerzeuger bestehenden
Maschinensätze sind in Maschinenräumen der Pfeiler angeordnet. Für die Beherrschung
des Hochwassers muß bei vorbestimmtem Durchflußquerschnitt zwischen den Pfeilern
die Gesamtlänge der Kraftanlage, durch die Pfeilerbreite bestimmt, vergrößert werden,
was gleichbedeutend mit einer Verbreiterung des Flußbettes ist. Bei überflutbaren
Wehrkraftwerken bildet der Wehrkörper auf seiner ganzen Länge einen Hohlkörper,
in dem die Maschinensätze angeordnet sind. Dabei kommen von der bisherigen Bauform
abweichende Sonderkonstruktionen für die Maschinensätze zur Verwendung, und es hat
sich gezeigt, daß die Gefahr eines Wassereintritts in den Wehrkörperhohlraum und
damit die Möglichkeit des Ersaufens der Kraftwerksanlage gegeben ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer frei durchflutbaren
Wehrkraftanlage die für die seitliche Führung der zur Regelung der Stauhaltung vorhandenen
Organe, wie solche z. B. von Doppelschützen gebildet sind, angeordneten Wehrpfeiler
in günstigster Weise als Kraftwerkspfeiler zu benutzen. Erfindungsgemäß ist dieser
Aufgabenstellung dadurch entsprochen, daß die für den Einbau von Maschinensätzen
bestimmten Pfeiler mit Aussparungen versehen sind, die den Pfeiler quer durchsetzen.
In diese Aussparung
ist die Turbine eines Maschinensatzes eingesetzt,
und es bildet die Aussparung einen allseitig freien, offenen Triebwasserzulauf für
die Turbine. Damit kommt die Anordnung eines besonderen, von dem Pfeiler zu bildenden
Einlauftrichters od. dgl. in Fortfall, und es braucht bei der Bemessung der Pfeilerbreite
keine besondere Rücksicht auf die Gestaltung eines Maschinenraumes genommen zu werden.
Die Pfeilerkrone liegt bei jeder Stauhöhe über dem Oberwasserspiegel. Die Turbinenwelle
ist in einem von dem Pfeiler gebildeten Rohr oder oben offenen Schacht an der Pfeilerkrone
herausgeführt, und es kann entweder unter Zwischenschaltung eines Getriebes oder
in direkter Zuordnung als oberer Schachtabschluß der zu dem Maschinensatz gehörende
elektrische Stromerzeuger angeordnet sein. Dabei ist es gleichgültig, ob der Stromerzeuger
in den oben entsprechend erweiterten Schacht eingesetzt ist, ob er über dem Schacht
oder Wellenrohr auf die Pfeilerkrone oder auf eine die Pfeiler untereinander verbindende
Brücke aufgesetzt ist, oder ob er unter Benutzung eines Winkel- oder Stirnradgetriebes
neben oder über dem Schacht steht. Dadurch, daß die Aussparung des Pfeilers, in
die die Turbine eingesetzt ist, eine den Pfeiler durchsetzende Öffnung bildet und
der Ein- und Ausbau der Turbine durch diese Öffnung erfolgen kann, braucht der Pfeilerschacht
nur einen für das Einsetzen oder Ausbauen der Turbinenwelle geeigneten Durchmesser
zu haben, der mindestens dem Durchmesser des Laufradnabenkörpers entspricht.
-
Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung einer Wehrkraftanlage ist ein
allseitig offener Triebwasserzulauf für die Turbine vorhanden, und es bestimmt sich
aus diesem Merkmal der besondere Vorteil, daß die Breite des Pfeilers für die Aufnahme
eines Maschinensatzes kleiner als der Durchmesser des Stützschaufelringes sein kann.
-
Zum wasserdichten Abschluß des Pfeilerschachtes gegenüber der die
Turbine aufnehmenden Pfeileraussparung und damit gegenüber dem Triebwasserraum sind
beiderseitig an den Leitraddeckel schalenartige Gehäuseteile angesetzt, die sich
dicht an den Pfeiler anschließen und eine abgedichtete Verbindung zwischen dem Schacht
und dem Leitraddeckel als oberen Turbinenabschluß bilden.
-
Durch den wasserdichten Abschluß des Pfeilerschachtes gegenüber dem
Triebwasserraum der Turbine ist der Schacht bei jeder Stauhöhe des Wehres begehbar,
was für die Betriebsüberwachung der Anlage von großem Vorteil ist. Für das Begehen
des Schachtes kann, insbesondere dann, wenn der Schacht nach oben durch den Stromerzeuger
abgeschlossen ist, ein zusätzlicher Schacht im Pfeiler vorhanden sein, der als Nebenschacht
über der Turbine in den Hauptschacht mündet. Wenn es zweckmäßig und erforderlich
ist, können auch im Pfeiler mehrere solche Nebenschächte angeordnet sein. Durch
einen solchen Nebenschacht kann das Personal jederzeit von der Pfeilerkrone aus
zu der Turbine, insbesondere zu dem Leitraddeckel, gelangen und den Betriebszustand
der Anlage überwachen. Von Vorteil ist es, wenn in diesem Nebenschacht die Bedienungsmittel
für den Maschinensatz, z. B. der Leitschaufelverstellantrieb, angeordnet sind. Auch
bei der Durchführung von Kontroll- oder LJberholungsarbeiten an der Turbine können
diese von einem solchen Nebenschacht aus vorgenommen werden. Es können jedoch auch
Turbinenkonstruktionen Verwendung finden, bei welchen auch der Leitraddeckel unter
Wasser liegt und die dadurch während des Betriebes nicht zugänglich sind.
-
Für größere Arbeiten werden beiderseitig an dem Pfeiler bogenförmige
Dammbalken angesetzt, die in Führungsnuten des Pfeilers eingreifen und den gegenüber
der Pfeilerbreite vorstehenden Schützschaufelring mit genügend Montagezwischenraum
gegenüber dem Stau bogenförmig umspannend abschließen. Diese Dammbalken werden nach
dem Entleeren des damit abgeschlossenen Montageraumes zufolge ihrer Bogenform durch
den Druck des Stauwassers fest in die von dem Pfeiler gebildeten Führungsnuten gepreßt,
was von besonderem Vorteil für den sicheren Abschluß des Montageraumes ist. Zweckmäßig
ist es, für die bogenförmigen Dammbalken Hohlkonstruktionen zu benutzen, die nach
ihrem Einschwimmen an der Einsatzstelle durch Anfüllen mit Wasser abgesenkt werden.
Für das Abnehmen der Dammbalken werden die Wassereinlässe verschlossen, und nach
dem Entleeren des Dammbalkenhohlraumes können die Dammbalken vermittels ihres eigenen
Auftriebes leicht entfernt werden. Von Vorteil ist es, in einem der Dammbalken eine
Lenzpumpe anzuordnen.
-
Der in bekannter `'eise erforderliche Turbinenrechen muß bei der Anordnung
nach der Erfindung dem Turbinenleitrad auf seinem ganzen Umfang vorgeordnet sein.
Als ein besonderes Erfindungsmerkmal ist der Turbinenrechen von einem Ringzylinder
gebildet, der je nach der Ausführungsart der Turbine z. B. zwischen dem Leitraddeckel
und der Laufradkammer angeordnet sein kann oder vor der Turbine von dem diese umgebenden
Baukörper getragen wird. Auch der Stützschaufelring der Turbine kann Träger des
Zylinderrechens sein. Für die Rechenreinigung ist der Zylinderrechen um seine Mittelachse
drehbar auf Rollen gelagert angeordnet, und er kann für seine Drehung maschinell
angetrieben werden. Um eine betriebssichere Bewegung zu gewährleisten, wird man
den Antrieb als über den Rechenumfang verteilten Mehrpunktantrieb ausbilden. Zweckmäßig
ist dabei die Verwendung von sich gegenüberliegend am Rechen angreifenden Drehzwillingen.
Die Reinigung des drehbaren Zylinderrechens erfolgt mittels einer Reinigerharke,
die in einem dazu vorgesehenen Schacht des Pfeilers geführt ist. Dieser Schacht
ist an der Pfeilerkrone offen, und er ist an die Pfeileraussparung, in welcher die
Turbine angeordnet ist, angeschlossen. Im Bereich des Rechens verläuft die Führungsbahn
für die Harke parallel zu den Rechenstäben, und es wird das Rechengut mit der Harke
in bekannter Weise abgekämmt. Beim Hochziehen der Harke befördert diese das Rechengut
durch den Führungsschacht in einen Sammelbehälter an der Pfeilerkrone. Wie bei «'asserkraftanlagen
üblich, wird man auch in diesem Falle die Rechenreinigungsmaschine verfahrbar an
der Pfeilerbrücke od. dgl.
anordnen, damit sie, je nach Bedarf,
bei einer der vorhandenen Turbinen zum Einsatz kommen kann.
-
Die an eine feste Führungsbahn gebundene Reinigerharke kann nur einen
durch die Harkenbreite bestimmten Teil des Rechenumfanges abkämmen. Zur Reinigung
des ganzen Rechens wird dieser absatzweise jeweils um ein der Harkenbreite entsprechendes
Stück gedreht, bis der ganze Umfang abgekämmt ist. Es ist selbstverständlich auch
möglich, den Rechen z. B. für das Reinigen bestimmter Rechenabschnitte durch Drehrichtungsumkehr
zu verstellen. Auch kann er für die günstige Führung der Reinigerharke oder aus
anderen Gründen an Stelle der Zylinderform eine konische, insbesondere eine sich
nach oben erweiternde Form besitzen.
-
Der Rechen kann auch zur Zerstörung von evtl. sich bildenden Luftschläuchen
benutzt werden, indem man ihn zeitweise mittels seines maschinellen Antriebes, erforderlichenfalls
mit wechselnder Drehrichtung, rotieren läßt.
-
Die Regelorgane für die Stauhaltung können N an verschiedener Ausführungsart
sein. Vorteilhaft ist es, in bekannter Weise zwischen den Pfeilern Schützentafeln
anzuordnen, die für ihre Verstellung von der Pfeilerkrone oder von der die Pfeiler
verbindenden Brücke aus angetrieben werden. Die Abführung von Geschiebe kann bei
der Anordnung von Doppelschützen in dem Raum unterhalb der Turbine durch Öffnen
der unteren Schütze erfolgen. Eis und Geschwemmsel wird durch Absenken der oberen
Schütze mit dem Überfallwasser abgeführt. In Katastrophenfällen kann durch Öffnen
der oberen und unteren Schütze der gesamte Durchströmquerschnitt freigegeben werden.
-
Für Überholungsarbeiten an der Staueinrichtung werden ober- und unterwasserseitig
an den Pfeilern geführte Dammbalkenverschlüsse eingesetzt. Insbesondere bei großen
Spannweiten ist es von Vorteil, als oberwasserseitigen Dammbalkenverschluß in gleicher
Weise wie für den Abschluß des Turbinenraumes bogenförmige Dammbalken zu verwenden.
Es können mehrere solche bogenförmige Dammbalken der Länge nach aneinandergesetzt
sein, wobei selbstverständlich die aneinandergesetzten Dammbalken mit Führungen
und unter Zwischenschaltung von bekannten Dichtungen sich gegeneinander abstützen.
Auch in diesem Falle wirkt der stauseitige Wasserdruck durch die Bogenform der Dammbalken
vorteilhaft dadurch, daß die Balken mit Spannung aneinander und gegen ihre Führung
an den Pfeilern gepreßt werden. Auch diese Dammbalken können z. B. unter Verwendung
besonderer Hebezeuge eingeschwommen werden.
-
Es ist bei dem erfindungsgemäßen Aufbau der Wehrkraftanlage von besonderem
Vorteil, daß Turbinen und elektrische Stromerzeuger normaler, bewährter Ausführungsart
zur Verwendung kommen, und es ist gleichgültig, ob es sich um Kaplanturbinen mit
beweglichen bzw. mit festen Laufrädern (Propellerturbinen) oder um Francisturbinen
handelt.
-
In den Abbildungen der Zeichnungen ist eine Wehrkraftanlage nach der
Erfindung als Ausführungsbeispiel dargestellt. Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch
den Pfeiler mit eingebautem Maschinensatz, Abb. 2 einen Pfeilerquerschnitt und Abb.
3 einen Ausschnitt, der den Fluß quer durchsetzenden Wehrkraftanlage mit geschnittenen
Pfeilern in Draufsicht.
-
Der Pfeiler I bildet den Schacht i9 mit der den Pfeiler quer durchsetzenden
Aussparung 20 für den Einbau der Turbine T. Die Turbine T wird von
dem Bauwerksvorsprung 23 des Pfeilers getragen. 2 ist der N abenkörper des Turbinenlaufrades,
3 der Leitraddeckel und 22 der Stützschaufelring. Dem Stützschaufelring 22 ist mit
entsprechendem Abstand der Zylinderrechen 6 vorgeordnet. Dieser Rechen 6 ist auf
Rollen io drehbar gelagert, und er kann mittels des Motorantriebes über den gezahnten
Ring 12 um seine Mittelachse in der einen oder anderen Drehrichtung rotierend bewegt
werden. Eine solche Bewegung kann z. B. für die Zerstörung von sich etwa zufolge
des offenen Turbineneinbaues bildenden Luftschläuchen erfolgen, oder es wird der
Rechen absatzweise für seine Reinigung mittels der Harke 8 gedreht. Die Harke 8
ist auf Rollen vierfahrbar an den Schienen 24 in dem Schacht 7 geführt. Sie wird
in bekannter Weise von einem an der die Pfeiler I, 1I usw. verbindenden Brücke B
für den Einsatz an verschiedenen Stellen vierfahrbaren Rechenreinigerwagen aus angetrieben
und bedient. Das abgekämmte Rechengut wird mittels der Harke in dem Schacht 7 hochgezogen
und in den Rechengutsammelwagen 9 durch Kippen um etwa i8o° entleert. Zusätzlich
zu dem Rechenreinigerschacht 7 ist noch ein Begehschacht 21 von dem Pfeiler I mitgebildet.
Dieser Schacht 21 mündet oberhalb der Turbine T in den Schacht i9, und er ist gegenüber
dem Triebwasser durch den Leitraddeckel 3 und die sich beiderseitig an den Pfeiler
I anschließenden ,Gehäuseschalen 4 abgeschlossen. Die Gehäuseschalen 4 sind dichtend
auf den seitlich gegenüber der Pfeilerbreite vorstehenden Teil des Leitraddeckels
3 aufgesetzt und sie schließen sich schalenartig an die seitlichen Pfeilerwandungen
dicht an. Dadurch ist es möglich, durch den Schacht 21 bei jeder Stauhöhe den trockenliegenden
Schachtraum i9 zu begehen und den Betriebszustand der Turbine bzw. des Maschinensatzes
zu überwachen. Im Bedarfsfalle können auch mehrere solche Schächte 21 im Pfeilerbauwerk
vorhanden sein, was für die Betriebsüberwachung, Unterbringung der Hilfsantriebe
und evtl. Anordnung der elektrischen Anlagenteile von Vorteil sein kann. Der Antrieb
ii für den Rechen 6 und der Leitschaufelverstellantrieb 5 sind in dem Schacht 21
angeordnet. Der Schacht i9 wird nach oben durch den elektrischen Stromerzeuger G
abgeschlossen, und es bildet die Brücke B den -Maschinenhausflur, wobei es gleichgültig
sein soll, ob der Stromerzeuger frei stehend oder in einem besonderen Maschinenhaus
angeordnet ist. Das Saugrohr 13 der Turbine liegt unter dem Pfeiler 1. Die Regelorgane
für die Stauhaltung sind von den Doppelschützen i' und i" gebildet, die in bekannter
Weise in Führungsnuten der Pfeiler eingreifen. Der Antrieb für die Schützentafeln
erfolgt durch die Hubvorrichtung 16. Der Pfeiler I ist mit Dammbalkenschlitzen 17
verleben,
in die die Dammbalken ib in der bisher bekannten Weise
eingesetzt werden können (punktierte Darstellung in Abb. 3). Die Verwendung von
bogenförmigen Dammbalkenverschlußkörpern ist in Abb. 3' mit voller Strichstärke
dargestellt. Je nach Abstand der benachbarten Pfeiler werden von Schwimmkörpern
gebildete bogenförmige Dammbalken t.a' unter Zwischenschaltung.geeigneter Diclitutizsniittel
14" aneinandergesetzt und sie stützen sich scitlicli in Führungsnuten des Pfeilers
ab. Es könnet: auch von der Brücke B aus versenkbare oder auf ilir :i;igebrachte
Widerlager zur Abstützung der Daniir,-balken 14' Verwendung finden.
-
Die Anordnung von bogenförmigen Dammbalken 14 für die Bildung einer
trockenen Montagegrube zur Durchführung von Arbeiten an dem Rechen 6 und der Turbine
T ist aus Abb. 3 erkennbar. Diese Dammbalken 14 stützen sich in Führungsnuten 15'
des Pfeilers 1, 11 ab und sie umspannen den gegenüber der Pfeilerbreite vorstehenden
Teil des Rechens 6 bogenförmig. Die Dammbalken sitzen auf den Dichtungsflächen
15 auf, die an dem Wehrkörperboden diesem gegenüber erhaben vorstehen, so
daß sich kein Geschiebe oder Geschwemmsel auf den Flächen 15 halten kann. Der Dammbalken
14 wird schwimmend, also ohne besondere Hilfsgeräte, an die Einsatzstelle gebracht,
provisorisch eingehängt und durch Einlassen von Wasser in seinen Hohlraum abgesenkt,
bis er auf seiner Unterlage 15 dicht aufsitzt. Dann wird mittels der in dem Dammbalkenverschlußkörper
vorgesehenen Lenzpumpe nach Abschluß der Saugrohre das Wasser aus dem abgegrenzten
Turbinenraum ausgepumpt. Durch den Druck des Stauwassers wird der Dammbalken 14
gegen seine Führungsnuten 15' an den Pfeiler 1, 11 gepreßt, und es ist dadurch eine
sehr gute Abdichtung erzielt.