WO2006114110A1 - Water turbine, especially francis water turbine - Google Patents

Water turbine, especially francis water turbine Download PDF

Info

Publication number
WO2006114110A1
WO2006114110A1 PCT/EP2005/004350 EP2005004350W WO2006114110A1 WO 2006114110 A1 WO2006114110 A1 WO 2006114110A1 EP 2005004350 W EP2005004350 W EP 2005004350W WO 2006114110 A1 WO2006114110 A1 WO 2006114110A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
casting core
longitudinal
casting
water
ribs
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/004350
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Roland Egli
Federico Loeffler
Original Assignee
Voith Siemens Hydro Power Generation Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Siemens Hydro Power Generation Gmbh & Co. Kg filed Critical Voith Siemens Hydro Power Generation Gmbh & Co. Kg
Priority to MX2007012983A priority Critical patent/MX2007012983A/en
Priority to BRPI0520234-5A priority patent/BRPI0520234A2/en
Priority to PCT/EP2005/004350 priority patent/WO2006114110A1/en
Publication of WO2006114110A1 publication Critical patent/WO2006114110A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/02—Casings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B7/00—Moulds; Cores; Mandrels
    • B28B7/28—Cores; Mandrels
    • B28B7/30—Cores; Mandrels adjustable, collapsible, or expanding
    • B28B7/32—Cores; Mandrels adjustable, collapsible, or expanding inflatable
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G15/00—Forms or shutterings for making openings, cavities, slits, or channels
    • E04G15/06—Forms or shutterings for making openings, cavities, slits, or channels for cavities or channels in walls of floors, e.g. for making chimneys
    • E04G15/063—Re-usable forms
    • E04G15/066—Re-usable forms with fluid means to modify the section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2230/00—Manufacture
    • F05B2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05B2230/21—Manufacture essentially without removing material by casting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to the field of hydraulic machines, in particular the Francis-type water turbines.
  • Such turbines include as essential components an impeller having a plurality of blades.
  • the blades are generally preceded by fixed or adjustable vanes.
  • the impeller generally has a vertical shaft which is drivingly connected to a generator.
  • the impeller is surrounded by a volute, which delivers water to the impeller - possibly via the vanes.
  • a suction pipe is connected to the impeller. This has a vertical section followed by a manifold followed by a horizontal section.
  • the aforementioned spiral housing as well as the suction tube are made of steel. They can be assembled from individual sheets, but can also be produced by casting.
  • US 5 108 671 describes a method for manufacturing a suction pipe of a water turbine. Numerous panels are produced, each of which includes a steel frame, poured with concrete. US 992 782, US 3 729 165, US 4 997 602 and US 5 032 197 relate to the manufacture of metal molds for forming cavities within concrete structures.
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus, which means water-bearing channels by means of a molding or
  • Casting process can be produced.
  • the manufacturing costs should be low, and the dimensional accuracy of the channels to be high.
  • the water-bearing surfaces should be smooth and stepless.
  • a casting core is first created.
  • the lateral surface of the casting core corresponds to the water-bearing surface of the flow channel to be generated, thus, for example, the spiral housing of a Francis turbine.
  • the casting core is then placed in the position in which the water-bearing channel is to be located.
  • the G cordkem is divided into two or more longitudinal sections.
  • the longitudinal sections are joined together before casting. They can be locked together, for example, by the fact that the front sides of two adjacent sections have jaws and counter-claws, which engage in the manner of a bayonet lock in one another.
  • the locking is done by turning the two adjacent sections relative to each other, and unlocking in turn by turning, but in the opposite direction.
  • the casting core is then poured into concrete or other hardenable casting compound. After curing of the casting material, the longitudinal sections of the casting core are removed in succession from the then resulting channel.
  • the longitudinal sections of the casting core may have cavities which are in a conductive connection with each other after the joining of the longitudinal sections.
  • the longitudinal sections can be formed at least in the region of their lateral surface of a material which is expandable under pressure or shrinkable under reduced pressure.
  • a material is for example rubber or a similar elastic material into consideration, but also any other material such as steel, concrete, plastic.
  • an overpressure can be applied to the cavities of the longitudinal sections.
  • the water-bearing surfaces of the channel are compressed and reduces the roughness.
  • a negative pressure can be applied to the cavities, so that they shrink.
  • the individual casting core sections can be easily removed in this way from the water-conveying channel then produced.
  • the cores are reusable, so that a plurality of the same or similar water-bearing channels, such as spiral casings or suction pipes, can be made with one and the same casting core. It is also conceivable, with a corresponding modular structure, to produce casting cores from longitudinal sections which can be used for various water-bearing channels.
  • the casting core according to the invention is, as stated above, assembled from a number of longitudinal sections.
  • the individual longitudinal sections can in turn be constructed of two or more parts.
  • the casting core will have a circular or approximately circular cross-section. But it can also have other cross-sectional shapes, for example, be oval. Seen in cross-section, the single longitudinal section can be assembled from circular segments or ring segments.
  • the casting core is constructed from a skeleton whose interspaces are filled by a filling compound.
  • the skeleton comprises, for example, longitudinal ribs which extend in the longitudinal direction of the casting core, and also circumferential ribs which lie in planes which are inclined in relation to the longitudinal axis of the casting core.
  • the skeleton can be a lightweight and possibly flexible construction, for example made of plastic or glass fiber reinforced synthetic resin.
  • the fields formed by adjacent ribs may be filled with a filler such as a polymer, a cement, or a mixture of said or other substances.
  • Figure 1 shows an inventive hydroelectric plant in an axial section.
  • Figure 2 shows a Francis turbine according to the prior art in an axial section.
  • FIG. 3 shows two casting core sections according to the invention, joined together and locked together.
  • FIG. 4 shows a locking device
  • FIG. 5 shows a casting core according to a first embodiment of the invention in a cross section.
  • Figure 6 shows a perspective view of an inventive
  • Casting core in a second embodiment (skeleton construction) in the stage of its emergence.
  • FIG. 7 shows a part of the casting core according to FIG. 6, again in a perspective view.
  • FIG. 8 shows the subject matter of FIG. 6 in section, specifically in an axially perpendicular section.
  • FIG. 9 shows the casting core according to FIG. 6 in the finished state.
  • the hydropower plant shown in FIG. 1 comprises a generator part 1 and a turbine part 2. Both parts have a common, vertical shaft 5.
  • Turbine part 2 comprises a Francis turbine with an impeller 4, a volute 6 and a suction pipe 7 the turbine part 2 completely encloses.
  • the water-bearing surfaces of the spiral housing 6 as well as the suction tube 7 are formed of concrete.
  • spiral housing 6 and suction pipe 7 are made of steel.
  • FIG. 3 shows two casting core longitudinal sections 8.1 and 8.2. These serve to produce the upper part of the suction pipe 7 shown in FIG.
  • Longitudinal section 8.1 is frusto-conical, and longitudinal section 8.2 is cylindrical.
  • the two casting core longitudinal sections 8.1 and 8.2 can be locked together by a locking device 9. From Figure 4 can be seen two locking claws 9.1 and 9.2. In each case one of these claws is assigned to one of the casting core longitudinal sections 8.1 or 8.2 and fixed thereto. The locking or unlocking is done by relative rotation of the two G mankern longitudinal sections 8.1, 8.2.
  • the water-carrying channel to be generated-for example volute casing or suction pipe-can have any desired cross section over its length.
  • the frustum-shaped casting core longitudinal section 8.1 may have a circular cross section, but the cylindrical casting core longitudinal section 8.2 may have a slightly elliptical one.
  • special measures must be taken to apply the locking principle described above with the two locking claws 9.1 and 9.2 can.
  • at least one of the two longitudinal sections, for example section 8.2 is constructed from two mutually concentric bodies, namely an inner body 8.2.1 and an annular outer body 8.2.2.
  • the interface 8.2.3 between these two bodies is a circular cylinder.
  • Locking claws 9.2 of the casting core longitudinal section 8.2 is fixed in this case on the inner body 8.2.1 of the casting core longitudinal section 8.2.
  • the inner body 8.2.1 can be rotated freely about its longitudinal axis, which means that the lateral surface of the outer body 8.2.2 can have a different cross section than a circular cross section.
  • the two bodies are 8.2.1 and 8.2.2 fixed in the axial direction to each other, so that when moving in the axial direction, both bodies perform the sliding movement together.
  • the illustration according to FIG. 5 shows a casting core 8, which is constructed from an inner support beam 8.3 and an outer shell 8.4.
  • the support beam 8.3 may be a solid cylinder or solid cylinder. It can be made of any material, such as steel, wood, concrete, plastic. He should have a certain rigidity.
  • the G tellkern stringer consists of a tube. This can be made of steel or plastic or another material. Conveniently, it consists of a material of low specific weight. For example, the specific gravity could be 1/5 or 1/10 or even less of the specific gravity of steel.
  • the G guesskernmantel 8.4 can sit tightly and tightly on the G tellkern stringer 8.3. But it can also be pushed loose so that an annular space remains between the inner surface of the shell and the outer surface of the supporting beam. The annulus can be minimal so that the facing surfaces of the support beam and mantle practically touch.
  • the annulus is connected in the present case to a medium, see the medium line 8.4 and the port 8.5.
  • the medium can be air or a liquid. It can be connected to an overpressure source or to a vacuum source - not shown here.
  • the casting core shell 8.4 may have very different wall thicknesses from case to case. For example, it can occupy half the diameter of the entire casting core 8. But it can also be comparatively very thin, for example, only 1/10 or 1/20 or even less of the entire G mankern- diameter. If the casting core support beam 8.3 designed as a tube, as shown here, the mechanical joining of two adjacent G tellkernabitese is very simple.
  • the tubes 8.3 of two adjacent casting core sections 8.1 and 8.2 can be telescoped into one another, for example.
  • a mutual locking, if necessary, can here again z. B. make with a bayonet lock. It is essential that the casting core 8 is composed of individual longitudinal sections which are joined together and locked together.
  • the diameter of the casting core jacket 8.4 may be slightly smaller in the initial state than the inside diameter of the channel to be generated.
  • the production of the channel then proceeds as follows: The casting core is completely assembled by joining together its individual longitudinal sections and locking them together. The casting core is placed exactly in the position that the channel to be created will occupy. Then, the casting core is embedded in the casting material, for example in concrete. After a certain period of time, that is to say the incipient hardening of the casting compound, the individual casting core longitudinal sections 8.1, 8.2 and so on are subjected to a certain internal pressure. As a result, the channel is slightly widened in statu nascendi. This has the consequence that the water-bearing surfaces of the channel are compressed and at the same time smoothed, which later reduces the flow resistance in a favorable manner.
  • the G tellkern stringer 8.3 can also be omitted. Again, could be used with a pressurized medium for the purpose of widening the casting core jacket 8.4.
  • the exemplary embodiments described so far could be referred to as the "first solution principle.” This is characterized by great simplicity.
  • the casting core is made up of a skeleton comprising longitudinal ribs which extend in the longitudinal direction of the casting core longitudinal section in question and circumferential ribs which extend in the circumferential direction of the casting core longitudinal section.
  • FIG. 9 shows a complete casting core 8. It is composed of a number of longitudinal casting core sections 8.1, 8.2, 8.3.
  • the complete casting core 8 is poured into concrete as previously described so that it is completely enclosed by concrete 99 - see FIG. 8. After hardening, the casting core longitudinal sections 8.1 and so forth are disassembled and individually removed from the created channel.
  • Each casting core longitudinal section 8.1, 8.2, 8.3 comprises a skeleton 12 - see Figure 6 - and a plate or panel 13 - see Figures 7 and 8.
  • the skeleton or its ribs consists of relatively lightweight, durable, flexible material, such as glass fiber reinforced resin , Epoxy, plastic or the like.
  • the individual plates 13 in the present case are constructed of a polymer, of concrete, or of a mixture thereof or of other filling material.
  • the skeleton 12 has an inner sleeve-shaped wall 21 - see for example Figure 6, further two or more annular flanges 22, which could be referred to as peripheral ribs of the skeleton, and a number of longitudinal flanges 23, which could be termed longitudinal ribs.
  • the combination of said components has a tray-like configuration with a convex bottom and standing sidewalls.
  • the annular flanges 22 and the longitudinal flanges 23 include inner flange portions 24 and outer flange portions 25 - see Figure 8.
  • the outer flange portions 25 extend outwardly from the inner sleeve-shaped wall 21 and form side surfaces of the skeleton 12.
  • the inner flange portions 24 extend inwardly from the inner sleeve-shaped wall 21 into a working bore 17 of the casting core 10 formed from the numerous casting core longitudinal sections.
  • the inner flange portions 24 include means for connecting the longitudinal casting core sections 8.1, 8.2 and so on. This is a mechanical fastening device 31 in the form of screws and nuts. The screws are passed through holes 27 in the inner flange portions 24. In a preferred embodiment, at least one bore 27 is formed as a slot to allow a mutual adjustment of the G discernkem longitudinal sections.
  • the skeleton 12 comprises a plate 13 of a polymer-concrete aggregate and is connected to this plate fe, st.
  • the outer surface of the plate 13 is flush with the peripheral edges 26 of the annular flanges 22 and the longitudinal flanges 23.
  • the concrete material of the plate 13 is a material of low density and low compressive strength and increased flexibility and high elasticity provided compared with the usual concrete.
  • the polymer concrete or cement aggregate used is composed of lightweight polymer or polymer foam beads or similar low weight and low density particles.
  • a given amount of the mass may include the following ingredients: 300 kg of cement, 150 kg of sand, 150 kg of water and 7 kg of a binder. This results in a product having a density equivalent of about 50% water or about 500 g / l and a compressive strength of about 20% of conventional concrete.
  • the hardened concrete is much lighter than ordinary concrete.
  • the material has a specific weight such as wood, has some flexibility and elasticity due to the presence of polystyrene in the form of particles.
  • a wire mesh 15 may be embedded in the panel 13, of course other reinforcing means such as a woven fabric or a scrim of wires.
  • the overall dimensions of the individual core longitudinal section 8.1, 8.2 and so forth depend on the size and shape of the channel to be created. However, the maximum dimensions of a core longitudinal section should be limited so that its weight is not more than 40 kg, so that it can easily handle two men, especially when assembling and assembling into a single casting core 8.
  • Spacers 32 between adjacent flanges 22 and 23 define the desired curvature of the outer surface 14 of the casting core 8. The more the outer surface 14 is curved, the tighter the flanges 22 and 23 will be adjacent.
  • the spacers 32 - see Figure 8 - are best made of similar material as the skeleton 12.
  • the spacers 32 are interposed between adjacent pairs of annular flanges 22 and adjacent pairs of longitudinal flanges 23.
  • the peripheral edges 33 of the spacers 32 extend beyond the peripheral edges 26 of the flanges 22 and 23.
  • the peripheral edges 23 of the spacers 32 serve as guides for forming the outer surface or shell surface 14 of the single polymer concrete slab 13.
  • the longitudinal section shown in FIG. 6 is formed.
  • the formation of this longitudinal section can be done in situ or at another location.
  • a smooth layer 16 is best applied to a correspondingly smooth, water-bearing surface of the to be generated
  • Such a gloss layer is best made of a mixture of acrylic resin, cement and fine sand. Other materials such as polyurethane, epoxy may also be used as the gloss layer 16.
  • the individual, interconnected longitudinal sections 8.1, 8.2 and so on then form the complete casting core 8.
  • Casting core 8 is constructed so that it can be pressurized after its assembly and inflated in some way. This is the still wet concrete a certain pressure opposed to produce dense and smooth molding surfaces. As shown in Figure 9, the working bore 17 is shut off by a pneumatic seal 41.
  • a pressure medium source 42 directs pressure medium into the interior of the casting core 8.
  • a curved, substantially cone-shaped sheet metal matrix is produced whose struts allow a curvature to be varied.
  • the inner sleeve-shaped wall 21 and the flanges 22 and 23 are formed on the matrix of glass fiber reinforced plastic or similar material, to a thickness of about 1 to 2 cm.
  • the said holes 27 are introduced.
  • the skeletal parts 12 are reassembled, aligned and measured in place to ensure accurate positioning of the spacer peripheral edges 33. Reinforcing elements 15 are fixed to the skeleton parts 12. Then, a polymer-concrete mixture is produced to pour out the skeleton 12, for example by spraying. The polymer-concrete mass is relatively viscous to facilitate molding of the plates 13. The wet polymer concrete mass is applied manually using preformed rulers to form the desired configuration of the forming surface 14.
  • the peripheral edges 33 of each skeleton 12 serve as a guide. As each Skeleton 12 has its own set of peripheral edges 3 and is separated from the adjacent Gellokern longitudinal section by the flanges 22 and 23, the plates 13 can be completed individually. This ensures that the outer surface of each plate 13 is accurate.
  • a gloss layer 16 is applied, for example by brushing. After curing of the gloss layer 16 - generally several days - if necessary, further work on the mold surface 14 are made. Before the casting of concrete to produce the concrete structure 99, a mold release agent can be applied to the gloss layer 16 in order to allow easy removal of the casting core after completion of the casting.
  • the complete, assembled casting core is then pressurized and the mold surface 14 measured to ensure that it has the correct dimensions.
  • Concrete construction 99 positioned. Then, the liquid concrete is poured to embed the casting core 8. Optionally, a slight pressure is applied to achieve expansion of the casting core 8. In this case, a few millimeters expansion in the radial direction may suffice, for example 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 mm. In a conventional plant, the concrete structure 99 can be four meters thick. She is shed in layers.
  • the longitudinal sections of the casting core are unlocked and removed from each other. Due to this pressure relief and due to the slight flexibility of the individual longitudinal sections, these can be pulled out individually through the working bore 17. The longitudinal sections can then be cleaned, inspected and repaired if necessary. They can be reused for similar casting operations.
  • the individual parts of the casting core for example, adjacent G confusekern- longitudinal sections can also by other than mechanical means be temporarily connected for the purposes of performing the casting process.
  • magnets come into consideration, which are embedded in the front ends of adjacent G confusekern longitudinal sections.
  • the invention can be applied to pressure and suction water supply in water turbines, pumps and pump turbines - the cross-sectional shape and / or cross-sectional size of the flow channel can be changed via the flow path, for example, from circular to elliptical, from elliptical to circular Cross-sectional shape can be changed in the course of the flow path from a horizontal to a vertical ellipse shape - the cross-sectional shape and / or size can be in terms of a
  • optimization of the efficiency change for example, in the intake manifold to avoid secondary flows regardless of the design of flow channels made of concrete or other formable and curable mass can also be components made of steel or other materials use and integrate into the mass, such as steel spurs

Abstract

The invention relates to a method for producing a water duct with water-conducting surfaces for a water turbine or another hydraulic motor by means of a casting process. Said method comprises the following steps: two or several longitudinal sections (8.1, 8.2, 8.3) are joined to form a core, the shape and position of the outer surface of said core matching the water-conducting surfaces of the duct or the shape thereof having a slightly smaller dimension than the water-conducting surfaces of the duct; the core is cast into concrete or another age-hardenable casting material; and the longitudinal sections of the core are successively removed from the created duct once the casting material is hard.

Description

Wasserturbine, insbesondere Francisturbine Hydro turbine, in particular Francis turbine
Die Erfindung betrifft das Gebiet der hydraulischen Maschinen, insbesondere der Wasserturbinen gemäß Francis-Bauart. Solche Turbinen umfassen als wesentliche Bauteile ein Laufrad, das eine Vielzahl von Laufschaufeln aufweist. Den Laufschaufeln sind im allgemeinen feststehende oder verstellbare Leitschaufeln vorgeschaltet. Das Laufrad weist im allgemeinen eine vertikale Welle auf, die mit einem Generator in Triebverbindung steht. Das Laufrad ist von einem Spiralgehäuse umgeben, das Wasser an das Laufrad abgibt - gegebenenfalls über die Leitschaufeln. An das Laufrad ist ein Saugrohr angeschlossen. Dieses weist einen vertikalen Abschnitt auf, gefolgt von einem Krümmer, an dem sich ein horizontaler Abschnitt anschließt.The invention relates to the field of hydraulic machines, in particular the Francis-type water turbines. Such turbines include as essential components an impeller having a plurality of blades. The blades are generally preceded by fixed or adjustable vanes. The impeller generally has a vertical shaft which is drivingly connected to a generator. The impeller is surrounded by a volute, which delivers water to the impeller - possibly via the vanes. To the impeller, a suction pipe is connected. This has a vertical section followed by a manifold followed by a horizontal section.
Das genannte Spiralgehäuse wie auch das Saugrohr bestehen aus Stahl. Sie können aus einzelnen Blechen zusammengefügt, aber auch durch Gießen hergestellt werden.The aforementioned spiral housing as well as the suction tube are made of steel. They can be assembled from individual sheets, but can also be produced by casting.
US 5 108 671 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Saugrohres einer Wasserturbine. Dabei werden zahlreiche Tafeln hergestellt, deren jede einen Stahlrahmen umfasst, ausgegossen mit Beton. US 992 782, US 3 729 165, US 4 997 602 und US 5 032 197 betreffen das Herstellen von Metallformen zum Bilden von Hohlräumen innerhalb von Betonkonstruktionen.US 5 108 671 describes a method for manufacturing a suction pipe of a water turbine. Numerous panels are produced, each of which includes a steel frame, poured with concrete. US 992 782, US 3 729 165, US 4 997 602 and US 5 032 197 relate to the manufacture of metal molds for forming cavities within concrete structures.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, womit sich wasserführende Kanäle mittels eines Form- oderThe invention has for its object to provide a method and an apparatus, which means water-bearing channels by means of a molding or
Gießverfahrens herstellen lassen. Dabei sollen die Herstellungskosten gering, und die Maßhaltigkeit der Kanäle hoch sein. Die wasserführenden Flächen sollen glatt und stufenlos sein.Casting process can be produced. The manufacturing costs should be low, and the dimensional accuracy of the channels to be high. The water-bearing surfaces should be smooth and stepless.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Gießkern geschaffen. Die Mantelfläche des Gießkerns entspricht der wasserführenden Fläche des zu erzeugenden Strömungskanales, somit beispielsweise des Spiralgehäuses einer Francisturbine. Der Gießkern wird sodann in jener Position angeordnet, in welcher sich der wasserführende Kanal befinden soll. Der Gießkem ist in zwei oder mehrere Längsabschnitte unterteilt. Die Längsabschnitte werden vor dem Gießen zusammengefügt. Sie können miteinander verriegelt werden, beispielsweise dadurch, dass die Stirnseiten zweier benachbarter Abschnitte Klauen und Gegenklauen aufweisen, die nach Art eines Bajonettverschlusses ineinander greifen. Das Verriegeln geschieht durch Verdrehen der beiden einander benachbarten Abschnitte relativ zueinander, und das Entriegeln wiederum durch Verdrehen, jedoch in Gegenrichtung.This object is solved by the features of the independent claims. According to the inventive method, a casting core is first created. The lateral surface of the casting core corresponds to the water-bearing surface of the flow channel to be generated, thus, for example, the spiral housing of a Francis turbine. The casting core is then placed in the position in which the water-bearing channel is to be located. The Gießkem is divided into two or more longitudinal sections. The longitudinal sections are joined together before casting. They can be locked together, for example, by the fact that the front sides of two adjacent sections have jaws and counter-claws, which engage in the manner of a bayonet lock in one another. The locking is done by turning the two adjacent sections relative to each other, and unlocking in turn by turning, but in the opposite direction.
Der Gießkern wird sodann in Beton oder in eine andere aushärtbare Gussmasse eingegossen. Nach dem Aushärten der Gussmasse werden die Längsabschnitte des Gießkernes nacheinander aus dem dann entstandenen Kanal entnommen.The casting core is then poured into concrete or other hardenable casting compound. After curing of the casting material, the longitudinal sections of the casting core are removed in succession from the then resulting channel.
Die Längsabschnitte des Gießkernes können Hohlräume aufweisen, die nach dem Zusammenfügen der Längsabschnitte in leitender Verbindung miteinander stehen. Die Längsabschnitte können wenigstens im Bereich ihrer Mantelfläche aus einem Material gebildet werden, das unter Überdruck aufweitbar oder unter Unterdruck schrumpfbar ist. Als Material kommt beispielsweise Gummi oder ein ähnlich elastisches Material in Betracht, aber auch jegliches andere Material wie Stahl, beton, Kunststoff.The longitudinal sections of the casting core may have cavities which are in a conductive connection with each other after the joining of the longitudinal sections. The longitudinal sections can be formed at least in the region of their lateral surface of a material which is expandable under pressure or shrinkable under reduced pressure. As a material is for example rubber or a similar elastic material into consideration, but also any other material such as steel, concrete, plastic.
Vor dem Aushärten der Gussmasse kann ein Überdruck auf die Hohlräume der Längsabschnitte aufgebracht werden. Hierdurch werden die wasserführenden Flächen des Kanals verdichtet und die Rauigkeit vermindert. Ist die Gussmasse ausgehärtet, so kann ein Unterdruck auf die Hohlräume aufgebracht werden, so dass diese schrumpfen. Nach einem Entriegeln zweier einander benachbarter Längsabschnitte lassen sich auf diese Weise die einzelnen Gießkernabschnitte leicht aus dem dann erzeugten wasserführenden Kanal entnehmen. Ein wichtiger Vorteil besteht darin, dass die Gießkerne wieder verwendbar sind, so dass eine Mehrzahl von gleichen oder ähnlichen wasserführenden Kanälen, beispielsweise Spiralgehäusen oder Saugrohren, mit ein- und demselben Gießkern hergestellt werden können. Auch ist es denkbar, bei entsprechendem modularen Aufbau Gießkerne aus Längsabschnitten herzustellen, die sich für verschiedene wasserführende Kanäle verwenden lassen.Before curing the casting compound, an overpressure can be applied to the cavities of the longitudinal sections. As a result, the water-bearing surfaces of the channel are compressed and reduces the roughness. If the casting compound has cured, then a negative pressure can be applied to the cavities, so that they shrink. After unlocking two adjacent longitudinal sections, the individual casting core sections can be easily removed in this way from the water-conveying channel then produced. An important Advantage is that the cores are reusable, so that a plurality of the same or similar water-bearing channels, such as spiral casings or suction pipes, can be made with one and the same casting core. It is also conceivable, with a corresponding modular structure, to produce casting cores from longitudinal sections which can be used for various water-bearing channels.
Der erfindungsgemäße Gießkern ist, wie oben ausgeführt, aus einer Anzahl von Längsabschnitten zusammengefügt. Die einzelnen Längsabschnitte können ihrerseits wiederum aus zwei oder mehreren Teilen aufgebaut sein. Im allgemeinen wird der Gießkern einen kreisförmigen oder annähernd kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Er kann aber auch andere Querschnittformen haben, beispielsweise oval sein. Im Querschnitt gesehen kann der einzelne Längsabschnitt aus Kreissegmenten oder Ringsegmenten zusammengefügt sein.The casting core according to the invention is, as stated above, assembled from a number of longitudinal sections. The individual longitudinal sections can in turn be constructed of two or more parts. In general, the casting core will have a circular or approximately circular cross-section. But it can also have other cross-sectional shapes, for example, be oval. Seen in cross-section, the single longitudinal section can be assembled from circular segments or ring segments.
Gemäß einem zweiten Gedanken der Erfindung ist der Gießkern aus einem Skelett aufgebaut, dessen Zwischenräume von einer Füllmasse ausgefüllt sind. Das Skelett umfasst beispielsweise Längsrippen, die sich in Längsrichtung des Gießkernes erstrecken, ferner Umfangsrippen, die in Ebenen liegen, welche gegen die Längsachse des Gießkerns geneigt sind.According to a second aspect of the invention, the casting core is constructed from a skeleton whose interspaces are filled by a filling compound. The skeleton comprises, for example, longitudinal ribs which extend in the longitudinal direction of the casting core, and also circumferential ribs which lie in planes which are inclined in relation to the longitudinal axis of the casting core.
Das Skelett kann eine leichte und gegebenenfalls flexible Konstruktion sein, beispielsweise aus Kunststoff oder glasfaserverstärktem Kunstharz. Die Felder, die von einander benachbarten Rippen gebildet sind, können ausgefüllt sein mit einem Füllstoff wie einem Polymer, einem Zement, oder einem Gemisch aus den genannten oder anderen Stoffen.The skeleton can be a lightweight and possibly flexible construction, for example made of plastic or glass fiber reinforced synthetic resin. The fields formed by adjacent ribs may be filled with a filler such as a polymer, a cement, or a mixture of said or other substances.
Die Erfindung sowie der Stand der Technik sind anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:The invention and the prior art are explained in more detail with reference to the drawing. The following is shown in detail:
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Wasserkraftanlage in einem Axialschnitt. Figur 2 zeigt eine Francisturbine gemäß dem Stande der Technik in einem Axialschnitt.Figure 1 shows an inventive hydroelectric plant in an axial section. Figure 2 shows a Francis turbine according to the prior art in an axial section.
Figur 3 zeigt zwei erfindungsgemäße, zusammengefügte und miteinander verriegelte Gießkernabschnitte.FIG. 3 shows two casting core sections according to the invention, joined together and locked together.
Figur 4 zeigt eine Verriegelungsvorrichtung.FIG. 4 shows a locking device.
Figur 5 zeigt einen Gießkern gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einem Querschnitt.FIG. 5 shows a casting core according to a first embodiment of the invention in a cross section.
Figur 6 zeigt in perspektivischer Darstellung einen erfindungsgemäßenFigure 6 shows a perspective view of an inventive
Gießkern in einer zweiten Ausführungsform (Skelettbauweise) im Stadium seines Entstehens.Casting core in a second embodiment (skeleton construction) in the stage of its emergence.
Figur 7 zeigt ein Teil des Gießkernes gemäß Figur 6, wiederum in perspektivischer Darstellung.FIG. 7 shows a part of the casting core according to FIG. 6, again in a perspective view.
Figur 8 zeigt den Gegenstand von Figur 6 im Ausschnitt, und zwar in einem achssenkrechten Schnitt.FIG. 8 shows the subject matter of FIG. 6 in section, specifically in an axially perpendicular section.
Figur 9 zeigt den Gießkern gemäß Figur 6 in fertigem Zustand.FIG. 9 shows the casting core according to FIG. 6 in the finished state.
Die in Figur 1 gezeigte Wasserkraftanlage umfasst einen Generatorteil 1 sowie einen Turbinenteil 2. Beide Teile besitzen eine gemeinsame, vertikale Welle 5. Turbinenteil 2 umfasst eine Francisturbine mit einem Laufrad 4, einem Spiralgehäuse 6 und einem Saugrohr 7. Man erkennt ein Betonfundament 3, das den Turbinenteil 2 völlig umschließt. Die wasserführenden Flächen des Spiralgehäuses 6 wie auch des Saugrohres 7 sind aus Beton gebildet. Im Gegensatz hierzu sind bei der konventionellen Francisturbine gemäß Figur 2 Spiralgehäuse 6 und Saugrohr 7 aus Stahl gebaut.The hydropower plant shown in FIG. 1 comprises a generator part 1 and a turbine part 2. Both parts have a common, vertical shaft 5. Turbine part 2 comprises a Francis turbine with an impeller 4, a volute 6 and a suction pipe 7 the turbine part 2 completely encloses. The water-bearing surfaces of the spiral housing 6 as well as the suction tube 7 are formed of concrete. In contrast, in the conventional Francis turbine according to Figure 2 spiral housing 6 and suction pipe 7 are made of steel.
Figur 3 zeigt zwei Gießkern-Längsabschnitte 8.1 und 8.2. Diese dienen zum Herstellen des oberen Teiles des in Figur 1 gezeigten Saugrohres 7.FIG. 3 shows two casting core longitudinal sections 8.1 and 8.2. These serve to produce the upper part of the suction pipe 7 shown in FIG.
Längsabschnitt 8.1 ist kegelstumpfförmig, und Längsabschnitt 8.2 zylindrisch.Longitudinal section 8.1 is frusto-conical, and longitudinal section 8.2 is cylindrical.
Die beiden Gießkern-Längsabschnitte 8.1 und 8.2 sind durch eine Verriegelungseinrichtung 9 miteinander verriegelbar. Aus Figur 4 erkennt man zwei Verriegelungsklauen 9.1 und 9.2. Jeweils eine dieser Klauen ist einem der Gießkern-Längsabschnitte 8.1 beziehungsweise 8.2 zugeordnet und hieran fixiert. Das Verriegeln beziehungsweise Entriegeln geschieht durch relatives Verdrehen der beiden Gießkern-Längsabschnitte 8.1 , 8.2.The two casting core longitudinal sections 8.1 and 8.2 can be locked together by a locking device 9. From Figure 4 can be seen two locking claws 9.1 and 9.2. In each case one of these claws is assigned to one of the casting core longitudinal sections 8.1 or 8.2 and fixed thereto. The locking or unlocking is done by relative rotation of the two Gießkern longitudinal sections 8.1, 8.2.
Der zu erzeugende wasserführende Kanal - beispielsweise Spiralgehäuse oder Saugrohr - kann über seine Länge jeden beliebigen Querschnitt haben. So kann der kegelstumpfförmige Gießkern-Längsabschnitt 8.1 beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, der zylindrische Gießkern-Längsabschnitt 8.2 jedoch einen leicht elliptischen. In einem solchen Falle müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, um das zuvor beschriebene Verriegelungsprinzip mit den beiden Verriegelungsklauen 9.1 und 9.2 anwenden zu können. Mit diesem Zweck wird wenigstens einer der beiden Längsabschnitte, beispielsweise Abschnitt 8.2, aus zwei zueinander konzentrischen Körpern aufgebaut, nämlich einem inneren Körper 8.2.1 und einem ringförmigen äußeren Körper 8.2.2. Die Grenzfläche 8.2.3 zwischen diesen beiden Körpern ist ein Kreiszylinder. DieThe water-carrying channel to be generated-for example volute casing or suction pipe-can have any desired cross section over its length. For example, the frustum-shaped casting core longitudinal section 8.1 may have a circular cross section, but the cylindrical casting core longitudinal section 8.2 may have a slightly elliptical one. In such a case, special measures must be taken to apply the locking principle described above with the two locking claws 9.1 and 9.2 can. With this purpose, at least one of the two longitudinal sections, for example section 8.2, is constructed from two mutually concentric bodies, namely an inner body 8.2.1 and an annular outer body 8.2.2. The interface 8.2.3 between these two bodies is a circular cylinder. The
Verriegelungsklauen 9.2 des Gießkern-Längsabschnittes 8.2 ist in diesem Falle am inneren Körper 8.2.1 des Gießkern-Längsabschnittes 8.2 fixiert. Der innere Körper 8.2.1 lässt sich frei um seine Längsachse verdrehen, was bedeutet, dass die Mantelfläche des äußeren Körpers 8.2.2 einen anderen Querschnitt als einen kreisförmigen Querschnitt haben kann. Im übrigen sind die beiden Körper 8.2.1 und 8.2.2 in axialer Richtung aneinander fixiert, so dass bei einem Verschieben in axialer Richtung beide Körper die Verschiebebewegung gemeinsam ausführen. Die Darstellung gemäß Figur 5 zeigt einen Gießkern 8, der aus einem inneren Tragbalken 8.3 und einem äußeren Mantel 8.4 aufgebaut ist. Der Tragbalken 8.3 kann ein massiver Zylinder oder Vollzylinder sein. Er kann aus jeglichem Material bestehen, beispielsweise Stahl, Holz, Beton, Kunststoff. Er sollte eine gewisse Steifigkeit aufweisen. Im vorliegenden Falle besteht der Gießkern-Tragbalken jedoch aus einem Rohr. Dieses kann aus Stahl oder Kunststoff oder einem anderen Material bestehen. Zweckmäßigerweise besteht es aus einem Material von geringem spezifischem Gewicht. Das spezifische Gewicht könnte beispielsweise 1 /5 oder 1/10 oder noch weniger des spezifischen Gewichtes von Stahl betragen. Der Gießkernmantel 8.4 kann stramm und enganliegend auf dem Gießkern-Tragbalken 8.3 sitzen. Er kann aber auch lose aufgeschoben sein, so dass zwischen der Innenfläche des Mantels und der Außenfläche des Tragbalkens ein Ringraum verbleibt. Der Ringraum kann minimal sein, so dass sich die einander zugewandten Flächen von Tragbalken und Mantel praktisch berühren. Der Ringraum ist im vorliegenden Falle an ein Medium angeschlossen, siehe die Mediumleitung 8.4 und den Anschluss 8.5. Das Medium kann Luft oder eine Flüssigkeit sein. Es kann an eine Überdruckquelle oder an eine Unterdruckquelle angeschlossen sein - hier nicht dargestellt.Locking claws 9.2 of the casting core longitudinal section 8.2 is fixed in this case on the inner body 8.2.1 of the casting core longitudinal section 8.2. The inner body 8.2.1 can be rotated freely about its longitudinal axis, which means that the lateral surface of the outer body 8.2.2 can have a different cross section than a circular cross section. Moreover, the two bodies are 8.2.1 and 8.2.2 fixed in the axial direction to each other, so that when moving in the axial direction, both bodies perform the sliding movement together. The illustration according to FIG. 5 shows a casting core 8, which is constructed from an inner support beam 8.3 and an outer shell 8.4. The support beam 8.3 may be a solid cylinder or solid cylinder. It can be made of any material, such as steel, wood, concrete, plastic. He should have a certain rigidity. In the present case, however, the Gießkern stringer consists of a tube. This can be made of steel or plastic or another material. Conveniently, it consists of a material of low specific weight. For example, the specific gravity could be 1/5 or 1/10 or even less of the specific gravity of steel. The Gießkernmantel 8.4 can sit tightly and tightly on the Gießkern stringer 8.3. But it can also be pushed loose so that an annular space remains between the inner surface of the shell and the outer surface of the supporting beam. The annulus can be minimal so that the facing surfaces of the support beam and mantle practically touch. The annulus is connected in the present case to a medium, see the medium line 8.4 and the port 8.5. The medium can be air or a liquid. It can be connected to an overpressure source or to a vacuum source - not shown here.
Der Gießkern-Mantel 8.4 kann von Fall zu Fall sehr unterschiedliche Wandstärken aufweisen. So kann er beispielsweise die Hälfte des Durchmessers des gesamten Gießkernes 8 einnehmen. Er kann aber auch vergleichsweise sehr dünn sein, beispielsweise nur 1/10 oder 1/20 oder noch weniger des gesamten Gießkern- Durchmessers. Ist der Gießkern-Tragbalken 8.3 als Rohr ausgeführt, so wie hier dargestellt, so ist das mechanische Verbinden zweier einander benachbarter Gießkernabschnitte sehr einfach. Die Rohre 8.3 zweier einander benachbarter Gießkern-Abschnitte 8.1 und 8.2 können beispielsweise teleskopartig ineinander gesteckt werden. Ein gegenseitiges Verriegeln, falls notwendig, lässt sich auch hier wiederum z. B. mit einem Bajonettverschluss vornehmen. Wesentlich ist, dass der Gießkern 8 aus einzelnen Längsabschnitten aufgebaut ist, die zusammengefügt und miteinander verriegelt werden.The casting core shell 8.4 may have very different wall thicknesses from case to case. For example, it can occupy half the diameter of the entire casting core 8. But it can also be comparatively very thin, for example, only 1/10 or 1/20 or even less of the entire Gießkern- diameter. If the casting core support beam 8.3 designed as a tube, as shown here, the mechanical joining of two adjacent Gießkernabschnitte is very simple. The tubes 8.3 of two adjacent casting core sections 8.1 and 8.2 can be telescoped into one another, for example. A mutual locking, if necessary, can here again z. B. make with a bayonet lock. It is essential that the casting core 8 is composed of individual longitudinal sections which are joined together and locked together.
Die Ausführungsform gemäß Figur 5 ist besonders interessant. Der Durchmesser des Gießkern-Mantels 8.4 kann nämlich im Ausgangszustand etwas kleiner sein, als die lichte Weite des zu erzeugenden Kanals. Das Erzeugen des Kanales verläuft sodann wie folgt: Der Gießkern wird komplett aufgebaut, indem seine einzelnen Längsabschnitte zusammengefügt und miteinander verriegelt werden. Der Gießkern wird genau in jene Position gebracht, die der zu erzeugende Kanal einnehmen wird. Sodann wird der Gießkern in die Gussmasse eingebettet, beispielsweise in Beton. Nach einer gewissen Zeitspanne, das heißt beim beginnenden Aushärten der Gussmasse, werden die einzelnen Gießkern- Längsabschnitte 8.1 , 8.2 und so weiter mit einem gewissen Innendruck beaufschlagt. Hierdurch wird der Kanal in statu nascendi geringfügig aufgeweitet. Dies hat zur Folge, dass die wasserführenden Flächen des Kanales verdichtet und zugleich geglättet werden, was später den Strömungswiderstand in günstiger Weise verringert.The embodiment according to FIG. 5 is particularly interesting. Namely, the diameter of the casting core jacket 8.4 may be slightly smaller in the initial state than the inside diameter of the channel to be generated. The production of the channel then proceeds as follows: The casting core is completely assembled by joining together its individual longitudinal sections and locking them together. The casting core is placed exactly in the position that the channel to be created will occupy. Then, the casting core is embedded in the casting material, for example in concrete. After a certain period of time, that is to say the incipient hardening of the casting compound, the individual casting core longitudinal sections 8.1, 8.2 and so on are subjected to a certain internal pressure. As a result, the channel is slightly widened in statu nascendi. This has the consequence that the water-bearing surfaces of the channel are compressed and at the same time smoothed, which later reduces the flow resistance in a favorable manner.
Sodann wird der Überdruck wieder weggenommen, worauf sich der Gießkem- Mantel 8.4 entsprechend zusammenzieht und dem gemäß gegenüber der lichten Weite des Kanales Untermaß hat. Nunmehr lassen sich die einzelnen Gießkern- Längsabschnitte 8.1 , 8.2 und so weiter mühelos aus dem entstandenen Kanal herausziehen, nachdem vorher die gegenseitige Verriegelung zwischen einander benachbarten Längsabschnitten aufgehoben wurde, beispielsweise durch Verdrehen eines Abschnittes um seine Längsachse.Then, the pressure is taken away again, whereupon the Gießkem- mantle 8.4 contracts accordingly and according to the clear width of the channel undersized undersize. Now, the individual Gießkern- longitudinal sections 8.1, 8.2 and so on easily pull out of the resulting channel, after previously the mutual locking between adjacent longitudinal sections has been repealed, for example by twisting a section about its longitudinal axis.
In gewissen Fällen kann der Gießkern-Tragbalken 8.3 auch entfallen. Auch hier könnte mit einem unter Überdruck stehenden Medium zum Zwecke des Aufweitens des Gießkern-Mantels 8.4 gearbeitet werden. Die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele könnten als „erstes Lösungsprinzip" bezeichnet werden. Dieses zeichnet sich durch große Einfachheit aus.In certain cases, the Gießkern stringer 8.3 can also be omitted. Again, could be used with a pressurized medium for the purpose of widening the casting core jacket 8.4. The exemplary embodiments described so far could be referred to as the "first solution principle." This is characterized by great simplicity.
Ein zweites Lösungsprinzip soll im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 6 bis 9 beschrieben werden. Gemäß dem zweiten Lösungsprinzip ist der Gießkern aus einem Skelett aufgebaut, umfassend Längsrippen, die sich in Längsrichtung des betreffenden Gießkern-Längsabschnittes erstrecken, sowie Umfangsrippen, die in Umfangsrichtung des Gießkern-Längsabschnittes verlaufen.A second solution principle will be described below with reference to FIGS. 6 to 9. According to the second solution principle, the casting core is made up of a skeleton comprising longitudinal ribs which extend in the longitudinal direction of the casting core longitudinal section in question and circumferential ribs which extend in the circumferential direction of the casting core longitudinal section.
Figur 9 zeigt einen kompletten Gießkern 8. Dieser ist zusammengefügt aus einer Anzahl von Gießkern-Längsabschnitten 8.1 , 8.2, 8.3. Der komplette Gießkern 8 wird - wie zuvor beschrieben - in Beton eingegossen, so dass er von Beton 99 vollständig umschlossen ist - siehe Figur 8. Nach dem Aushärten werden die Gießkern-Längsabschnitte 8.1 und so weiter auseinandergenommen und einzeln aus dem erzeugten Kanal entfernt.FIG. 9 shows a complete casting core 8. It is composed of a number of longitudinal casting core sections 8.1, 8.2, 8.3. The complete casting core 8 is poured into concrete as previously described so that it is completely enclosed by concrete 99 - see FIG. 8. After hardening, the casting core longitudinal sections 8.1 and so forth are disassembled and individually removed from the created channel.
Jeder Gießkern-Längsabschnitt 8.1, 8.2, 8.3 umfasst ein Skelett 12 - siehe Figur 6 - sowie eine Platte oder Tafel 13 - siehe die Figuren 7 und 8. Das Skelett beziehungsweise dessen Rippen besteht aus relativ leichtem, dauerhaftem, flexiblem Material, beispielsweise glasfaserverstärktem Kunstharz, Epoxy, Kunststoff oder dergleichen. Die einzelnen Platten 13 hingegen sind im vorliegenden Falle aus einem Polymer, aus Beton, oder aus einem Gemisch hieraus oder aus anderer Füllmasse aufgebaut.Each casting core longitudinal section 8.1, 8.2, 8.3 comprises a skeleton 12 - see Figure 6 - and a plate or panel 13 - see Figures 7 and 8. The skeleton or its ribs consists of relatively lightweight, durable, flexible material, such as glass fiber reinforced resin , Epoxy, plastic or the like. In contrast, the individual plates 13 in the present case are constructed of a polymer, of concrete, or of a mixture thereof or of other filling material.
Das Skelett 12 weist eine innere hülsenförmige Wand 21 auf - siehe beispielsweise Figur 6, ferner zwei oder mehrere Ringflansche 22, die man als Umfangsrippen des Skelettes bezeichnen könnte, und eine Anzahl von Längsflanschen 23, die man als Längsrippen bezeichnen könnte. Die Kombination der genannten Bauteile hat eine tablettartige Konfiguration mit konvexem Boden und stehenden Seitenwänden. Die Ringflansche 22 und die Längsflansche 23 umfassen innere Flanschbereiche 24 und äußere Flanschbereiche 25 - siehe Figur 8. Die äußeren Flanschbereich 25 erstrecken sich von der inneren hülsenförmigen Wand 21 nach außen und bilden Seitenflächen des Skeletts 12. Die inneren Flanschbereiche 24 erstrecken sich von der inneren hülsenförmigen Wand 21 nach innen in eine Arbeitsbohrung 17 des Gießkerns 10, gebildet aus den zahlreichen Gießkem-Längsabschnitten. Die inneren Flanschbereich 24 enthalten Mittel zum Anschließen der Gießkern-Längsabschnitte 8.1, 8.2 und so weiter aneinander. Dabei handelt es sich um eine mechanische Befestigungseinrichtung 31 in Gestalt von Schrauben und Muttern. Die Schrauben sind durch Bohrungen 27 in den inneren Flanschbereichen 24 hindurchgeführt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine Bohrung 27 als Langloch ausgebildet, um ein gegenseitiges Justieren der Gießkem-Längsabschnitte zu ermöglichen. Das Skelett 12 umfasst eine Platte 13 aus einem Polymer-Beton- Aggregat und ist mit dieser Platte fe,st verbunden. Die Außenfläche der Platte 13 verläuft bündig mit den Umfangskanten 26 der Ringflansche 22 und der Längsflansche 23. Als Betonmaterial der Platte 13 ist ein Material geringer Dichte und geringer Druckfestigkeit sowie gesteigerter Flexibilität und hoher Elastizität vorgesehen, verglichen mit dem üblichen Beton. Das verwendete Polymer-Betonoder Zementaggregat ist aufgebaut aus leichtgewichtigen Polymer- oder Polymerschaumperlen oder ähnlichen Partikeln geringen Gewichtes und niedriger Dichte. Ein bestimmtes Quantum der Masse kann beispielsweise die folgenden Bestandteile umfassen: 300 kg Zement, 150 kg Sand, 150 kg Wasser und 7 kg eines Bindemittels. Hieraus ergibt sich ein Produkt, das ein Dichteäquivalent von etwa 50 % Wasser oder etwa 500 g/l aufweist sowie ein Druckfestigkeit von etwa 20 % üblichen Betons. Der ausgehärtete Beton ist wesentlich leichter, als üblicher Beton. Das Material weist ein spezifisches Gewicht wie Holz auf, hat eine gewisse Flexibilität und Elastizität aufgrund der Anwesenheit von Polystiren in Gestalt von Partikeln. Auch kann ein Drahtgeflecht 15 in die Tafel 13 eingebettet sein, selbstverständlich auch andere Verstärkungsmittel wie ein Gewebe oder ein Gelege aus Drähten.The skeleton 12 has an inner sleeve-shaped wall 21 - see for example Figure 6, further two or more annular flanges 22, which could be referred to as peripheral ribs of the skeleton, and a number of longitudinal flanges 23, which could be termed longitudinal ribs. The combination of said components has a tray-like configuration with a convex bottom and standing sidewalls. The annular flanges 22 and the longitudinal flanges 23 include inner flange portions 24 and outer flange portions 25 - see Figure 8. The outer flange portions 25 extend outwardly from the inner sleeve-shaped wall 21 and form side surfaces of the skeleton 12. The inner flange portions 24 extend inwardly from the inner sleeve-shaped wall 21 into a working bore 17 of the casting core 10 formed from the numerous casting core longitudinal sections. The inner flange portions 24 include means for connecting the longitudinal casting core sections 8.1, 8.2 and so on. This is a mechanical fastening device 31 in the form of screws and nuts. The screws are passed through holes 27 in the inner flange portions 24. In a preferred embodiment, at least one bore 27 is formed as a slot to allow a mutual adjustment of the Gießkem longitudinal sections. The skeleton 12 comprises a plate 13 of a polymer-concrete aggregate and is connected to this plate fe, st. The outer surface of the plate 13 is flush with the peripheral edges 26 of the annular flanges 22 and the longitudinal flanges 23. As the concrete material of the plate 13 is a material of low density and low compressive strength and increased flexibility and high elasticity provided compared with the usual concrete. The polymer concrete or cement aggregate used is composed of lightweight polymer or polymer foam beads or similar low weight and low density particles. For example, a given amount of the mass may include the following ingredients: 300 kg of cement, 150 kg of sand, 150 kg of water and 7 kg of a binder. This results in a product having a density equivalent of about 50% water or about 500 g / l and a compressive strength of about 20% of conventional concrete. The hardened concrete is much lighter than ordinary concrete. The material has a specific weight such as wood, has some flexibility and elasticity due to the presence of polystyrene in the form of particles. Also, a wire mesh 15 may be embedded in the panel 13, of course other reinforcing means such as a woven fabric or a scrim of wires.
Die Gesamtabmessungen des einzelnen Gießkern-Längsabschnittes 8.1 , 8.2 und so weiter hängen von der Größe und der Gestalt des zu schaffenden Kanales ab. Die maximalen Abmessungen eines Gießkern-Längsabschnittes sollten jedoch derart beschränkt sein, dass dessen Gewicht nicht mehr als 40 kg ist, so dass es zwei Mann leicht handhaben können, insbesondere beim Zusammenfügen und Montieren zu einem einzigen Gießkern 8. Die Umfangskanten 26 der Ringflansche 22 und der Längsflansche 23 sowie die Umfangskanten 33 vonThe overall dimensions of the individual core longitudinal section 8.1, 8.2 and so forth depend on the size and shape of the channel to be created. However, the maximum dimensions of a core longitudinal section should be limited so that its weight is not more than 40 kg, so that it can easily handle two men, especially when assembling and assembling into a single casting core 8. The peripheral edges 26 of the annular flanges 22 and the longitudinal flanges 23 and the peripheral edges 33 of
Abstandselementen 32 zwischen einander benachbarten Flanschen 22 und 23 definieren die gewünschte Krümmung der Außenfläche 14 des Gießkerns 8. Je stärker die Außenfläche 14 gekrümmt ist, umso dichter wird man die Flansche 22 und 23 nebeneinander legen.Spacers 32 between adjacent flanges 22 and 23 define the desired curvature of the outer surface 14 of the casting core 8. The more the outer surface 14 is curved, the tighter the flanges 22 and 23 will be adjacent.
Die Abstandshalter 32 - siehe Figur 8 - bestehen am besten aus ähnlichem Material wie das Skelett 12. Die Abstandshalter 32 werden zwischen einander benachbarte Paare von Ringflanschen 22 und einander benachbarte Paare von Längsflanschen 23 eingefügt. Dabei erstrecken sich die Umfangskanten 33 der Abstandshalter 32 über die Umfangskanten 26 der Flansche 22 und 23 hinaus. Bei dieser Konstruktion dienen die Umfangskanten 23 der Abstandshalter 32 als Führungen zum Bilden der Außenfläche oder Mantelfläche 14 der einzelnen Polymer-Beton-Platte 13.The spacers 32 - see Figure 8 - are best made of similar material as the skeleton 12. The spacers 32 are interposed between adjacent pairs of annular flanges 22 and adjacent pairs of longitudinal flanges 23. In this case, the peripheral edges 33 of the spacers 32 extend beyond the peripheral edges 26 of the flanges 22 and 23. In this construction, the peripheral edges 23 of the spacers 32 serve as guides for forming the outer surface or shell surface 14 of the single polymer concrete slab 13.
Sind die Gießkern-Längsabschnitte 8.1 , 8.2 und so weiter in Umfangsrichtung wie auch in Längsrichtung zusammengefügt und miteinander verriegelt, so entsteht der in Figur 6 gezeigte Längsabschnitt. Das Bilden dieses Längsabschnittes kann an Ort und Stelle oder an einem anderen Ort vorgenommen werden. Auf die äußere Fläche einer Tafel 13 wird am besten eine glatte Schicht 16 aufgebracht, um eine entsprechend glatte, wasserführende Fläche des zu erzeugendenIf the casting core longitudinal sections 8.1, 8.2 and so forth are joined together in the circumferential direction as well as in the longitudinal direction and locked together, the longitudinal section shown in FIG. 6 is formed. The formation of this longitudinal section can be done in situ or at another location. On the outer surface of a panel 13, a smooth layer 16 is best applied to a correspondingly smooth, water-bearing surface of the to be generated
Kanales zu schaffen. Eine solche Glanzschicht besteht am besten aus einem Gemisch von Acrylharz, Zement sowie feinem Sand. Andere Materialien wie Polyurethan, Epoxy können ebenfalls als Glanzschicht 16 verwendet werden. Die einzelnen, miteinander verbundenen Längsabschnitte 8.1 , 8.2 und so weiter bilden sodann den kompletten Gießkern 8. Gießkern 8 ist derart aufgebaut, dass er nach seiner Montage unter Druck gesetzt und in gewisser Weise aufgeblasen werden kann. Hiermit wird dem noch feuchten Beton ein gewisser Druck entgegengesetzt, um dichte und glatte Formflächen zu erzeugen. Wie in Figur 9 gezeigt, ist die Arbeitsbohrung 17 durch eine pneumatische Dichtung 41 abgesperrt. Eine Druckmediumquelle 42 leitet Druckmedium in den Innenraum des Gießkernes 8.To create channels. Such a gloss layer is best made of a mixture of acrylic resin, cement and fine sand. Other materials such as polyurethane, epoxy may also be used as the gloss layer 16. The individual, interconnected longitudinal sections 8.1, 8.2 and so on then form the complete casting core 8. Casting core 8 is constructed so that it can be pressurized after its assembly and inflated in some way. This is the still wet concrete a certain pressure opposed to produce dense and smooth molding surfaces. As shown in Figure 9, the working bore 17 is shut off by a pneumatic seal 41. A pressure medium source 42 directs pressure medium into the interior of the casting core 8.
Im folgenden soll das Verfahren des Aufbaus des Gießkernes, des Montierens und das Erzeugen eines Hohlraumes oder eines Kanales beschrieben werden.In the following, the method of construction of the casting core, the mounting and the generation of a cavity or a channel will be described.
Um das Skelett 12 aufzubauen, wird eine gekrümmte, im wesentlichen konusförmige Blechmatrix hergestellt, deren Streben es erlauben, eine Krümmung zu variieren. Die innere hülsenförmige Wand 21 sowie die Flansche 22 und 23 werden auf der Matrix aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder ähnlichem Material geformt, und zwar zu einer Stärke von etwa 1 bis 2 cm. In den inneren Flanschbereichen 24 werden die genannten Bohrungen 27 eingebracht. Sobald alle Skelettteile (Gießkern-Längsabschnitte) 8.1 , 8.2 und so weiter hergestellt sind, wird eine Werkstattmontage durchgeführt, um die Toleranzen zu erfassen und eine Justierung der Abstandselemente 32 vorzunehmen, welche ihrerseits die Formfläche 14 bilden. Nach einer Überprüfung der Maße werden sämtlicheTo construct the skeleton 12, a curved, substantially cone-shaped sheet metal matrix is produced whose struts allow a curvature to be varied. The inner sleeve-shaped wall 21 and the flanges 22 and 23 are formed on the matrix of glass fiber reinforced plastic or similar material, to a thickness of about 1 to 2 cm. In the inner flange portions 24, the said holes 27 are introduced. Once all the skeleton parts (core longitudinal sections) 8.1, 8.2 and so forth are made, a workshop assembly is performed to detect the tolerances and make an adjustment of the spacers 32, which in turn form the molding surface 14. After a review of the dimensions are all
Skelettelemente 12 sorgfältig markiert, um ein richtiges Wiedermontieren an Ort und Stelle zu gewährleisten.Skeleton elements 12 carefully marked to ensure proper reassembly in place.
Die Skelettteile 12 werden an Ort und Stelle wieder montiert, ausgerichtet und ausgemessen, um das genaue Positionieren der Abstandsumfangskanten 33 sicherzustellen. Es werden Verstärkungselemente 15 an den Skelettteilen 12 fixiert. Sodann wird ein Polymer-Beton-Gemisch erzeugt, um das Skelett 12 auszugießen, beispielsweise durch Aufsprühen. Die Polymer-Beton-Masse ist relativ viskos, um ein Ausformen der Platten 13 zu erleichtern. Die nasse Polymer- Beton-Masse wird manuell aufgebracht, wobei vorgeformte Lineale verwendet werden, um die gewünschte Konfiguration der Formfläche 14 zu bilden. Dabei dienen die Umfangskanten 33 eines jeden Skelettes 12 als Führung. Da jedes Skelett 12 seinen eigenen Satz von Umfangskanten 3 aufweist und vom benachbarten Gießkern-Längsabschnitt durch die Flansche 22 und 23 getrennt ist, können die Platten 13 einzeln fertiggestellt werden. Hiermit wird sichergestellt, dass die äußere Fläche einer jeden Platte 13 maßgenau ist. Nach ausreichendem Aushärten der Masse der Platten 13, üblicherweise ein voller Tag, wird eine Glanzschicht 16 aufgebracht, beispielsweise durch Aufbürsten. Nach dem Aushärten der Glanzschicht 16 - im allgemeinen mehrere Tage - werden gegebenenfalls noch Nacharbeiten an der Formfläche 14 vorgenommen. Vor dem Vergießen von Beton zum Erzeugen der Betonstruktur 99 kann auf die Glanzschicht 16 ein Entformmittel aufgebracht werden, um ein leichtes Herausnehmen des Gießkemes nach vollendetem Guss zu ermöglichen.The skeletal parts 12 are reassembled, aligned and measured in place to ensure accurate positioning of the spacer peripheral edges 33. Reinforcing elements 15 are fixed to the skeleton parts 12. Then, a polymer-concrete mixture is produced to pour out the skeleton 12, for example by spraying. The polymer-concrete mass is relatively viscous to facilitate molding of the plates 13. The wet polymer concrete mass is applied manually using preformed rulers to form the desired configuration of the forming surface 14. The peripheral edges 33 of each skeleton 12 serve as a guide. As each Skeleton 12 has its own set of peripheral edges 3 and is separated from the adjacent Gießkern longitudinal section by the flanges 22 and 23, the plates 13 can be completed individually. This ensures that the outer surface of each plate 13 is accurate. After sufficient curing of the mass of the plates 13, usually a full day, a gloss layer 16 is applied, for example by brushing. After curing of the gloss layer 16 - generally several days - if necessary, further work on the mold surface 14 are made. Before the casting of concrete to produce the concrete structure 99, a mold release agent can be applied to the gloss layer 16 in order to allow easy removal of the casting core after completion of the casting.
Der komplette, montierte Gießkern wird sodann unter Druck gesetzt und die Formfläche 14 vermessen, um sicherzustellen, dass sie die richtigen Abmessungen hat. Gegebenenfalls werden Verstärkungsstäbe für dieThe complete, assembled casting core is then pressurized and the mold surface 14 measured to ensure that it has the correct dimensions. Optionally, reinforcing rods for the
Betonkonstruktion 99 positioniert. Sodann wird der flüssige Beton vergossen, um den Gießkern 8 einzubetten. Gegebenenfalls wird ein leichter Druck aufgebracht, um ein Aufweiten des Gießkernes 8 zu erzielen. Dabei können wenige Millimeter Aufweitung in radialer Richtung ausreichen, beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 mm. Bei einer üblichen Anlage kann die Betonkonstruktion 99 vier Meter stark sein. Sie wird lagenweise vergossen.Concrete construction 99 positioned. Then, the liquid concrete is poured to embed the casting core 8. Optionally, a slight pressure is applied to achieve expansion of the casting core 8. In this case, a few millimeters expansion in the radial direction may suffice, for example 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 mm. In a conventional plant, the concrete structure 99 can be four meters thick. She is shed in layers.
Sobald der Beton hinreichend ausgehärtet ist, wird der Druck vom Gießkern 8 entlassen, die Längsabschnitte des Gießkernes werden voneinander entriegelt und entfernt. Aufgrund dieser Druckentlastung und aufgrund der geringfügigen Flexibilität der einzelnen Längsabschnitte lassen sich diese durch die Arbeitsbohrung 17 einzeln herausziehen. Die Längsabschnitte können sodann gereinigt, inspiziert und gegebenenfalls repariert werden. Sie lassen sich für ähnliche Gießvorgänge wiederverwenden.Once the concrete has cured sufficiently, the pressure from the casting core 8 is released, the longitudinal sections of the casting core are unlocked and removed from each other. Due to this pressure relief and due to the slight flexibility of the individual longitudinal sections, these can be pulled out individually through the working bore 17. The longitudinal sections can then be cleaned, inspected and repaired if necessary. They can be reused for similar casting operations.
Die Einzelteile des Gießkerns, beispielsweise einander benachbarte Gießkern- Längsabschnitte, können auch durch andere als mechanische Mittel vorrübergehend für die Zwecke des Durchführens des Gießprozesses miteinander verbunden werden. So kommen beispielsweise Magnete in Betracht, die in den stirnseitigen Enden einander benachbarter Gießkern-Längsabschnitte eingelassen werden.The individual parts of the casting core, for example, adjacent Gießkern- longitudinal sections can also by other than mechanical means be temporarily connected for the purposes of performing the casting process. For example, magnets come into consideration, which are embedded in the front ends of adjacent Gießkern longitudinal sections.
Die folgenden, sich aus der Erfindung ergebenden Vorteile sollen nochmals im folgenden herausgestellt werden:The following, resulting from the invention advantages are to be highlighted again in the following:
es lassen sich Kanäle mit wasserführenden Flächen besonders geringer Rauhigkeit herstellen die wasserführenden Flächen können einen völlig stetigen Verlauf aufweisen, d. h. ohne Kanten oder Ecken oder Sprungstellen die Erfindung lässt sich anwenden bei druck- und saugseitiger Wasserführung bei Wasserturbinen, Pumpen und Pumpturbinen - die Querschnittsform und/oder Querschnittgröße des Strömungskanales lassen sich über den Strömungsweg ändern, beispielsweise von kreisrund zu elliptisch, von elliptisch zu kreisrund die Querschnittsform lässt sich im Verlaufes des Strömungsweges von einer horizontalen zu einer vertikalen Ellipsenform ändern - die Querschnittsform und/oder -große lassen sich im Hinblick auf eineIt can be channels with water-bearing surfaces particularly low roughness produce the water-bearing surfaces can have a completely steady course, d. H. without edges or corners or discontinuities the invention can be applied to pressure and suction water supply in water turbines, pumps and pump turbines - the cross-sectional shape and / or cross-sectional size of the flow channel can be changed via the flow path, for example, from circular to elliptical, from elliptical to circular Cross-sectional shape can be changed in the course of the flow path from a horizontal to a vertical ellipse shape - the cross-sectional shape and / or size can be in terms of a
Optimierung des Wirkungsgrades verändern, beispielsweise im Saugrohr zur Vermeidung von Sekundärströmungen ungeachtet der Gestaltung von strömungsführenden Kanälen aus Beton oder einer anderen Form- und aushärtbaren Masse lassen sich auch Bauteile aus Stahl oder anderen Materialien verwenden und in die Masse integrieren, beispielsweise Sporne aus Stahl Optimization of the efficiency change, for example, in the intake manifold to avoid secondary flows regardless of the design of flow channels made of concrete or other formable and curable mass can also be components made of steel or other materials use and integrate into the mass, such as steel spurs

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Herstellen eines wasserführenden Kanales mit wasserführenden Flächen für eine Wasserturbine oder eine andere Wasserkraftmaschine mittels eines Gießverfahrens, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:A method of producing a water-bearing channel having water-bearing surfaces for a water turbine or other hydroelectric machine by means of a casting method, comprising the following method steps:
1.1 es werden zwei oder mehrere Längsabschnitte (8.1 , 8.2, 8.3) zu einem Gießkern (8) zusammengefügt, dessen Mantelfläche (14) nach Gestalt und Lage mit den wasserführenden Flächen des Kanals zusammenfallen oder deren Gestalt gegenüber den wasserführenden Flächen geringes Untermaß aufweist;1.1 there are two or more longitudinal sections (8.1, 8.2, 8.3) joined together to form a casting core (8) whose outer surface (14) coincide in shape and location with the water-bearing surfaces of the channel or whose shape relative to the water-bearing surfaces has low undersize;
1.2 der Gießkern (8) wird in Beton (99) oder in eine andere aushärtbare Gussmasse eingegossen;1.2 the casting core (8) is cast in concrete (99) or in another hardenable casting compound;
1.3 die Längsabschnitte (8.1 , 8.2, 8.3) des Gießkernes (8) werden nach dem Aushärten der Gussmasse nacheinander aus dem dann entstandenen1.3 the longitudinal sections (8.1, 8.2, 8.3) of the casting core (8) are successively from the then resulting after curing of the casting mass
Kanal entnommen.Taken channel.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsabschnitte (8.1 , 8.2, 8.3) vor dem Einbetten in die Gussmasse miteinander verriegelt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the longitudinal sections (8.1, 8.2, 8.3) are locked together before embedding in the casting material.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:3. The method according to claim 1 or 2, characterized by the following features:
3.1 es werden für den Gießkern (8) Längsabschnitte (8.1 , 8.2, 8.3) verwendet, die hohl sind, und deren Hohlräume nach dem Zusammenfügen der3.1 there are used for the casting core (8) longitudinal sections (8.1, 8.2, 8.3), which are hollow, and their cavities after assembly of the
Längsabschnitte in leitender Verbindung miteinander stehen;Longitudinal sections are in conductive connection with each other;
3.2 die Längsabschnitte werden wenigstens im Bereich ihrer Mantelflächen aus einem Material gebildet, das unter Überdruck aufweitbar oder unter Unterdruck schrumpfbar ist; 3.3 zum Entnehmen der Längsabschnitte werden deren Hohlräume unter Überdruck oder Unterdruck gesetzt. 3.2 the longitudinal sections are formed at least in the region of their lateral surfaces of a material which is expandable under pressure or shrinkable under reduced pressure; 3.3 to remove the longitudinal sections whose cavities are placed under pressure or negative pressure.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Material der Längsabschnitte im Bereich von deren Mantelflächen ein elastisch verformbares Material gewählt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that as the material of the longitudinal sections in the region of the lateral surfaces of an elastically deformable material is selected.
5. Vorrichtung zum Herstellen eines wasserführenden Kanales mit wasserführenden Flächen für eine Wasserturbine oder eine andere Wasserkraftmaschine mittels eines Gießverfahrens mit den folgenden Bauteilen:5. An apparatus for producing a water-bearing channel with water-bearing surfaces for a water turbine or other hydroelectric machine by means of a casting process with the following components:
5.1 mit einem Gießkern (8); 5.2 die Mantelfläche des Gießkernes (8) hat dieselbe Gestalt und Lage, wie die zu erzeugende wasserführende Fläche, oder hat gegenüber dieser ein geringes Untermaß; 5.3 der Gießkern (8) ist in Längsrichtung des zu erzeugenden Kanales in5.1 with a casting core (8); 5.2 the lateral surface of the casting core (8) has the same shape and location as the water-bearing surface to be generated, or has a slight undersize with respect to this; 5.3 of the casting core (8) is in the longitudinal direction of the channel to be generated in
Längsabschnitte (8.1 , 8.2, 8.3) unterteilt; 5.4 die Längsabschnitte (8.1, 8.2, 8.3) sind miteinander verriegelbar.Longitudinal sections (8.1, 8.2, 8.3) divided; 5.4 the longitudinal sections (8.1, 8.2, 8.3) are locked together.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die folgenden6. Apparatus according to claim 5, characterized by the following
Merkmale:Characteristics:
6.1 der Gießkern (8) ist hohl; 6.2 an den Hohlraum des Gießkerns (8) ist ein Druckmedium oder ein6.1 the casting core (8) is hollow; 6.2 to the cavity of the casting core (8) is a pressure medium or a
Unterdruckmedium anschließbar; 6.3 der Gießkern (8) ist nach dem Gießvorgang aus dem ausgeformten Kanal herausnehmbar.Negative pressure medium can be connected; 6.3 the casting core (8) can be removed from the molded channel after the casting process.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkern (8) in Ringsegmente oder in Kreissegmente unterteilt ist.7. Device according to one of claims 5 or 6, characterized in that the casting core (8) is divided into ring segments or in circle segments.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum gegenseitigen Verbinden der Längsabschnitte und/oder der Ringsegmente oder Kreissegmente vorgesehen sind. 8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that means for mutual connection of the longitudinal sections and / or the ring segments or circle segments are provided.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkem (8) in radialer Richtung aufweitbar ist.9. Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the Gießkem (8) is expandable in the radial direction.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkern (8) wenigstens in seinem äußeren Bereich in radialer10. Device according to one of claims 5 to 9, characterized in that the casting core (8) at least in its outer region in the radial
Richtung elastisch verformbar ist.Direction is elastically deformable.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (14) des Gießkernes (8) aus einem Material besteht, das sich nach dem Gießvorgang von den wasserführenden Flächen der11. Device according to one of claims 5 to 10, characterized in that the lateral surface (14) of the casting core (8) consists of a material which after the casting of the water-bearing surfaces of the
Gussmasse lösen lässt.Loosen casting compound.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11 , gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 12.1 der Gießkern (8) umfasst ein Skelett, das aus Rippen besteht;12. Device according to one of claims 5 to 11, characterized by the following features: 12.1 the casting core (8) comprises a skeleton consisting of ribs;
12.2 die Zwischenräume zwischen den Rippen sind mit einer Füllmasse ausgefüllt.12.2 the spaces between the ribs are filled with a filling material.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmasse wenigstens einen der folgenden Stoffe aufweist:13. The device according to claim 12, characterized in that the filling compound comprises at least one of the following substances:
Polymeraggregat, Zement, Kaolin, Gips, organische oder anorganische Schaumstoffe.Polymer aggregate, cement, kaolin, gypsum, organic or inorganic foams.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmasse als Platte 13 vorgefertigt oder in die Zwischenräume des14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the filling compound prefabricated as a plate 13 or in the interstices of
Skelettes eingegossen wird, und dass sie am Skelett befestigt wird.Skeletons is poured, and that it is attached to the skeleton.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Skelett aus Aluminium, Kunststoff, glasfaserverstärktem Kunstharz oder einem gleichartigen Material geringen spezifischen15. Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that the skeleton of aluminum, plastic, glass fiber reinforced synthetic resin or a similar material low specific
Gewichtes und von einer Flexibilität gebildet ist. Weight and made of a flexibility.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Skelett unter Umwelteinflüssen und unter Einfluss von Lösungsmitteln dimensionsstabil ist.16. Device according to one of claims 12 to 15, characterized in that the skeleton is dimensionally stable under environmental influences and under the influence of solvents.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Skelett eine innere hülsenförmige Wand (21 ), Längsrippen (23) sowie Umfangsrippen (22) aufweist.17. Device according to one of claims 12 to 16, characterized in that the skeleton has an inner sleeve-shaped wall (21), longitudinal ribs (23) and peripheral ribs (22).
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Längsrippen (23) und die Umfangsrippen (22) in radialer Richtung beidseits der hülsenförmigen Wand (21) erstrecken und damit innere (24) und äußere (25) Flanschteile bilden.18. The apparatus according to claim 17, characterized in that the longitudinal ribs (23) and the circumferential ribs (22) extend in the radial direction on both sides of the sleeve-shaped wall (21) and thus form inner (24) and outer (25) flange parts.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (13) zwischen äußeren Flanschteilen gehalten sind.19. The apparatus according to claim 18, characterized in that the plates (13) are held between outer flange parts.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Flanschteile eine Umfangskante aufweist, die mit der Formfläche der Platten (13) bündig ist.20. Device according to one of claims 18 and 19, characterized in that the outer flange parts has a peripheral edge, which is flush with the molding surface of the plates (13).
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mechanische Befestigungseinrichtungen vorgesehen sind, die einander benachbarte innere Flanschteile miteinander verbinden.21. Device according to one of claims 12 to 20, characterized in that mechanical fastening means are provided which connect adjacent inner flange parts with each other.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einander benachbarten Umfangsrippen (22) und Längsrippen (23) Abstandhalter (32) vorgesehen sind.22. Device according to one of claims 12 to 21, characterized in that between adjacent circumferential ribs (22) and longitudinal ribs (23) spacers (32) are provided.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abstandhalter (32) eine Umfangskante aufweist, dass ferner jede23. The device according to claim 22, characterized in that each spacer (32) has a peripheral edge, that further each
Umfangsrippe (22) und jede Längsrippe (23) eine Umfangskante aufweist, und dass sich die Umfangskanten der Abstandhalter (32) über die Umfangskanten der Umfangsrippen (22) und der Längsrippen (23) in radialer Richtung hinaus erstrecken.Peripheral rib (22) and each longitudinal rib (23) has a peripheral edge, and that the peripheral edges of the spacers (32) on the Peripheral edges of the circumferential ribs (22) and the longitudinal ribs (23) extend in the radial direction addition.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (13) und die Umfangskanten der Abstandhalter (32) gemeinsam die Formfläche (14) für die wasserführenden Flächen des Kanales bilden.24. Device according to one of claims 12 to 23, characterized in that the plates (13) and the peripheral edges of the spacers (32) together form the molding surface (14) for the water-bearing surfaces of the channel.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Gießkern-Längsabschnitte eine25. Device according to one of claims 12 to 24, characterized in that the interconnected Gießkern longitudinal sections a
Arbeitsbohrung aufweisen, die durch alle Längsabschnitte hindurchläuft, und die an ein Druckmedium anschließbar ist.Have working bore, which passes through all longitudinal sections, and which is connectable to a pressure medium.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (13) eine Dichte von zwischen 4 und 600 g/l aufweisen, vorzugsweise 500 g/l.26. Device according to one of claims 12 to 25, characterized in that the plates (13) have a density of between 4 and 600 g / l, preferably 500 g / l.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Querschnittsform und/oder Größe des Gießkernes (8) in seiner Längsrichtung verändert, z. B. von einer kreisrunden zu einer elliptischen Form, oder von einer elliptischen zu einer kreisrunden Form.27. Device according to one of claims 5 to 26, characterized in that the cross-sectional shape and / or size of the casting core (8) changes in its longitudinal direction, for. B. from a circular to an elliptical shape, or from an elliptical to a circular shape.
28. Verfahren zum Herstellen eines wasserführenden Kanales mit wasserführenden Flächen für eine Wasserturbine oder eine andere Wasserkraftmaschine mittels eines Gießverfahrens unter Verwendung eines Gießkerns gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27, mit den folgenden28. A method of producing a water-bearing channel with water-bearing surfaces for a water turbine or other hydroelectric machine by means of a casting process using a casting core according to one of claims 1 to 27, with the following
Verfahrensschritten: es werden eine Mehrzahl von Gießkern-Längsabschnitten bereitgestellt, deren jede ein flexibles Skelett umfasst, ferner Platten aus Polymeraggregat-Beton, die mit dem Skelett verbunden sind; die Längsabschnitte werden in Reihe miteinander verbunden; der Gießkern (8) wird in Beton (99) eingegossen, und der Beton wird aushärten gelassen; die einzelnen Gießkern-Längsabschnitte werden voneinander gelöst und aus dem somit entstandenen wasserführenden Kanal entnommen.Method steps: there are provided a plurality of longitudinal casting core sections, each of which comprises a flexible skeleton, as well as polymer aggregate concrete plates joined to the skeleton; the longitudinal sections are connected in series; the casting core (8) is poured into concrete (99) and the concrete is allowed to harden; the individual Gießkern longitudinal sections are detached from each other and removed from the resulting water-bearing channel.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Gießkern-Abschnitte durch Bilden eines Formskelettes hergestellt werden, umfassend eine hülsenförmige Wand (21 ), ein Paar flanschartige Umfangsrippen (22) sowie flanschartige Längsrippen (23), wobei sich die Umfangsrippen und die Längsrippen in radialer Richtung beidseits der hülsenförmigen Wand erstrecken; es wird Polymeraggregat-Beton auf die hülsenförmige Wand aufgesprüht, und die aufgesprühte Masse wird eingeebnet, wobei die flanschartigen Umfangsrippen und die flanschartigen Längsrippen als Führungen ausgenutzt werden, um eine glatte äußere Formfläche (14) zu bilden.29. The method according to claim 28, characterized in that the individual Gießkern sections are made by forming a molded skeleton, comprising a sleeve-shaped wall (21), a pair of flange-like peripheral ribs (22) and flange-like longitudinal ribs (23), wherein the circumferential ribs and the longitudinal ribs extend in the radial direction on both sides of the sleeve-shaped wall; polymer aggregate concrete is sprayed onto the sleeve-shaped wall and the sprayed mass is leveled using the flange-like peripheral ribs and the flange-like longitudinal ribs as guides to form a smooth outer molding surface (14).
30. Verfahren nach Anspruch (29), dadurch gekennzeichnet, dass das gegenseitige Verbinden von Gießkern-Längsabschnitten mittels mechanischer Befestigungseinrichtungen vorgenommen wird, und das einander benachbarte flanschartige Umfangsrippen und einander benachbarte flanschartige Längsrippen auf der Innenseite der hülsenförmigen Wand (21) mit mechanischen Befestigungseinrichtungen verbunden werden.30. The method according to claim (29), characterized in that the mutual connection of Gießkern longitudinal sections by means of mechanical fastening means is made, and the adjacent flange-like peripheral ribs and adjacent flange-like longitudinal ribs on the inside of the sleeve-shaped wall (21) connected to mechanical fastening means become.
31. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einander benachbarte Gießkern-Längsabschnitte Abstandshalter (32) eingefügt werden, und dass Polymeraggregat-Beton aufgesprüht und die aufgesprühte Masse planiert wird, wobei die Abstandhalter (32) als Führungshilfen zum Erzielen einer glatten äußeren Formfläche ausgenutzt werden. A method according to claim 28, characterized in that spacers (32) are interposed between adjacent longitudinal casting core sections and that polymer aggregate concrete is sprayed and the sprayed mass is leveled, the spacers (32) serving as guide means for achieving a smooth outer Form surface to be exploited.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkern zum Steigern seiner Steifigkeit unter Innendruck gesetzt wird. 32. The method according to any one of claims 28 to 31, characterized in that the casting core is set to increase its rigidity under internal pressure.
PCT/EP2005/004350 2005-04-22 2005-04-22 Water turbine, especially francis water turbine WO2006114110A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MX2007012983A MX2007012983A (en) 2005-04-22 2005-04-22 Water turbine, especially francis water turbine.
BRPI0520234-5A BRPI0520234A2 (en) 2005-04-22 2005-04-22 device and process for producing a water conduit channel
PCT/EP2005/004350 WO2006114110A1 (en) 2005-04-22 2005-04-22 Water turbine, especially francis water turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2005/004350 WO2006114110A1 (en) 2005-04-22 2005-04-22 Water turbine, especially francis water turbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006114110A1 true WO2006114110A1 (en) 2006-11-02

Family

ID=35063312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2005/004350 WO2006114110A1 (en) 2005-04-22 2005-04-22 Water turbine, especially francis water turbine

Country Status (3)

Country Link
BR (1) BRPI0520234A2 (en)
MX (1) MX2007012983A (en)
WO (1) WO2006114110A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010026449A1 (en) * 2010-07-08 2012-01-12 Ksb Aktiengesellschaft flow machine
EP3299118A1 (en) * 2016-09-23 2018-03-28 Datron AG Component for a machine

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL10755C (en) * 1900-01-01
US992782A (en) 1910-07-14 1911-05-23 Charles S Lambie Forming concrete manholes.
FR1340178A (en) * 1962-04-05 1963-10-18 Elton Bv Ind & Handel Method of constructing a chimney flue and chimney flue constructed according to this method
US3729165A (en) 1971-06-16 1973-04-24 Cypert J Form for manholes and the like
US4060218A (en) * 1975-06-26 1977-11-29 Kandiah Tharma Nayagam Pneumatically controlled rigid core-former
US4997602A (en) 1988-09-02 1991-03-05 Action Products Marketing Corporation Cast-in-place manhole liner method
US5032197A (en) 1988-09-02 1991-07-16 Action Products Marketing Corporation Cast-in-place manhole liner method
US5108671A (en) 1991-08-07 1992-04-28 Kiewit Construction Group Inc. Concrete formwork and method for forming a draft tube
JP2001038713A (en) * 1999-07-28 2001-02-13 Igarashi Kogyo Kk Concrete segment form structure
JP2002168171A (en) * 2000-11-30 2002-06-14 Toshiba Corp Draft tube liner for hydraulic machine and its installation method
CA2344906A1 (en) * 2001-04-20 2002-10-20 Nrjo Inc. Modular hydraulic turbine

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL10755C (en) * 1900-01-01
US992782A (en) 1910-07-14 1911-05-23 Charles S Lambie Forming concrete manholes.
FR1340178A (en) * 1962-04-05 1963-10-18 Elton Bv Ind & Handel Method of constructing a chimney flue and chimney flue constructed according to this method
US3729165A (en) 1971-06-16 1973-04-24 Cypert J Form for manholes and the like
US4060218A (en) * 1975-06-26 1977-11-29 Kandiah Tharma Nayagam Pneumatically controlled rigid core-former
US4997602A (en) 1988-09-02 1991-03-05 Action Products Marketing Corporation Cast-in-place manhole liner method
US5032197A (en) 1988-09-02 1991-07-16 Action Products Marketing Corporation Cast-in-place manhole liner method
US5108671A (en) 1991-08-07 1992-04-28 Kiewit Construction Group Inc. Concrete formwork and method for forming a draft tube
JP2001038713A (en) * 1999-07-28 2001-02-13 Igarashi Kogyo Kk Concrete segment form structure
JP2002168171A (en) * 2000-11-30 2002-06-14 Toshiba Corp Draft tube liner for hydraulic machine and its installation method
CA2344906A1 (en) * 2001-04-20 2002-10-20 Nrjo Inc. Modular hydraulic turbine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2002, no. 10 10 October 2002 (2002-10-10) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010026449A1 (en) * 2010-07-08 2012-01-12 Ksb Aktiengesellschaft flow machine
EP3299118A1 (en) * 2016-09-23 2018-03-28 Datron AG Component for a machine

Also Published As

Publication number Publication date
MX2007012983A (en) 2008-03-27
BRPI0520234A2 (en) 2009-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006031325B4 (en) Method for producing a fiber composite component for aerospace applications
EP2468484B1 (en) Method for producing a hollow fibre compound component
WO2011072739A1 (en) Method and device for producing a fibre-reinforced injection-moulded plastic part
WO2017028841A1 (en) Bar element
EP1627716B1 (en) Forming part for a man hole
EP1613453B1 (en) Method and apparatus for producing a shaft bottom and a set of moulding elements
DE10317321A1 (en) A method for production of concrete shaft bottom comprising a drain of defined shape , where the concrete is introduced into the bottom mold useful in the production of concrete shafts
WO2006114110A1 (en) Water turbine, especially francis water turbine
DE102005032323B3 (en) Method for producing a manhole base
DE102013019470A1 (en) Structural component with a hollow structure
DE2605687A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING SAND MOLDS
WO2014095856A2 (en) Variable moulding device for manufacturing a rotor blade half shell for a wind turbine
DE102020117426B4 (en) Method of manufacturing a roll bar for a motor vehicle and roll bar
DE102013020871A1 (en) Structural component for a motor vehicle
AT1204U1 (en) SHAPED FORM FOR SUPPORTING COMPONENTS
AT507316B1 (en) ROLLER ROLLER, DISC ELEMENT FOR SHAPING THE ROLL LAYER ON A ROLLER ROLLER, AND METHOD FOR PRODUCING A ROLLER ROLLER
DE2015299B2 (en) Process for the manufacture of a synthetic resin article reinforced three-dimensionally with fibers
EP3670756B1 (en) Mould for the production of a hybrid support ring and hybrid support ring
EP3649305A1 (en) Method for producing a concrete formwork for a tower segment, and method for producing a tower segment for a tower of a wind turbine
DE3422483A1 (en) Mould for producing a socket pipe
DE102006045984A1 (en) Manufacturing concrete parts, e.g. lower parts of shafts with variable channels and connectors, involves passing suction pipe over concrete surface, removing concrete using air suction and removing residual concrete via line
DE872399C (en) Process for the production of closed hollow bodies from rubber and containers produced according to this
DE2524142A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A E.g. UNDERGROUND TANKS AND TANK MANUFACTURED BY THIS PROCESS, IN PARTICULAR BALL TANK FOR THE STORAGE OF MINERAL OIL
AT283982B (en) Device for the production of concrete pipes with wall openings
DE20321879U1 (en) Device for producing manhole bases of concrete

Legal Events

Date Code Title Description
DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: MX/a/2007/012983

Country of ref document: MX

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 4267/KOLNP/2007

Country of ref document: IN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: RU

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 05732037

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: PI0520234

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2