WO2011088491A1 - Vorrichtung und verfahren zum entfernen von schwebstoffteilchen - Google Patents

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WO2011088491A1
WO2011088491A1 PCT/AT2011/000033 AT2011000033W WO2011088491A1 WO 2011088491 A1 WO2011088491 A1 WO 2011088491A1 AT 2011000033 W AT2011000033 W AT 2011000033W WO 2011088491 A1 WO2011088491 A1 WO 2011088491A1
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tubular body
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water line
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Eduard Doujak
Bernd Windholz
Leopold Binder
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Technische Universität Wien
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Definitions

  • the present invention relates to a device and / or a method for removing particulate matter, in particular sand, from a stream of water containing particulate matter in a pressurized water line of a hydroelectric power plant.
  • Hydropower plants convert hydraulic energy from a stream of water into electricity.
  • storage power plants use the potential energy of dammed water by accelerating the water along a pressurized water pipeline over a drop of up to several hundred meters.
  • the kinetic energy of the water flow is converted by turbines into rotational energy and harnessed by generators as electrical energy.
  • the backwater can contain a large amount of sediment or particulate matter, i. Have solids of different sizes such as silt, sand, etc., which pass through the pressurized water line to the power plant and there cause high wear, in particular of the rotating parts of the turbine.
  • EP 1 717 373 A2 discloses a power plant inlet for a river hydroelectric power station in which fluid channels arranged transversely to the flow direction are provided in the region of the bottom of the power plant inlet, which are charged with compressed air in order to detach solids from the sole and over to return a flushing water channel to the riverbed.
  • a drain for an irrigation line is known.
  • the drain has a pipe arranged obliquely to the pipe, which causes a turbulence of the introduced via a slit liquid stream to separate sediment particles contained in the liquid stream.
  • this device is not designed for the separation of particulate matter from a pressurized water line of a hydroelectric power plant.
  • the US 2006/0182630 AI describes a different device for recovering electrical energy from a fluid stream.
  • the fluid flow is introduced into a chamber in which by means of an insert part, a turbulent flow is generated, which drives a propeller or the like for energy production.
  • the object of the present invention is to provide a structurally simple, inexpensive device of the type mentioned, with which - at the lowest possible pressure losses - particulate matter can be reliably separated from a pressurized water line.
  • the device should ensure self-sufficient and minimal despair after the installation of a desanding of the water flow in the pressurized water line after installation.
  • a tubular body forming a flow channel is provided in the pressurized water line, wherein the flow channel in the axial direction of the pressurized water line and in the flow passage a stationary swirl generating means for exciting a perpendicular to a main flow direction flow component of the water flow is arranged and in the flow direction after the swirl generating device, a separating device is provided for separating the suspended solids particles carried radially outwardly due to the centrifugal force effect.
  • the main flow direction into the flow channel i. deflecting a preferably circular flow cross-section, entering liquid transversely to the main flow direction, so that the resulting velocity vector of the water flow next to a component in the main flow direction, which is determined by the profile of the flow channel in the tubular body, also has a velocity component perpendicular to the main flow direction.
  • the spin-coated particulate matter has a centrifugal force proportional to the mass of particulate matter, the square of its velocity component perpendicular to the main flow direction, and indirectly proportional to its radial velocity
  • the centrifugal effect causes a distance from the central axis of the Flow channel increasing concentration of Schwebstoffteil ⁇ chen.
  • the suspended solids particles carried radially outward may then be removed from the water stream by the separator.
  • the swirl generating device which is held stationary in the flow channel, allows swirling of the suspended matter particles over their outer shape, which predetermines the flow path for the water flow flowing along the swirl generating device.
  • the device of the invention is designed as a section of the pressurized water line, the pressure loss of the water flow and structural complexity can be kept relatively low;
  • the dimensions of the tubular body are comparable to those of the rest of the pressurized water line, so that a particularly space-saving, structurally simple arrangement can be achieved.
  • For excitation of the flow component transversely to the main flow direction are no active devices, in particular rotor blades or the like.,
  • the pressurized water line can have at least two sections with different slopes, in particular in power plants with high power.
  • the tubular body is provided in a section with a comparatively small gradient. Accordingly, the removal of the particulate matter in a flat line section, wherein only a very small proportion of the flow energy is lost. After the suspended particles have been removed ent ⁇ largely from the pressure of water in the subsequent steep line section, the drop height can be completely exploited for energy production in the hydroelectric plant.
  • a preferably centrally arranged in the tubular body insert body is provided as a swirl generating means on the surface deflection means for deflecting the flow along the deflecting liquid keits ' stream are formed perpendicular to the main flow direction.
  • the deflection means allow a completely passive
  • the insert body In order to avoid turbulence in the pressurized water line and in turn to keep the pressure loss through the device low, it is advantageous if the insert body an end facing the inlet and an end facing the outlet, which in each case taper in cross section to the free end , And has a deflection means having middle deflection section with a substantially constant cross-section.
  • the approximately streamlined, for example, ellipsoidal shape of the insert body makes it possible to limit by friction, turbulence or the like. Conditional losses in the flow energy or a pressure drop to a minimum.
  • the tubular body has at least two sections with different, substantially constant cross-sectional areas, wherein the ratio the cross-sectional areas of the sections is preferably between 2.5: 1 and 1.5: 1, in particular substantially 2: 1.
  • the flow component which is excited by the swirl generator, is then directed into a section of reduced cross-sectional area in which, according to the principle of angular momentum conservation, the velocity component of the water flow transverse to the main flow direction, and thus the centrifugal effect on the particulate matter, is correspondingly increased.
  • tubular body between the two portions having a substantially constant cross-section has a Reduzierabrough in which the tubular body has a gradual in the main flow direction reducing cross-sectional area.
  • the tubular body tapers in the reducing section surrounding the end section of the insert body in such a way that the free cross-sectional area of the flow channel remains substantially constant.
  • the cross-sectional area of the flow decreases slightly in the direction of the deflection section; This ensures that a flow separation from the inner body takes place only at the end of the insert body, which further reduces the energy losses.
  • the deflection means it is advantageous if at least six, preferably eight, blades are provided as deflecting means.
  • the blades are preferably provided at regular intervals on the surface of the insert body to form a uniform To allow deflection of the water flow over the entire cross-section of the flow channel.
  • the blades In order to ensure a laminar flow or, in the case of higher flow velocities, a turbulent, directed flow along the blades, it is advantageous if the blades have an arcuately curved profile at least in sections.
  • Blades are substantially curved in accordance with a Bezier curve of nth order, preferably 3rd order.
  • the center line of the blades can be adapted specifically to the given conditions by appropriate
  • Parameter values for the Bezier curves can be specified.
  • the blades cause a deflection by a deflection angle of at least 60 °, preferably between 65 ° and 73 °.
  • the separator at least one subsequent to the tubular body shaft-shaped Abscheidelik with a with the
  • a longitudinal axis of the separation channel substantially in a tangential plane of the tubular body preferably at an angle of 30 ° to 70 °, in particular from 45 ° to 55 ° Main flow direction is arranged. Due to the tangential discharge, the disturbing influence of the separation device on the flow in the pressurized water line is largely eliminated. In practice, it has proved to be particularly advantageous if the separation channel in the tangential plane at an angle of in particular about 50 ° to the main flow direction or to the longitudinal axis the tubular body is arranged twisted.
  • At least one guide vane or a guide curve is provided in the flow channel, de runs from substantially the middle of the flow channel to the separation channel.
  • the guide vane thus supports the discharge of the suspended particles by passing the particles of suspended matter concentrated radially outwardly through the excited transverse flow component into the separation channel.
  • Velocity vector of the spin-suspended suspended particles corresponds.
  • the tubular body has at least two diametrically opposite longitudinal slots, each longitudinal slot being connected to a separation channel of a separation body.
  • each longitudinal slot being connected to a separation channel of a separation body.
  • Framework conditions of the pressurized water line such as Strömungsgeschwin speed, diameter, etc., more than two longitudinal slots in the tubular body to provide, each of which is assigned a separation body through which the particulate matter derived who the.
  • the particulate matter containing water stream is passively deflected in a direction perpendicular to a main flow direction, so that a perpendicular to the main flow direction flow component of the water flow is excited, and due to the centrifugal force radially outwardly carried particulate matter from the pressurized water line be deposited.
  • Figure 1 is a schematic view of a hydropower plant, in which a device for removing particulate matter in a pressurized water line is provided.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of a tubular body of the device according to FIG. 1 forming a flow channel
  • FIG. 3 shows a cross section through the tubular body according to FIG. 2 in the region of an insert body received in the flow channel, on which deflecting means for swirling the suspended matter particles are provided;
  • FIG. 4 is a perspective view of the device, which is partially broken in the region of the deflection
  • FIG. 5 shows a schematic view from which the profile profile of the deflecting blade provided on the insert body can be seen
  • FIG. 6 shows a detail view of a closure part of the tubular body according to one of FIGS. 2 to 4, wherein the closure part has a separating device for separating suspended matter particles carried radially outward due to the centrifugal force effect;
  • Fig. 7 is a view of the end portion of the tubular body of Fig. 6;
  • FIGS. 6 and 7 are perspective views of the end part according to FIGS. 6 and 7;
  • FIG. 12 shows a perspective view of a separation segment of the closure part, in which two longitudinal slots are provided for connection to separation channels of the separation bodies;
  • FIG. 13 shows a side view of an end segment of the closure part, wherein a free end of the end segment inserted in the separation segment in the assembled state has guide vanes for the swirl-charged water flow;
  • FIG. 14 is a perspective view of the end segment of FIG. 13; FIG.
  • 15 and 16 each show a view of an alternative embodiment of the closure part, in which the longitudinal axis of the separation channel is inclined in the tangential plane of the tubular body with respect to the main flow direction;
  • FIG. 17 shows the separation segment of the closure part according to FIGS. 15 and 16.
  • Fig. 1 shows schematically a hydropower plant 1, with which in a conventional manner hydraulic energy of a water flow is converted into electricity.
  • a hydroelectric power plant 2 is connected to a pressurized water line 3, which is fed by a reservoir in which the water is retained at a high potential level, wherein the pressurized water line 3 in the illustrated embodiment has two sections 3 ', 3 1 ' with different slopes.
  • the pressurized water line 3 can be connected directly to the water intake of the accumulation system or, as schematically indicated in FIG. 1, to a conventional settling settling tank 4 for removing larger solids such as gravel, sand particles, etc.
  • the water flows off via the pressurized water line 3, gaining kinetic energy corresponding to a drop height h, which is then used to drove a provided in the hydroelectric power plant 2 turbine is used.
  • the water flow in the pressurized water line 3, even after the desanding sedimentation tank 4 and in particular when dispensing with such a sedimentation sedimentation tank 4, can have a high content of sediments or particulate matter, ie solids such as glacier cut, sand fines, or dergl. lead with them, which cause considerable wear on the rotating parts of the hydroelectric power plant 2.
  • the device 5 which is shown only schematically in FIG. 1, has a tubular body 6 which is connected to the pressure water line 3 on the inlet or outlet side, respectively. Any additional device that is included in the pressurized water pipe 3, inevitably increases the
  • Flow resistance of the water flow which has a pressure drop in the pressure water line 3 or a reduction in the usable height of fall h result.
  • the device 5 or the tubular body 6 is provided in the section 3 'of the pressurized water line 3 with a comparatively small gradient. Accordingly, only a small drop height h is overcome in section 3 '; the majority of the flow energy is recovered in the subsequent section 3 1 1 , in which the water flow a
  • the device according to the invention can be removed by means of the device according to the invention, even if the section 3 'of the pressurized water line 3, in which the device 5 for removing the suspended particles is arranged, has a gradient of between 0.1% and 0.5%.
  • FIG. 2 is a longitudinal section through the tubular body 6 of the device 5 for removing particulate matter from the Pressure water line 3 of the hydropower plant 1 shown.
  • a flow channel 7 is formed, in which the water flow is guided.
  • the water flow having a relatively high proportion of particulate matter is conducted through an inlet 8 into the flow channel 7, the longitudinal extent of which predetermines a main flow direction 9 of the water flow illustrated in FIG. 2 with arrows.
  • the particulate matter is usually distributed approximately homogeneously over the cross-sectional area of the water flow.
  • an outlet 10 a small proportion of particulate matter containing water flow is derived, which can then be supplied to the hydropower plant 2.
  • a stationary, passive swirl generating device 11 is provided with respect to a structural design of the device 5 in the manner of an axial cyclone with which a flow component is excited perpendicular to the main flow direction 9 of the water flow, ie, the water flow is with a twist about a central axis 12th the flow channel 7 acted upon.
  • the spin-coated particulate matter is exposed to a centrifugal force that is directed radially outward perpendicular to the central axis 12. Due to the centrifugal effect, a concentration gradient arises in the radial distribution of the particulate matter, the particulate matter being concentrated with increasing distance from the central axis 12 in the flow channel 7.
  • a partial stream of the water stream having a high proportion of suspended matter particles flowing along the tubular body 6 is removed from the flow channel 7 by means of a separation device 13.
  • an insert body 14 is provided, which is accommodated in the flow channel 7.
  • Deflection means 15 are formed on the upper ⁇ surface of the insert body 14, with which the deflection means 15 flowing along the water flow is deflected perpendicular to the main flow direction.
  • Drallbeetzschung of the water stream and the particulate matter contained therein is performed without moving, especially Rotie ⁇ live parts.
  • the outer shape of the deflection means 15 forces a flow path transverse to the main flow direction 9, so that the water flow after passing through the insert body 14 in addition to the flow component in the main flow direction 9 also a Flow component has perpendicular thereto.
  • the insert body 14 has three sections or parts 16, 17, 18, which are rigidly connected together in the mounted state.
  • An end section 16 facing the inlet 8 and an end section 17 facing the outlet 10 taper in cross section in each case towards their free end; the approximately streamlined, generally ellipsoidal shape of the insert body 14 advantageously has only a very low flow resistance.
  • Between the end portions 16, 17 is a substantially cylindrical central deflection portion 18 with
  • a plurality of deflecting means 15, in the form of blades 19, are provided-eight in the illustrated embodiment.
  • the radial extent of the central deflection section 18 with the blades 19 corresponds to the
  • the blades 19 are provided at regular angular intervals on the surface of the deflection section 18.
  • the blades 19 In order to optimize the flow course along the blades 19, the blades 19 have an arcuately curved course.
  • 5 schematically shows the cross-sectional profile of the blades 19 adapted by means of computer simulations.
  • a center line 20 of the profile is curved in accordance with a third-order Bezier curve.
  • Starting from the center line 20 are by means of Bezier Support Type zyaken 21 data points 22 for the optimized with regard to the flow properties curved shape of the side edges or side surfaces of the blades be calculated ⁇ 19th
  • the illustrated blade profile causes a deflection of the water flow by a deflection angle of about 65 ° measured to the main flow direction.
  • the tubular body 6 Since due to the relatively low flow rate of the water flow in section 3 'of the printing device and the centrifugal force acting on the suspended particles is relatively low,
  • the tubular body 6 has two sections 7 ', 7 "with different cross-sectional areas.
  • a first section 7 ' which contains the end section 16 facing the inlet 8 and the middle deflection section 18 of the insert body 14, has an enlarged cross-sectional area in comparison with a second section 7 "in which the separation device 13 is provided.
  • the tested model has a diameter of about 44cm in section 7 'and about 22 cm in
  • Section 7 ' 1 proved to be advantageous. Of course, the dimensions used in the real power plant can go far beyond these dimensions.
  • the ratio of the cross-sectional areas of the sections 7 ', 7' 1 is approximately 2: 1.
  • the preferred total length of the body 6 is at least 3-4m, wherein the insert body in this case has a length of about Im.
  • Cross-sectional area takes place in a in the main flow direction 9 to the deflection portion 18 of the insert body 14 subsequent Reduzierabrough 7 '''of the tubular body 6 and the flow channel 7.
  • the cross-section of the tubular body 6 is reduced in the reducing section 7''' continuously starting from the cross section of section 7 'to the reduced cross section of section 7''.
  • the outlet 10 facing the end portion 17 of the insert body 14 extends in the Reduzierabites 7 1 1 ', wherein the tubular body 6 in the end portion 17 of the insert body 14 surrounding Reduzierabrough 7''' tapers such that the free from the insert body 14 cross-sectional area of the flow channel 7 remains substantially constant; cavitations be avoided if possible, please ⁇ friendliness - this way can - as simulations have shown.
  • the cross-sectional area of the flow channel 7 left free by the insert body 14 widens slightly in the main flow direction 9 in the reducing section 7 ' 1 1 , whereby an optimum transition of the water flow into the section 7 1 ' with reduced cross-sectional area. surface is largely possible without lossy turbulence.
  • the contour of the tubular body 6 follows in the reduction section 7 '''a polynomial 5th order.
  • the separation device 13 for removing the spin-loaded suspended particles from the flow channel 7 is in section 7 1 'of the flow channel 7 at a separate
  • End part 23 of the tubular body 6 is provided, which is rigidly connected in the mounted state with the other components of the tubular body 6.
  • FIGS. 6 to 8 each show a view of the end part 23.
  • the separation device 13 has two shaft-shaped separation bodies 24 adjoining the tubular body 6, which are fastened on the outside to a separation segment 25 of the closure part 23 shown in FIG.
  • a separation channel 26 is formed in each case, which is in communication with the flow channel 7.
  • the separation body 24 connects tangentially to the separation segment 25 of the closure part 23, wherein in the case of that shown in FIGS
  • a longitudinal axis 26 'of the separation channel 26 is arranged perpendicular to the main flow direction 9. In this way, a discharge of Schwebstoffteilchen can be carried out substantially perpendicular to the main flow direction 9, whereby efficiency increases compared to a separation in the main flow direction 9 can be achieved.
  • FIGS. 9 to 11 each show a detailed view of the coating's deposition ⁇ deiquess 24, side walls 27 of the separating body 24 each have a correspondingly curved outer curvature of the tubular body 6 supporting sections 27 ', which is applied to the Abscheidesegment 25 in the assembled state of the device 1 are.
  • a removal nozzle 28 is provided, with which the Schwebstoffteilchen- water mixture is discharged or disposed of.
  • the removal Stut ⁇ zen 28 has an external thread, which is connectable to a corresponding (not shown in the figures) Abscheidetechnisch.
  • an upper-side wall 29 of the separation body 24 points in the direction of the extraction connection 28 tapered course on.
  • FIG. 12 shows the separation segment 25 of the closure part 23, which has two longitudinal slots 30 which are offset substantially by 180 ° or arranged opposite each other and which in the assembled state of the device 5 are each connected to one another
  • Separating channel 26 of a separation body 24 are aligned.
  • the amount of Schwebstoffteilchen-water mixture to be discharged can be adjusted in a simple manner by changing the dimensions of the longitudinal slots 30, in particular the gap width.
  • the termination part 23 then has an end segment 31 adjoining the separation segment 25, which is shown in a side view in FIG. 13 and in a perspective view in FIG. 14.
  • a free end 31 'of the end segment 31 facing away from the outlet 10 is inserted into the separation segment 25 and held rigidly on the separation segment 25, as can be seen in FIG.
  • End segment 31 has two guide vanes 31 'which run in each case from substantially the middle of the flow channel 7 to a longitudinal slot 30 or to a separation channel 26 of a separation body 24.
  • the curvature of the guide vanes 31 '' substantially corresponds to the velocity vector of the spin-loaded particulate matter, which allows a proper management of the water flow with low losses of flow energy.
  • Leading edges 32 of the guide vanes 31 '' are chamfered, as in the assembled state of the closure part 23, in each case to edges 33 of the longitudinal slit 30 adjoining the guide edges 32 (see Fig. 12), in order to facilitate the discharge of the suspended matter particles.
  • a longitudinally tapered connecting piece 34 is provided between the shaft-shaped separating body 24 and a comparatively elongated removal nozzle 28, which essentially continues the separating body 24.
  • the separation segment 25 of the closure part 23 is shown, which has a longitudinal slot 30 extending in accordance with the angled arrangement of the separation channel 26.

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Abstract

Vorrichtung (5) und Verfahren zum Entfernen von Schwebstoffteilchen, insbesondere Fein- und Feinstpartikel, aus einem Schwebstoff teilchen aufweisenden Wasserstrom in einer Druckwasserleitung (3) eines Wasserkraftwerks (2), wobei ein einen Strömungskanal (7) ausbildender rohrförmiger Körper (6) in der Druckwasserleitung (3) vorgesehen ist, wobei der Strömungskanal (7) im Wesentlichen in Achsrichtung der Druckwasserleitung (3) verläuft und im Strömungskanal (7) eine stillstehende Drallerzeugungseinrichtung (11) zur Anregung einer senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung (9) verlaufenden Strömungskomponente des Wasserstroms angeordnet ist und in Strömungsrichtung nach der Drallerzeugungseinrichtung (11) eine Abscheidevorrichtung (13) zum Abscheiden der aufgrund der Fliehkraftwirkung radial nach außen getragenen Schwebstoff teilchen vorgesehen ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Entfernen von Schwebstoff eilchen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zum Entfernen von Schwebstoffteilchen, insbesondere Sand, aus einem Schwebstoffteilchen aufweisenden Wasserstrom in einer Druckwasserleitung eines Wasserkraftwerks.
Wasserkraftanlagen wandeln hydraulische Energie eines Wasserstroms in elektrischen Strom um. So nutzen Speicherkraftwerke die potenzielle Energie aufgestauten Wassers, indem das Wasser entlang einer Druckwasserleitung über eine Fallhöhe von bis zu mehreren 100m beschleunigt wird. Die kinetische Energie des Wässerstroms wird mit Turbinen in Rotationsenergie umgewandelt und mit Hilfe von Generatoren als elektrische Energie nutzbar gemacht. Das Stauwasser kann einen großen Gehalt an Sedimenten bzw. Schwebstoffteilchen, d.h. Feststoffen unterschiedlicher Größe wie Schluff, Sand etc. aufweisen, die über die Druckwasserleitung zum Kraftwerk gelangen und dort eine hohe Abnützung insbesondere der rotierenden Teile der Turbine verursachen.
Um empfindliche Teile der Kraftwerke, insbesondere die Turbinenschaufeln, nach Möglichkeit vor einem Verschleiß durch den Eintrag von Schwebstoffteilchen zu schützen, verfügen Kraftwerke üblicherweise über große Absatzbecken oder Entsandungsanlagen, mit welchen versucht wird, die Schwebstoffteilchen mit Hilfe von Sandfängen oder dergl . aus dem Wasser zu entfernen. In den Sandfängen wird der Wasserstrom beruhigt und die Fließgeschwindigkeit verkleinert, wobei schwerere Feststoffe, wie Sand, Erde, oder dergl., absinken und teilweise entfernt werden. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass trotz derartiger Absatzbecken der Wasserstrom in der Druckleitung nach wie vor einen relativ hohen Anteil an Sand und dergl. aufweist. Bei einer speziellen Anlage wurde beispielsweise beobachtet, dass bei Laufrädern mit einem ursprünglichen Eigengewicht von 780 kg nach ca. 6 Monaten Betriebszeit bereits 200 kg aufgrund der Abrasion durch die Sedimente abgetragen sind; auch wenn die Abnützung geringer ausfällt, wird somit ein häufiger und insbesondere kostspieliger Austausch der Laufräder eines Wasserkraftwerks bedingt.
In der Publikation „Hydrocyclones : Alternative Devices for Sedi- ment Handling in ROR Projects" von H. P. Pandit, International Conference on Small Hydropower - Hydro Sri Lanka, 22-24 October 2007 ist grundsätzlich die Ausnutzung von Zentrifugalkräften zur Separierung der Schwebstoffteilchen aus einem Wasserstrom in einer Druckwasserleitung von Wasserkraftwerken beschrieben, wobei verschiedene Tangentialzyklone zwecks Separation der Schwebstoffteilchen aus dem Wasserstrom vorgeschlagen werden. Obgleich derartige Tangentialzyklone gemäß dem Konferenzbericht für Was- serkraftanlagen geeignet sind, wird mit derartigen Zyklonen nachteiligerweise ein relativ geringer Wirkungsgrad des Kraftwerks erzielt.
Ein ähnlicher Tangentialzyklon mit einem zentripetalen Abzug des Reinwassers zwecks Sandfang für kleinere und mittlere Wasserkraftanlagen ist zudem aus der DE 3 8337 789 A bekannt. Derartige Tangentialzyklone haben sich jedoch aufgrund der hohen
Druckverluste in der Praxis nicht durchgesetzt.
Weiters ist aus der EP 1 717 373 A2 ein Kraftwerkszulauf für ein Fluss-Wasserkraftwerk bekannt, bei dem im Bereich der Sohle des Kraftwerkszulaufs quer zur Strömungsrichtung angeordnete Fluid- kanäle vorgesehen sind, die mit Druckluft beschickt werden, um Feststoffe von der Sohle abzulösen und über einen Spülwasserkanal ins Flussbett rückzuführen.
Die bekannten Vorrichtungen zum Entsanden von Druckwasserleitungen verursachen demnach einen unwirtschaftlichen hohen Druckverlust im Wasserstrom oder bedürfen eines sehr großen baulichen Aufwandes und sind mit hohen Kosten in der Errichtung und Wartung verbunden.
Aus der JP 05-098624 ist ein Ablauf für eine Bewässerungsleitung bekannt. Der Ablauf weist ein schräg zur Leitung angeordnetes Rohr auf, das eine Verwirbelung des über einen Schlitz eingeleiteten Flüssigkeitsstroms bewirkt, um im Flüssigkeitsstrom enthaltene Sedimentteilchen abzutrennen. Diese Vorrichtung ist jedoch nicht für die Abscheidung von Schwebstoffteilchen aus einer Druckwasserleitung eines Wasserkraftwerks ausgelegt.
Die US 2006/0182630 AI beschreibt eine andersartige Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie aus einem Fluidstrom. Der Fluidstrom wird in eine Kammer eingeleitet, in der mittels eines Einsatzteils eine Wirbelströmung erzeugt wird, die zur Energiegewinnung einen Propeller oder dergl. antreibt.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine konstruktiv einfache, kostengünstige Vorrichtung der eingangs angeführten Art zu schaffen, mit welcher - bei möglichst geringen Druckverlusten - Schwebstoffteilchen zuverlässig aus einer Druckwasserleitung abgeschieden werden können. Die Vorrichtung soll nach der Montage autark und mit möglichst geringem Wartungsaufwand eine Entsandung des Wasserstroms in der Druckwasserleitung sicherstellen .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein einen Strömungskanal ausbildender rohrförmiger Körper in der Druckwasserleitung vorgesehen ist, wobei der Strömungskanal in Achsrichtung der Druckwasserleitung verläuft und im Strömungskanal eine stillstehende Drallerzeugungseinrichtung zur Anregung einer senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung verlaufenden Strömungskomponente des Wasserstroms angeordnet ist und in Strömungsrichtung nach der Drallerzeugungseinrichtung eine Abscheidevorrichtung zum Abscheiden der aufgrund der Fliehkraftwirkung radial nach außen getragenen Schwebstoffteilchen vorgesehen ist.
Mit der stillstehenden Drallerzeugungseinrichtung in Art eines Axialzyklons wird die in Hauptströmungsrichtung in den Strömungskanal, d.h. einen vorzugsweise kreisförmigen Strömungsquerschnitt, eintretende Flüssigkeit quer zur Hauptströmungsrichtung umgelenkt, so dass der resultierende Geschwindigkeitsvektor des Wasserstroms neben einer Komponente in Hauptströmungsrichtung, welche durch den Verlauf des Strömungskanals im rohrförmigen Körper vorgegeben ist, zudem eine Geschwindigkeitskomponente senkrecht zur Hauptströmungsrichtung aufweist. Auf die drallbeaufschlagten Schwebstoffteilchen wirkt eine Zentrifugalkraft, welche proportional zur Masse der Schwebstoffteilchen, dem Quadrat ihrer Geschwindigkeitskomponente senkrecht zur Hauptströmungsrichtung und indirekt proportional zu ihrem radialen
Abstand von einer Mittelachse des Strömungskanals ist. Die Zentrifugalwirkung bewirkt eine mit Abstand zur Mittelachse des Strömungskanals ansteigende Konzentration der Schwebstoffteil¬ chen. Die radial nach außen getragenen Schwebstoffteilchen können dann mit der Abscheidevorrichtung aus dem Wasserstrom entfernt werden. Die stillstehend im Strömungskanal aufgenommene Drallerzeugungseinrichtung ermöglicht eine Drallbeaufschlagung der Schwebstoffteilchen über deren äußere Gestalt, welche den Strömungsweg für den entlang der Drallerzeugungseinrichtung strömenden Wasserstrom vorgibt. Indem die erfindungsgemäße Vorrichtung als Abschnitt der Druckwasserleitung konzipiert ist, kann der Druckverlust des Wasserstroms und bauliche Aufwand vergleichsweise gering gehalten werden; die Dimensionen des rohr- förmigen Körpers sind mit jenen der übrigen Druckwasserleitung vergleichbar, so dass eine besonders platzsparende, konstruktiv einfache Anordnung erzielbar ist. Zur Anregung der Strömungskomponente quer zur Hauptströmungsrichtung sind keine aktiven Einrichtungen, wie insbesondere Rotorschaufeln oder dergl.,
erforderlich, was sowohl die Verschleißanfälligkeit als auch den Wartungsaufwand erheblich reduziert.
Die Druckwasserleitung kann - insbesondere bei Kraftwerken mit hoher Leistung - zumindest zwei Abschnitte mit unterschiedlichem Gefälle aufweisen. Um den beim Durchströmen der Entsandungs-Vor- richtung auftretenden Druckverlust in der Druckwasserleitung möglichst gering zu halten, ist es günstig, wenn der rohrförmige Körper in einem Abschnitt mit vergleichsweise geringem Gefälle vorgesehen ist. Demnach erfolgt die Entfernung der Schwebstoffteilchen in einem flachen Leitungsabschnitt, wobei lediglich ein sehr geringer Anteil der Strömungsenergie verlorengeht. Nachdem die Schwebstoffteilchen weitestgehend aus dem Druckwasser ent¬ fernt wurden, kann im anschließenden steilen Leitungsabschnitt die Fallhöhe gänzlich zur Energieproduktion im Wasserkraftwerk genützt werden.
Untersuchungen haben gezeigt, dass eine zuverlässige Entfernung der Schwebstoffteilchen bei geringem Druckverlust in der Druckwasserleitung erzielt werden kann, wenn die Länge des Strömungs¬ kanals zwischen einem Einlass für den Schwebstoffteilchen aufweisenden Wasserstrom und einem Auslass für einen von den Schwebstoffteilchen im Wesentlichen gereinigten Wasserstrom zwischen 5m und 25m beträgt, und die Höhendifferenz zwischen Ein- und Auslass zwischen Im und 15m beträgt.
Im Hinblick auf eine dauerhaft zuverlässige, verschleißarme Ausführung ist es von Vorteil, wenn als Drallerzeugungseinrichtung ein vorzugsweise zentral im rohrförmigen Körper angeordneter Einsatzkörper vorgesehen ist, an dessen Oberfläche Umlenkmittel zum Umlenken des entlang der Umlenkmittel strömenden Flüssig- keit'stroms senkrecht zur Hauptströmungsrichtung ausgebildet sind. Die Umlenkmittel ermöglichen eine vollkommen passive
Drallbeaufschlagung des Druckwassers, indem sie einen Strömungsweg quer zur HauptStrömungsrichtung vorgeben.
Zur Vermeidung von Turbulenzen in der Druckwasserleitung und um somit wiederum den Druckverlust durch die Vorrichtung gering zu halten, ist es von Vorteil, wenn der Einsatzkörper einen dem Einlass zugewandten Endabschnitt und einen dem Auslass zugewandten Endabschnitt, die sich im Querschnitt zum freien Ende hin jeweils verjüngen, sowie einen die Umlenkmittel aufweisenden mittleren Umlenkabschnitt mit im Wesentlichen konstantem Querschnitt aufweist. Die annähernd stromlinienförmige, beispielsweise ellipsoide Gestalt des Einsatzkörpers ermöglicht es, durch Reibung, Turbulenzen oder dergl. bedingte Verluste in der Strömungsenergie bzw. einen Druckabfall auf ein Minimum zu begrenzen .
Um die Strömungskomponente und somit auch bei vergleichsweise geringer Fließgeschwindigkeit von ca. 3 m/s des Wasserstroms einen zuverlässigen Austrag der Schwebstoffteilchen zu gewährleisten, ist es günstig, wenn der rohrförmige Körper zumindest zwei Abschnitte mit unterschiedlichen, im Wesentlichen konstanten Querschnittsflächen aufweist, wobei das Verhältnis der Querschnittsflächen der Abschnitte vorzugsweise zwischen 2,5:1 und 1,5:1, insbesondere im Wesentlichen 2:1 beträgt. Die durch die Drallerzeugungseinrichtung angeregte Strömungskomponente quer zur Hauptströmungsrichtung wird anschließend in einen Abschnitt verringerter Querschnittsfläche geleitet, in dem nach dem Prinzip der Drehimpulserhaltung die Geschwindigkeitskomponente des Wasserstroms quer zur Hauptströmungsrichtung - und damit die Zentrifugalwirkung auf die Schwebstoffteilchen - entsprechend erhöht wird. Dies hat den Vorteil, dass mit der Drallerzeugungs- einrichtung lediglich eine vergleichsweise schwache Strömungskomponente quer zur Hauptströmungsrichtung angeregt werden muss, die dann bei Eintritt in einen Abschnitt verringerter Querschnittsfläche so verstärkt wird, dass eine für das Abscheiden der Schwebstoffteilchen zweckmäßige Zentrifugalkraft auf die Schwebstoffteilchen wirkt. Indem an den Betrag der durch die Drallerzeugungseinrichtung bewirkten Strömungskomponente quer zur Hauptströmungsrichtung vergleichsweise geringe Anforderungen gestellt werden, kann der Druckabfall an der Drallerzeugungseinrichtung gering gehalten werden.
Um das Auftreten von Turbulenzen beim Übergang zwischen den Abschnitten des Strömungskanals mit unterschiedlichen Querschnittsflächen zu vermeiden, ist es günstig, wenn der
rohrförmige Körper zwischen den beiden Abschnitten mit im Wesentlichen konstantem Querschnitt einen Reduzierabschnitt aufweist, in dem der rohrförmige Körper eine sich graduierlich in Hauptströmungsrichtung reduzierende Querschnittsfläche aufweist.
Zur Vermeidung von Kavitation im Wasserstrom ist es von Vorteil, wenn sich der rohrförmige Körper in dem den Endabschnitt des Einsatzkörpers umgebenden Reduzierabschnitt derart verjüngt, dass die freie Querschnittsfläche des Strömungskanals im Wesentlichen konstant bleibt. Vorteilhafterweise verkleinert sich die Querschnittsfläche der Strömung geringfügig in Richtung zum Umlenkabschnitt; hierdurch wird sichergestellt, dass eine Strömungsablösung vom Innenkörper erst am Ende des Einsatzkörpers erfolgt, was die Energieverluste weiter vermindert.
Untersuchungen haben gezeigt, dass der Wasserstrom ohne Kavitation und mit geringem Druckverlust durch den Reduzierabschnitt geleitet werden kann, wenn sich der rohrförmige Körper im Reduzierabschnitt im Wesentlichen gemäß einem Polynom n-ter Ordnung, vorzugsweise 5. Ordnung, verjüngt.
Im Hinblick auf eine konstruktiv einfache, zweckmäßige Ausführung der Umlenkmittel ist es von Vorteil, wenn als Umlenkmittel mindestens sechs, vorzugsweise acht, Schaufeln vorgesehen sind. Die Schaufeln sind vorzugsweise in regelmäßigen Abständen an der Oberfläche des Einsatzkörpers vorgesehen, um eine gleichförmige Umlenkung des Wasserstroms über den gesamten Querschnitt des Strömungskanals zu ermöglichen.
Um eine laminare Strömung bzw. im Fall von höheren Strömungsgeschwindigkeiten eine turbulente, gerichtete Strömung entlang der Schaufeln zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn die Schaufeln zumindest abschnittsweise einen bogenförmig gekrümmten Verlauf aufweisen.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass der Druckabfall entlang des die Umlenkmittel aufweisenden mittleren Umlenkabschnitts erheblich vermindert werden kann, wenn die
Schaufeln im Wesentlichen entsprechend einer Bezierkurve n-ter Ordnung, vorzugsweise 3. Ordnung, gekrümmt sind. Vorteilhafterweise kann die Mittellinie der Schaufeln gezielt an die gegebenen Verhältnisse angepasst werden, indem entsprechende
Parameterwerte für die Bezierkurven vorgegeben werden.
Zur Anregung der Strömungskomponente quer zur Hauptströmungsrichtung ist es zweckmäßig, wenn die Schaufeln eine Umlenkung um einen Umlenkwinkel von mindestens 60°, vorzugsweise zwischen 65° und 73°, bewirken.
Um einen weitestgehenden Austrag der Schwebstoffteilchen aus dem Wasserstrom zu ermöglichen, ist es günstig, wenn die Abscheidevorrichtung zumindest einen an den rohrförmigen Körper anschließenden schachtförmigen Abscheidekörper mit einem mit dem
Strömungskanal in Verbindung stehenden Abscheidekanal aufweist.
Um das Auftreten von Turbulenzen beim Abscheiden der Schwebstoffteilchen zu vermindern, ist es günstig, wenn eine Längsachse des Abscheidekanals im Wesentlichen in einer Tangentialebene des rohrförmigen Körpers, vorzugsweise unter einem Winkel von 30° bis 70°, insbesondere von 45° bis 55°, zur HauptStrömungsrichtung angeordnet ist. Durch die tangentiale Ableitung wird der störende Einfluss der Abscheidevorrichtung auf die Strömung in der Druckwasserleitung weitestgehend ausgeschaltet. In der Praxis hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Abscheidekanal in der Tangentialebene um einen Winkel von insbesondere ca. 50° zur Hauptströmungsrichtung bzw. zur Längsachse des rohrförmigen Körpers verdreht angeordnet ist.
Um die Schwebstoffteilchen zuverlässig in den Abscheidekanal entsorgen zu können, ist es von Vorteil, wenn im Strömungskanal zumindest ein Leitflügel bzw. eine Leitkurve vorgesehen ist, de von im Wesentlichen der Mitte des Strömungskanals zum Abscheide kanal verläuft. Der Leitflügel unterstützt demnach den Austrag der Schwebstoffteilchen, indem die durch die angeregte Quer- Strömungskomponente radial nach außen konzentrierten Schwebstoffteilchen in den Abscheidekanal geführt werden.
Um den dem Wasserstrom entgegengesetzten Widerstand und somit Verluste durch Turbulenzen oder dergl". möglichst gering zu halten, ist es von Vorteil, wenn ein Krümmungsverlauf des Leitflügels bzw. der Leitkurve im Wesentlichen dem
Geschwindigkeitsvektor der drallbeaufschlagten Schwebeteilchen entspricht .
Um den Austrag der Schwebstoffteilchen in einem vergleichsweise kurzen Rohrabschnitt sicherzustellen, ist es günstig, wenn der rohrförmige Körper zumindest zwei diametral gegenüberliegende Längsschlitze aufweist, wobei jeder Längsschlitz mit einem Abscheidekanal eines Abscheidekörpers verbunden ist. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, je nach den gegebenen
Rahmenbedingungen der Druckwasserleitung, wie Strömungsgeschwin digkeit, Durchmesser, etc., mehr als zwei Längsschlitze im rohr förmigen Körper vorzusehen, denen jeweils ein Abscheidekörper zugeordnet ist, über den die Schwebstoffteilchen abgeleitet wer den .
Beim Verfahren der eingangs angeführten Art wird der die Schweb stoffteilchen aufweisende Wasserstrom passiv in eine Richtung senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung umgelenkt, so dass eine senkrecht zur Hauptströmungsrichtung verlaufende Strömungs komponente des Wasserstroms angeregt wird, und die aufgrund der Fliehkraftwirkung radial nach außen getragenen Schwebstoffteilchen aus der Druckwasserleitung abgeschieden werden. Mit dem er findungsgemäßen Verfahren werden somit dieselben Vorteile wie mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Art eines Axialzyklons erzielt, so dass zwecks Vermeidung von Wiederholungen auf vor- stehende Ausführungen verwiesen wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen in der Zeichnung:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Wasserkraftanlage, bei der eine Vorrichtung zum Entfernen von Schwebstoffteilchen in einer Druckwasserleitung vorgesehen ist;
Fig. 2 einen Längsschnitt eines einen Strömungskanal ausbildenden rohrförmigen Körpers der Vorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 einen Querschnitt durch den rohrförmigen Körper gemäß Fig. 2 im Bereich eines im Strömungskanal aufgenommenen Einsatzkörpers, an dem Umlenkmittel zur Drallbeaufschlagung der Schwebstoffteilchen vorgesehen sind;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung, die im Bereich der Umlenkmittel teilweise aufgebrochen ist;
Fig. 5 eine schematische Ansicht, aus welcher der Profilverlauf der am Einsatzkörper vorgesehenen Umlenk-Schaufein ersichtlich ist ;
Fig. 6 eine Detailansicht eines Abschlussteils des rohrförmigen Körpers gemäß einer der Fig. 2 bis 4, wobei der Abschlussteil eine Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von aufgrund der Fliehkraftwirkung radial nach außen getragenen Schwebstoffteilchen aufweist ;
Fig. 7 eine Ansicht auf den Abschlussteil des rohrförmigen Körpers gemäß Fig. 6;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des Abschlussteils gemäß Fig. 6 und 7;
Fig. 9 bis 11 eine Seitenansicht, eine Draufsicht bzw. eine per¬ spektivische Ansicht des Abscheidekörpers gemäß den Fig. 6 bis 8;
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht eines Abscheidesegments des Abschlussteils, in dem zwei Längsschlitze zur Verbindung mit Abscheidekanälen der Abscheidekörper vorgesehen sind;
Fig. 13 eine Seitenansicht eines Endsegments des Abschlussteils, wobei ein im montierten Zustand in das Abscheidesegment einge- schobenenes freies Ende des Endsegements Leitflügel für den drallbeaufschlagten Wasserstrom aufweist;
Fig. 14 eine perspektivische Ansicht des Endsegments gemäß Fig. 13;
Fig. 15 und Fig. 16 jeweils eine Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Abschlussteils, bei welchem die Längsachse des Abscheidekanals in der Tangentialebene des rohrförmigen Körpers gegenüber der HauptStrömungsrichtung geneigt ist;
Fig. 17 das Abscheidesegment des Abschlussteils gemäß den Fig. 15 und 16; und
Fig. 18 das Endsegment 31 des Abschlussteils 23 gemäß den Fig. 15 und 16.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Wasserkraftanlage 1, mit der in an sich herkömmlicher Art und Weise hydraulische Energie eines Wasserstroms in Elektrizität umgewandelt wird. Ein Wasserkraftwerk 2 ist mit einer Druckwasserleitung 3 verbunden, die von einer Stauanlage gespeist wird, in der das Wasser auf hohem potentiellen Niveau zurückgehalten wird, wobei die Druckwasserleitung 3 beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Abschnitte 3', 31' mit unterschiedlichem Gefälle aufweist. Die Druckwasserleitung 3 kann direkt mit der Wasserfassung der Stauanlage oder, wie in Fig. 1 schematisch angedeutet, mit einem konventionellen Entsan- dungs-Abset zbecken 4 zum Entfernen von größeren Feststoffen wie Kies, Sandpartikeln, etc. verbunden sein. Wenn die Schleusen bzw. Absperrorgane der Stauanlage geöffnet werden, fließt das Wasser über die Druckwasserleitung 3 ab und gewinnt dabei entsprechend einer Fallhöhe h Strömungsenergie, die dann zum Be- trieb einer im Wasserkraftwerk 2 vorgesehenen Turbine herangezogen wird. Nachteiligerweise kann der Wasserstrom in der Druckwasserleitung 3 auch im Anschluss an das Entsandungs- Absetzbecken 4 und insbesondere bei Verzicht auf ein solches Ent- sandungs-Absetzbecken 4 einen hohen Gehalt an Sedimenten bzw. Schwebstoffteilchen, d.h. Feststoffe, wie Gletscherschliff, Sand-Feinstoffen, oder dergl . mit sich führen, die bei den rotierenden Teilen des Wasserkraftwerks 2 einen erheblichen Verschleiß verursachen. Um die Schwebstoffteilchen aus dem
Wasserstrom zu entfernen, bevor der Wasserstrom auf die verschleißanfälligen Komponenten des Wasserkraftwerks 2 trifft, ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung 5 zum Entfernen von Schwebstoffteilchen, insbesondere Fein- und Feinstpartikeln, in der Druckwasserleitung 3 angeordnet.
Die Vorrichtung 5, die in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt ist, weist einen rohrförmigen Körper 6 auf, der einlass- bzw. auslassseitig jeweils an die Druckwasserleitung 3 angeschlossen ist. Jede zusätzliche Einrichtung, die in die Druckwasserleitung 3 aufgenommen wird, erhöht zwangsläufig den
Strömungswiderstand des Wasserstroms, was einen Druckverlust in der Druckwasserleitung 3 bzw. eine Verminderung der nutzbaren Fallhöhe h zur Folge hat. Um den beim Durchströmen der Vorrichtung 5 auftretenden Druckverlust in der Druckwasserleitung 3 möglichst gering zu halten, ist die Vorrichtung 5 bzw. der rohr- förmige Körper 6 in dem Abschnitt 3' der Druckwasserleitung 3 mit vergleichsweise geringem Gefälle vorgesehen. Im Abschnitt 3' wird demnach nur eine geringe Fallhöhe h überwunden; der überwiegende Anteil der Strömungsenergie wird im daran anschließenden Abschnitt 31 1 gewonnen, in dem der Wasserstrom einen
Großteil der Fallhöhe h zum Wasserkraftwerk 2 zurücklegt. Untersuchungen haben gezeigt, dass ein großer Anteil der Schwebstoffteilchen bei geringem Druckverlust mit hoher Effektivität
mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung entfernt werden kann, auch wenn der Abschnitt 3' der Druckwasserleitung 3, in dem die Vorrichtung 5 zum Entfernen der Schwebstoffteilchen angeordnet ist, ein Gefälle von zwischen 0,1 % und 0,5% aufweist.
Aus Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch den rohrförmigen Körper 6 der Vorrichtung 5 zum Entfernen von Schwebstoffteilchen aus der Druckwasserleitung 3 der Wasserkraftanlage 1 gezeigt. Im Inneren des rohrförmigen Körpers 6 ist ein Strömungskanal 7 ausgebildet, in dem der Wasserstrom geführt wird. Der einen relativ hohen Anteil an Schwebstoffteilchen aufweisende Wasserstrom wird durch einen Einlass 8 in den Strömungskanal 7 geleitet, dessen Längserstreckung eine in Fig. 2 mit Pfeilen veranschaulichten Hauptströmungsrichtung 9 des Wasserstroms vorgibt. Beim Eintritt in die Vorrichtung 5 sind die Schwebstoffteilchen üblicherweise annähernd homogen über die Querschnittsfläche des Wasserstroms verteilt. An einem Auslass 10 wird ein einen geringen Anteil an Schwebstoffteilchen aufweisender Wasserstrom abgeleitet, der dann dem Wasserkraftwerk 2 zugeführt werden kann. Im Strömungskanal 7 ist im Hinblick auf eine konstruktive Ausführung der Vorrichtung 5 in der Art eines Axialzyklons eine stillstehende, passive Drallerzeugungseinrichtung 11 vorgesehen, mit der eine Strömungskomponente senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 9 des Wasserstroms angeregt wird, d.h. der Wasserstrom wird mit einem Drall um eine Mittelachse 12 des Strömungskanals 7 beaufschlagt. Die drallbeaufschlagten Schwebstoffteilchen sind einer Zentrifugalkraft ausgesetzt, die senkrecht zur Mittelachse 12 radial nach außen gerichtet ist. Aufgrund der Zentrifugalwirkung stellt sich ein Konzentrationsgefälle in der radialen Verteilung der Schwebstoffteilchen ein, wobei die Schwebstoffteilchen mit zunehmender Entfernung von der Mittelachse 12 im Strömungskanal 7 konzentriert werden. Ein entlang des rohrförmigen Körpers 6 strömender Teilstrom des Wasserstroms mit einem hohen Anteil an Schwebstoffteilchen wird mit einer Abscheidevorrichtung 13 aus dem Strömungskanal 7 entfernt.
Als Drallerzeugungseinrichtung 11 ist ein Einsatzkörper 14 vorgesehen, der im Strömungskanal 7 aufgenommen ist. An der Ober¬ fläche des Einsatzkörpers 14 sind Umlenkmittel 15 ausgebildet, mit denen der entlang der Umlenkmittel 15 strömende Wasserstrom senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 9 umgelenkt wird. Die
Drallbeaufschlagung des Wasserstroms bzw. der darin enthaltenen Schwebstoffteilchen erfolgt ohne bewegliche, insbesondere rotie¬ rende Teile. Die äußere Gestalt der Umlenkmittel 15 erzwingt einen Strömungsweg quer zur Hauptströmungsrichtung 9, so dass der Wasserstrom nach Passieren des Einsatzkörpers 14 zusätzlich zur Strömungskomponente in Hauptströmungsrichtung 9 auch eine Strömungskomponente senkrecht dazu aufweist.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Einsatzkörper 14 drei Abschnitte bzw. Teile 16, 17, 18 auf, die im montierten Zustand starr miteinander verbunden sind. Ein dem Einlass 8 zugewandter Endabschnitt 16 und ein dem Auslass 10 zugewandter .Endabschnitt 17 verjüngen sich im Querschnitt jeweils zu ihrem freien Ende hin; die annähernd stromlinienförmige, allgemein ellipsoide Gestalt des Einsatzkörpers 14 hat vorteilhafterweise lediglich einen sehr geringen Strömungswiderstand. Zwischen den Endabschnitten 16, 17 ist ein im Wesentlichen zylinderförmiger mittlerer Umlenkabschnitt 18 mit
konstanter Querschnittsfläche vorgesehen. An der Oberfläche des mittleren Umlenkabschnitts 18 sind mehrere - beim dargestellten Ausführungsbeispiel acht - Umlenkmittel 15 in der Art von Schaufeln 19 vorgesehen. Die radiale Erstreckung des mittleren Umlenkabschnitts 18 mit den Schaufeln 19 entspricht dem
Innendurchmesser des rohrförmigen Körpers 6, so dass der gesamte Wasserstrom gezwungen wird, die Schaufeln 19 zu passieren. Wie aus der Querschnittsansicht gemäß Fig. 3 bzw. der perspektivischen Ansicht gemäß Fig. 4 ersichtlich, sind die Schaufeln 19 in regelmäßigen Winkelabständen an der Oberfläche des Umlenkabschnitts 18 vorgesehen.
Zur Optimierung des Strömungsverlaufs entlang der Schaufeln 19 weisen die Schaufeln 19 einen bogenförmig gekrümmten Verlauf auf. Fig. 5 zeigt schematisch das mit Hilfe von Computersimulationen angepasste Querschnittsprofil der Schaufeln 19. Eine Mittellinie 20 des Profils ist entsprechend einer Bezierkurve dritter Ordnung gekrümmt. Ausgehend von der Mittellinie 20 werden mit Hilfe von Bezier-Stüt zpunkten 21 Datenpunkte 22 für den hinsichtlich der Strömungseigenschaften optimierten gekrümmten Verlauf von Seitenkanten bzw. Seitenflächen der Schaufeln 19 be¬ rechnet. Das dargestellte Schaufel-Profil bewirkt eine Umlenkung des Wasserstroms um einen Umlenkwinkel von ca. 65° gemessen zur Hauptströmungsrichtung 9.
Da aufgrund der relativ geringen Fließgeschwindigkeit des Wasserstroms in Abschnitt 3' der Druckvorrichtung auch die auf die Schwebeteilchen wirkende Zentrifugalkraft relativ gering ist, weist der rohrförmige Körper 6 zur Erhöhung des durch die Umlenkmittel 15 aufgebrachten Dralls zwei Abschnitte 7', 7'' mit unterschiedlichen Querschnittsflächen auf. Ein erster Abschnitt 7', der den dem Einlass 8 zugewandten Endabschnitt 16 bzw. den mittleren Umlenkabschnitt 18 des Einsatzkörpers 14 enthält, weist im Vergleich zu einem zweiten Abschnitt 7 ' ' , in dem die Abscheidevorrichtung 13 vorgesehen ist, eine vergrößerte Querschnittsfläche auf. Beim getesteten Modell haben sich ein Durchmesser von ca. 44cm im Abschnitt 7' und von ca. 22 cm im
Abschnitt 7'1 als vorteilhaft herausgestellt. Die beim realen Kraftwerk verwendeten Dimensionen können freilich erheblich über diese Maße hinausgehen. Das Verhältnis der Querschnittsflächen der Abschnitte 7', 7'1 beträgt ca. 2:1. Die bevorzugte Gesamtlänge des Körpers 6 beträgt zumindest 3-4m, wobei der Einsatzkörper in diesem Fall eine Länge von ca. Im aufweist.
Im ersten Abschnitt 7' wird mit den Umlenkmitteln 15 eine Querströmungskomponente angeregt; aufgrund des Prinzips der Drehimpulserhaltung bewirkt eine Verminderung des Durchmessers einen entsprechenden Anstieg in der Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 9. Der Übergang zwischen den Abschnitten 7', 7'' unterschiedlicher
Querschnittsfläche erfolgt in einem in Hauptströmungsrichtung 9 an den Umlenkabschnitt 18 des Einsatzkörpers 14 anschließenden Reduzierabschnitt 7''' des rohrförmigen Körpers 6 bzw. des Strömungskanals 7. Der Querschnitt des rohrförmigen Körpers 6 reduziert sich im Reduzierabschnitt 7 ' ' ' kontinuierlich ausgehend vom Querschnitt von Abschnitt 7 ' zum verminderten Querschnitt von Abschnitt 7''. Der dem Auslass 10 zugewandte Endabschnitt 17 des Einsatzkörpers 14 verläuft im Reduzierabschnitt 71 1', wobei sich der rohrförmige Körper 6 in dem den Endabschnitt 17 des Einsatzkörpers 14 umgebenden Reduzierabschnitt 7''' derart verjüngt, dass die vom Einsatzkörper 14 freie Querschnittsfläche des Strömungskanals 7 im Wesentlichen konstant bleibt; hierdurch können - wie Simulationen gezeigt haben - Kavitationen nach Mög¬ lichkeit vermieden werden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, erweitert sich die vom Einsatzkörper 14 frei gelassene Querschnittsfläche des Strömungskanals 7 im Reduzierabschnitt 7' 1 1 geringfügig in Hauptströmungsrichtung 9, wodurch ein optimaler Übergang des Wasserstroms in den Abschnitt 71' mit verringerter Querschnitts- fläche weitestgehend ohne verlustbehaftete Turbulenzen ermöglicht wird. Die Kontur des rohrförmigen Körpers 6 folgt im Reduzierabschnitt 7''' einem Polynom 5. Ordnung.
Die Abscheidevorrichtung 13 zum Entfernen der drallbeaufschlagten Schwebstoffteilchen aus dem Strömungskanal 7 ist im Abschnitt 71' des Strömungskanals 7 an einem gesonderten
Abschlussteil 23 des rohrförmigen Körpers 6 vorgesehen, der im montierten Zustand starr mit den übrigen Bestandteilen des rohrförmigen Körpers 6 verbunden ist.
In den Fig. 6 bis 8 ist jeweils eine Ansicht des Abschlussteils 23 gezeigt. Demnach weist die Abscheidevorrichtung 13 zwei an den rohrförmigen Körper 6 anschließende schachtförmige Abscheidekörper 24 auf, die außenseitig an einem in Fig. 12 dargestellten Abscheidesegment 25 des Abschlussteils 23 befestigt sind. Im Inneren der Abscheidekörper 24 ist jeweils ein Abscheidekanal 26 ausgebildet, der mit dem Strömungskanal 7 in Verbindung steht. Wie insbesondere aus Fig. 7 ersichtlich, schließt der Abscheidekörper 24 tangential an das Abscheidesegment 25 des Abschlussteils 23 an, wobei bei dem in den Fig. 1 bis 14 gezeigten
Ausführungsbeispiel eine Längsachse 26' des Abscheidekanals 26 senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 9 angeordnet ist. Auf diese Weise kann ein Austrag der Schwebstoffteilchen im Wesentlichen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 9 erfolgen, womit Effizienzsteigerungen im Vergleich zu einem Abscheiden in Hauptströmungsrichtung 9 erzielbar sind.
Die Fig. 9 bis 11 zeigen jeweils eine Detailansicht des Abschei¬ dekörpers 24. Seitenwände 27 des Abscheidekörpers 24 weisen jeweils einen entsprechend der äußeren Krümmung des rohrförmigen Körpers 6 gekrümmte Stützabschnitte 27' auf, welche im montierten Zustand der Vorrichtung 1 an das Abscheidesegment 25 angelegt sind. An der Vorderseite des Abscheidekörpers 24 ist ein Entnahme-Stutzen 28 vorgesehen, mit dem das Schwebstoffteilchen- Wasser-Gemisch abgeleitet bzw. entsorgt wird. Der Entnahme-Stut¬ zen 28 weist ein Außengewinde auf, das mit einer entsprechenden (in den Figuren nicht dargestellten) Abscheideleitung verbindbar ist. Wie aus Fig. 10 ersichtlich, weist eine oberseitige Wand 29 des Abscheidekörpers 24 einen in Richtung zum Entnahme-Stutzen 28 verjüngten Verlauf auf.
Fig. 12 zeigt das Abscheidesegment 25 des Abschlussteils 23, welches zwei im Wesentlichen um 180° versetzt bzw. gegenüberliegend angeordnete Längsschlitze 30 aufweist, die im zusammengesetzten Zustand der Vorrichtung 5 jeweils an einem
Abscheidekanal 26 eines Abscheidekörpers 24 ausgerichtet sind. Die Menge des auszutragenden Schwebstoffteilchen-Wasser-Gemischs kann auf einfache Weise durch Veränderung der Dimensionen der Längsschlitze 30, insbesondere der Spaltbreite, eingestellt werden .
Der Abschlussteil 23 weist anschließend an das Abscheidesegment 25 ein Endsegment 31 auf, das in Fig. 13 in einer Seitenansicht und in Fig. 14 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt ist. Im montierten Zustand des Abschlussteils 23 ist ein dem Auslass 10 abgewandtes freies Ende 31' des Endsegments 31 in das Abscheidesegment 25 eingeschoben und starr am Abscheidesegment 25 gehalten, wie aus Fig. 6 ersichtlich. Das freie Ende 31' des
Endsegments 31 weist zwei Leitflügel 31 ' auf, die jeweils von im Wesentlichen der Mitte des Strömungskanals 7 zu einem Längsschlitz 30 bzw. zu einem Abscheidekanal 26 eines Abscheidekörpers 24 verlaufen. Der Krümmungsverlauf der Leitflügel 31' ' entspricht im Wesentlichen dem Geschwindigkeitsvektor der drallbeaufschlagten Schwebstoffteilchen, was eine zweckmäßige Führung des Wasserstroms bei geringen Verlusten an Strömungsenergie ermöglicht. Führungskanten 32 der Leitflügel 31'' sind ebenso wie im zusammengesetzten Zustand des Abschlussteils 23 jeweils an die Führungskanten 32 anschließende Kanten 33 des Längsschlitzes 30 abgeschrägt (vgl. Fig. 12), um das Austragen der Schwebstoffteilchen zu erleichtern.
In den Fig. 15 bis 18 ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Abschlussteils 23 dargestellt.
Wie insbesondere aus Fig. 15 und Fig. 16 ersichtlich, ist die im Wesentlichen in der Tangentialebene des rohrförmigen Körpers 6 verlaufende Längsachse 26' des Abscheidekanals 26 unter einem Winkel von ca. 50° zur Hauptströmungsrichtung 9 angeordnet, wodurch ein sehr effizienter Abzug der Schwebstoffteilchen erzielt werden kann. Zudem ist zwischen dem Schachtförmigen Abscheidekörper 24 und einem vergleichsweise langgestreckten Entnahme- Stutzen 28 ein in Längsrichtung verjüngtes Verbindungsstück 34 vorgesehen, welches im Wesentlichen den Abscheidekörper 24 fortsetzt. Hierdurch können die Strömungsverhältnisse beim Übergang vom Abscheidekörper 24 in den Entnahme-Stutzen 28 erheblich verbessert werden.
In den Fig. 17 ist das Abscheidesegment 25 des Abschlussteils 23 gezeigt, das einen entsprechend der abgewinkelten Anordnung des Abscheidekanals 26 verlaufenden Längsschlitz 30 aufweist.
In Fig. 18 ist das Endsegment 31 des Abschlussteils 23 gezeigt, welches eine effiziente Führung der Strömung in Richtung des Abscheidekanals 26 ermöglicht.

Claims

Patentansprüche :
1. Vorrichtung (5) zum Entfernen von Schwebstoffteilchen, insbesondere Fein- und Feinstpartikel, aus einem Schwebstoffteilchen aufweisenden Wasserstrom in einer Druckwasserleitung (3) eines Wasserkraftwerks (2), dadurch gekennzeichnet, dass ein einen Strömungskanal (7) ausbildender rohrförmiger Körper (6) in der Druckwasserleitung (3) vorgesehen ist, wobei der Strömungskanal (7) im Wesentlichen in Achsrichtung der Druckwasserleitung (3) verläuft und im Strömungskanal (7) eine stillstehende Drallerzeugungseinrichtung (11) zur Anregung einer senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung (9) verlaufenden Strömungskomponente des Wasserstroms angeordnet ist und in Strömungsrichtung nach der Drallerzeugungseinrichtung (11) eine Abscheidevorrichtung (13) zum Abscheiden der aufgrund der Fliehkraftwirkung radial nach außen getragenen Schwebstoffteilchen vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwasserleitung zumindest zwei Abschnitte (3 ',3'') mit unterschiedlichem Gefälle aufweist, wobei der rohrförmige Körper (6) in einem Abschnitt (3') mit vergleichsweise geringem Gefälle vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Strömungskanals (7) zwischen einem Einlass (8) für den Schwebstoffteilchen aufweisenden Wasserstrom und einem Auslass (10) für einen von den Schwebstoffteilchen im Wesentlichen gereinigten Wasserstrom zwischen 5m und 25m beträgt, und die Höhendifferenz zwischen Ein- und Auslass (8, 10) zwischen Im und 15m beträgt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Drallerzeugungseinrichtung (11) ein vorzugsweise zentral im rohrförmigen Körper (6) angeordnete
Einsatzkörper (14) vorgesehen ist, an dessen Oberfläche Umlenkmittel (15) zum Umlenken des entlang der Umlenkmittel (15) strömenden Flüssigkeitstroms senkrecht zur Hauptströmungsrichtung (9) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, das der Einsatzkörper (14) einen dem Einlass (8) zugewandten Endabschnitt (16) und einen dem Auslass (10) zugewandten Endabschnitt (17), die sich im Querschnitt zum freien Ende hin jeweils verjüngen, sowie einen die Umlenkmittel (15) aufweisenden mittleren Umlenkabschnitt (18) mit im Wesentlichen konstantem Querschnitt aufweist .
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Körper (6) zumindest zwei Abschnitte (7', 7'') mit unterschiedlichen, im Wesentlichen konstanten Querschnittsflächen aufweist, wobei das Verhältnis der Querschnittsflächen der Abschnitte ( 71 , 7'1) vorzugsweise zwischen 2,5:1 und 1,5:1, insbesondere im Wesentlichen 2:1 beträgt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Körper (6) zwischen den beiden Abschnitten (7', 71 ' ) mit im Wesentlichen konstanten Querschnitt einen Reduzierabschnitt (71'') aufweist, in dem der rohrförmige Körper (6) eine sich graduierlich in Hauptströmungsrichtung (9) reduzierende Querschnittsfläche aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der rohrförmige Körper (6) in dem den Endabschnitt (17) des Einsatzkörpers (14) umgebenden Reduzierabschnitt (71'1) derart verjüngt, dass die freie Querschnittsfläche des Strömungskanals (7) im Wesentlichen konstant bleibt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der rohrförmige Körper (6) im Reduzierabschnitt (7''') im Wesentlichen gemäß einem Polynom n-ter Ordnung, vorzugsweise 5. Ordnung, verjüngt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Umlenkmittel (15) mindestens 6, vorzugsweise 8, Schaufeln (19) vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (19) zumindest abschnittsweise einen bogenförmig gekrümmten Verlauf aufweisen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (19) im Wesentlichen entsprechend einer Bezierkur- ve n-ter Ordnung, vorzugsweise dritter Ordnung, gekrümmt sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (19) eine Umlenkung um einen Umlenkwinkel von mindestens 60°, vorzugsweise zwischen 65° und 73°, bewirken.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidevorrichtung (13) zumindest einen an den rohrförmigen Körper (6) anschließenden Schachtförmigen Abscheidekörper (24) mit einem mit dem Strömungskanal (7) in Verbindung stehenden Abscheidekanal (26) aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsachse (26') des Abscheidekanals (26) im Wesentlichen in einer Tangentialebene des rohrförmigen Körpers (6), vorzugsweise unter einem Winkel von 30° bis 70°, insbesondere von 45° bis 55°, zur Hauptströmungsrichtung (9), angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungskanal (7) zumindest ein Leitflügel (31' ') vorgesehen ist, der von im Wesentlichen der Mitte des Strömungskanals (7) zum Abscheidekanal (26) verläuft.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Krümmungsverlauf des Leitflügels (31'') im Wesentlichen dem Geschwindigkeitsvektor der drallbeaufschlagten Schwebeteilchen entspricht .
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Körper (6) zumindest zwei diametral gegenüberliegende Längsschlitze (30) aufweist, wobei jeder Längsschlitz (30) mit einem Abscheidekanal (26) eines Abscheidekörpers (24) verbunden ist.
19. Verfahren zum Entfernen von Schwebstoffteilchen, insbesonde¬ re Sand, aus einem Schwebstoffteilchen aufweisenden Wasserstrom in einer Druckwasserleitung (3) eines Wasserkraftwerks, dadurch gekennzeichnet, dass der die Schwebstoffteilchen aufweisende Wasserstrom passiv in eine Richtung senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung (9) umgelenkt wird, so dass eine senkrecht zur Hauptströmungsrichtung (9) verlaufende Strömungskomponente des Wasserstroms angeregt wird, und die aufgrund der Fliehkraftwirkung radial nach außen getragenen Schwebstoffteilchen aus der Druckwasserleitung (3) abgeschieden werden.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102728487A (zh) * 2012-06-14 2012-10-17 东北石油大学 一种轴流式同向出流旋流分离器

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3604793B1 (de) * 2018-08-03 2021-05-05 GE Renewable Technologies Zwischenschaufelprofile für hydraulische turbinen mit abnehmbarem abdeckteil
CN112316501B (zh) * 2020-11-18 2024-04-30 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种双中心筒内旋式旋流池
CN112362443A (zh) * 2020-12-04 2021-02-12 河南双建科技发展股份有限公司 一种离心混凝土抗折强度检测专用试模
CN112576428B (zh) * 2021-01-13 2021-09-17 宁夏中建功达建设工程有限公司 一种水利发电的浇灌设备
CN113220761B (zh) * 2021-04-30 2024-02-06 上海川河水利规划设计有限公司 水利规划信息平台构建方法、系统、装置及存储介质
DE102022101640B3 (de) * 2022-01-25 2023-01-19 Voith Patent Gmbh Pumpe für ein Wasserkraftwerk

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4127396A (en) * 1977-07-28 1978-11-28 Halle Industries, Inc. Air pre-cleaner
DE3837789A1 (de) 1988-11-08 1990-05-10 Theodor Dr Ing Merkle Kreisfoermiger sandfang fuer kleinere und mittlere wasserkraftanlagen mit tangentialem zulauf und zentripetalem abzug des reinwassers (zyklon-sandfang)
JPH0598624A (ja) 1991-03-12 1993-04-20 Nogyo Kogaku Kenkyusho 急流水路に適用する土砂排除、取水用の渦動管付きフリユーム
US20020030011A1 (en) 2000-07-31 2002-03-14 Maritime Solutions, Inc. Apparatus and method for treating water
US6666338B1 (en) 1998-12-15 2003-12-23 Vattenfall Ab Device for the separation of solid objects from a flowing fluid
US20060182630A1 (en) 2005-02-15 2006-08-17 Alan Miller Flow development and cogeneration chamber
EP1717373A2 (de) 2005-04-26 2006-11-02 Siegfried Jank Wasserkraftanlage
CA2671216A1 (fr) 2008-07-18 2010-01-18 Alstom Hydro France Dispositif de separation de particules solides et installation hydraulique comprenant un tel dispositif

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1542783B1 (de) * 2002-09-02 2011-02-09 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Zyklonenabscheider f r fluid
CN101142029A (zh) * 2005-03-02 2008-03-12 澳大利亚奥尔科公司 分离器装置
JP5098624B2 (ja) 2007-04-10 2012-12-12 日立化成工業株式会社 ポリアミド樹脂及びその製造方法、ポリアミド樹脂を含む硬化性樹脂組成物

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4127396A (en) * 1977-07-28 1978-11-28 Halle Industries, Inc. Air pre-cleaner
DE3837789A1 (de) 1988-11-08 1990-05-10 Theodor Dr Ing Merkle Kreisfoermiger sandfang fuer kleinere und mittlere wasserkraftanlagen mit tangentialem zulauf und zentripetalem abzug des reinwassers (zyklon-sandfang)
JPH0598624A (ja) 1991-03-12 1993-04-20 Nogyo Kogaku Kenkyusho 急流水路に適用する土砂排除、取水用の渦動管付きフリユーム
US6666338B1 (en) 1998-12-15 2003-12-23 Vattenfall Ab Device for the separation of solid objects from a flowing fluid
US20020030011A1 (en) 2000-07-31 2002-03-14 Maritime Solutions, Inc. Apparatus and method for treating water
US20060182630A1 (en) 2005-02-15 2006-08-17 Alan Miller Flow development and cogeneration chamber
EP1717373A2 (de) 2005-04-26 2006-11-02 Siegfried Jank Wasserkraftanlage
CA2671216A1 (fr) 2008-07-18 2010-01-18 Alstom Hydro France Dispositif de separation de particules solides et installation hydraulique comprenant un tel dispositif

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
H. P. PANDIT, HYDROCYCLONES: ALTERNATIVE DEVICES FOR SEDI MENT HANDLING IN ROR PROJECTS, 22 October 2007 (2007-10-22)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102728487A (zh) * 2012-06-14 2012-10-17 东北石油大学 一种轴流式同向出流旋流分离器

Also Published As

Publication number Publication date
EP2525917A1 (de) 2012-11-28
US9238234B2 (en) 2016-01-19
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CN102762308B (zh) 2016-05-25
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