WO2016138971A1 - Gehäuse für eine horizontale pelton-turbine - Google Patents

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WO2016138971A1
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Manfred Stummer
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Voith Patent GmbH
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    • Y02E10/20—Hydro energy

Definitions

  • the present invention relates to a housing for a horizontal Pelton turbine, i. for a Pelton turbine with horizontal axis of rotation.
  • FIG. 3 shows a Pelton turbine with a vertical axis of rotation.
  • the rotating in a horizontal plane impeller 91 is attached to a shaft which leads up to the generator (not shown).
  • FIG. 4 shows a Pelton turbine with a horizontal axis of rotation.
  • the impeller 91 rotates in a vertical plane and the shaft branches off the impeller laterally. That In the power plant turbine wheel and generator are side by side on the same level. It is clear that the turbine runner in this case must be separated by a housing 7 from the space of the power plant.
  • the housing 7 surrounds the impeller from above and extends laterally completely around the impeller and is open only down to the underwater. The centrifugal forces of the rotating impeller 91, a significant amount of water is injected to the housing 7.
  • the object of the present invention is to provide a housing for a horizontal Pelton turbine, which meets the stated requirements of strength, energy absorption and noise insulation, but can be made considerably cheaper.
  • the inventors have recognized that the stated object can be achieved by a housing having the features of claim 1.
  • the inventor has been guided by the two requirements and found a material that meets both requirements and yet is very cost-effective.
  • Metal foam embedded between two sufficiently thick steel plates has very high strength in combination with a high soundproofing capability.
  • steel-metal foam composites can be processed in a conventional manner (eg by sawing and welding). There is a metallurgical bond between the embedded metal foam and the outer steel plates.
  • a metal foam is mainly aluminum foam in question. However, other metals such as zinc can be used.

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Abstract

Gehäuse für eine Pelton-Turbine mit horizontaler Drehachse, wobei das Gehäuse Verbundstoffplatten umfasst, welche aus zwei äußeren Stahlplatten mit einer dazwischen eingebetteten Metallschaumschicht bestehen.

Description

Gehäuse für eine horizontale Pelton-Turbine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine horizontale Pelton-Turbine, d.h. für eine Pelton-Turbine mit horizontaler Drehachse.
Der Unterschied zwischen Pelton-Turbinen mit horizontaler und vertikaler Drehachse lässt sich sehr gut mit Hilfe der zum Stand der Technik gehörigen Druckschrift JP-10176648-A2 veranschaulichen, da in dieser Schrift beide Typen in den Figuren dargestellt sind. Figur 3 zeigt eine Pelton-Turbine mit vertikaler Drehachse. Das in einer horizontalen Ebene drehende Laufrad 91 ist dabei an einer Welle befestigt, die nach oben zum Generator (nicht dargestellt) führt. Wenn man ein Kraftwerk betritt, welches mit Pelton-Turbinen mit vertikaler Drehachse bestückt ist, so sind nur die Generatoren zu sehen, da sich die Laufräder viel tiefer unten unterhalb des Kraftwerkbodens befinden. Nach oben wird der Raum, in dem sich die Laufräder befinden nur durch einen Deckel 9 abgeschlossen, der das wenige Spritzwasser, das nach oben abgelenkt wird, zum Unterwasser hin abführt. Das meiste Wasser fließt dabei direkt nach unten ab, ohne dass es den Deckel berührt. In Figur 4 ist eine Pelton-Turbine mit horizontaler Drehachse dargestellt. Hier dreht das Laufrad 91 in einer vertikalen Ebene und die Welle zweigt vom Laufrad seitlich ab. D.h. im Kraftwerk befinden sich Turbinenlaufrad und Generator nebeneinander auf derselben Ebene. Es ist klar, dass das Turbinenlaufrad in diesem Fall durch ein Gehäuse 7 vom Raum des Kraftwerks separiert werden muss. Das Gehäuse 7 umschließt das Laufrad von oben und erstreckt sich seitlich komplett um das Laufrad herum und ist nur nach unten zum Unterwasser hin geöffnet. Durch die Fliehkräfte des drehenden Laufrades 91 wird eine erhebliche Menge von Wasser an das Gehäuse 7 gespritzt.
Aus der geschilderten Anordnung einer horizontalen Pelton-Turbine ergeben sich besondere Anforderungen, denen ein Gehäuse für eine solche Turbine genügen muss. Durch die räumliche Nähe des Gehäuses zum Kraftwerksraum und die große Menge an Spritzwasser, die an das Gehäuse geschleudert wird, verursacht eine horizontale Pelton-Turbine erstens einen nicht unerheblichen Lärmpegel im Kraftwerksraum. Dieser muss durch eine geeignete Lärmisolation am Gehäuse reduziert werden. Zweitens muss das Gehäuse stabil genug sein, um im Fehlerfall eines abgebrochenen und tangential vom Laufrad weggeschleuderten Pelton- Bechers den dadurch verursachten Aufprall auffangen zu können. Aus diesem Grunde wurden in der Vergangenheit Gehäuse für horizontale Pelton-Turbinen äußerst massiv in Stahl ausgeführt oder sogar in Doppelmantel-Bauweise mit Beton oder ähnlichen Stoffen wie Bitumen ausgegossen. Dadurch verursachten diese Gehäuse natürlich hohe Gestehungskosten.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Gehäuse für eine horizontale Pelton-Turbine anzugeben, welche den genannten Anforderungen an Festigkeit, Energieabsorption und Lärmisolation genügt, jedoch erheblich kostengünstiger hergestellt werden kann.
Die Erfinder haben erkannt, dass die gestellte Aufgabe durch ein Gehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst werden kann. Der Erfinder hat sich von den beiden Anforderungen leiten lassen und einen Werkstoff gefunden, der beiden Anforderungen genügt und dennoch sehr kostengünstig ist. Metallschaum, der zwischen zwei genügend dicken Stahlplatten eingebettet ist, weist eine sehr hohe Festigkeit in Kombination mit einer hohen Fähigkeit zur Schallisolation auf. Außerdem können solche Stahl-Metallschaum- Verbundstoffe auf konventionelle Weise (z.B. durch Sägen und Schweißen) verarbeitet werden. Dabei besteht zwischen dem eingebetteten Metallschaum und den außen liegenden Stahlplatten eine metallurgische Verbindung. Ein Gehäuse, welches aus dem genannten Verbundstoff hergestellt worden ist, löst somit die gestellt Aufgabe. Als Metall schäum kommt vorwiegend Aluminiumschaum in Frage. Es können jedoch auch andere Metalle wie z.B. Zink verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Gehäuse für eine Pelton-Turbine mit horizontaler Drehachse, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse Verbundstoffplatten umfasst, welche aus zwei äußeren Stahlplatten mit einer dazwischen eingebetteten Metallschaumschicht bestehen.
2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum Aluminiumschaum ist.
3. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum Zinkschaum ist.
PCT/EP2015/078459 2015-03-03 2015-12-03 Gehäuse für eine horizontale pelton-turbine Ceased WO2016138971A1 (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060165519A1 (en) * 2005-01-21 2006-07-27 Mcmillan Alison J Aerofoil containment structure
CN101216272A (zh) * 2007-12-28 2008-07-09 中北大学 一种多层装甲防护系统
US20110250068A1 (en) * 2006-09-18 2011-10-13 Andritz Technology And Asset Management Gmbh Method and means for enhancing the efficiency of water turbines

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