DE202013002095U1 - Free-flow turbine plant - Google Patents

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Abstract

Freistrom-Turbinenanlage mit zwei parallel zueinander angeordneten Axialturbinen, die in aneinandergrenzenden Strömungsgehäusen mit Kreisquerschnitt montiert sind, welche je mit einem sich in Strömungsrichtung erweiternden Diffusor versehen sind, der aus mehreren in Strömungsrichtung hintereinander geschalteten konischen Diffusorringen gebildet ist, die unter Bildung von Wassereinlaßschlitzen miteinander verbunden sind, wobei die Axialturbinen am Boden des Gerinnes mit Hilfe von Zugmitteln verankert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuse (1) über Streben (5) mit einem gemeinsamen, zentral angeordneten Schwimmkörper (6) verbunden sind, der sich entgegen der Strömungsrichtung über die Gehäuse (1) hinaus erstreckt und an seinem vorderen Ende ein Wasserleitblech trägt, das mit Gerinneboden-Verankerungsmitteln (11) und mittels einer Vielzahl von Streben (5) über Seilgitter (10) mit dem Stirnrand der Gehäuse (1) verbunden ist.Free-flow turbine plant with two mutually parallel axial turbines, which are mounted in adjoining flow casings with circular cross-section, which are each provided with a flaring expanding diffuser, which is formed of a plurality of successively connected in the flow direction conical diffuser rings, which connected to form water inlet slots are, wherein the axial turbines are anchored to the bottom of the channel by means of traction means, characterized in that the two housings (1) via struts (5) with a common, centrally arranged floating body (6) are connected, opposite to the flow direction via the housing (1) extends and carries at its front end a water baffle, which is connected to the bottom edge anchoring means (11) and by means of a plurality of struts (5) via cable grille (10) with the end edge of the housing (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Freistrom-Turbinenanlage mit zwei parallel zueinander angeordneten Axialturbinen, die in aneinandergrenzenden Strömungsgehäusen mit Kreisquerschnitt montiert sind, welche je mit einem sich in Strömungsrichtung erweiternden Diffusor versehen sind, der aus mehreren in Strömungsrichtung hintereinander geschalteten konischen Diffusorringen gebildet ist, die unter Bildung von Wassereinlaßschlitzen miteinander verbunden sind, wobei die Axialturbinen am Boden des Gerinnes mit Hilfe von Zugmitteln verankert sind.The invention relates to a free-flow turbine plant with two mutually parallel axial turbines, which are mounted in adjacent flow casings with circular cross section, which are each provided with an expanding in the flow direction diffuser, which is formed of a plurality of successively connected in the flow direction conical diffuser rings forming are connected by water inlet slots, wherein the axial turbines are anchored to the bottom of the channel by means of traction means.

Eine als Strom-Boje bezeichnete Freistrom-Turbinenanlage ist aus der AT 413868 B bzw. der EP 1 747 373 B1 bekannt. Die Anlage weist ein als Auftriebskörper ausgebildetes Durchströmgehäuse auf, welches unterhalb der Wasseroberfläche stabilisiert wird. Das Durchströmgehäuse hat einen quadratischen Zulauf, einen daran anschließenden Turbinenrohrzylinder für zwei axial beaufschlagte Turbinenlaufräder und einen sich erweiternden rechteckigen Auslauf als leistungssteigerndes Saugrohr. Das Durchströmgehäuse ist von einem Außenmantel umgeben. Die zwischen dem Durchströmgehäuse und dem Außenmantel vorhandenen Hohlräume sind in Kammern unterteilt und werden mit Wasser oder Druckluft beaufschlagt. Am Grund verankerte Zugmittel halten die Freistrom-Turbinenanlage in ihrer Position.A designated as a current buoy free-flow turbine system is from the AT 413868 B or the EP 1 747 373 B1 known. The system has a flow-through housing designed as a buoyant body, which is stabilized below the water surface. The flow-through housing has a square inlet, an adjoining turbine tube cylinder for two axially loaded turbine wheels and a widening rectangular outlet as a power-increasing intake manifold. The flow-through housing is surrounded by an outer jacket. The existing between the Durchströmgehäuse and the outer jacket cavities are divided into chambers and are acted upon with water or compressed air. Traction means anchored to the ground hold the freestream turbine plant in position.

Eine weitere Energie-Rückgewinnungsanlage, die ebenfalls mit einem Auftriebskörper ausgestattet ist, ist aus der US 4 868 408 bekannt. Die Anlage wird mit Hilfe einer Steuereinrichtung im Fluß positioniert, wobei der Auftriebskörper mit Luft oder Wasser gefüllt wird. Der Durchströmquerschnitt ist nach Art eines Venturirohres gestaltet, wobei an der Venturiverengung das Laufrad der Turbine angeordnet ist.Another energy recovery system, which is also equipped with a buoyant body, is from the US 4,868,408 known. The system is positioned in the flow by means of a control device, the buoyant body being filled with air or water. The flow cross-section is designed in the manner of a Venturi tube, wherein at the Venturiverengung the impeller of the turbine is arranged.

Eine andere, in der Meeresströmung angeordnete Turbinenanlage ist aus der US 4 219 303 bekannt. In einem überproportional großen Gehäuse rotiert ein Propeller, der mit seinem Außenumfang eine Vielzahl Generatoren antreibt, die in einem den Propeller umgebenden Ringgehäuse angeordnet sind. Der Propeller ist innerhalb einer Düse angeordnet, um deren Auslaß herum eine zweite, aus einer Vielzahl von Klappen gebildete Düse mit Abstand vorgesehen ist, so daß zwischen den beiden Düsen eine Spaltströmung vorhanden ist.Another arranged in the ocean current turbine plant is from the US 4,219,303 known. In a disproportionately large housing rotates a propeller, which drives with its outer circumference a plurality of generators, which are arranged in a surrounding the propeller ring housing. The propeller is disposed within a nozzle, around the outlet of which a second nozzle formed of a plurality of flaps is provided at a distance, so that a gap flow exists between the two nozzles.

Die DE 10 2005 040 807 A1 offenbart ein Kompaktkleinkraftwerk für den Einsatz in Fließgewässern, mit einer Axialturbine, deren Gehäuse an seiner Außenkontur Ausgestaltungen und Zusatzeinrichtungen aufweist, welche einen Injektoreffekt und somit einen Sog auf den Ausgang eines horizontal angeordneten, der Turbine in Strömungsrichtung nachgeschalteten Saugrohres ausüben sollen. Der Sog soll das nutzbare Druckgefälle in der Turbinenstufe und somit deren Leistung zusätzlich steigern.The DE 10 2005 040 807 A1 discloses a compact miniature power plant for use in running waters, with an axial turbine whose housing has on its outer contour embodiments and additional devices which are to exert an injector effect and thus a suction on the outlet of a horizontally disposed, the turbine in the flow direction downstream suction pipe. The suction should additionally increase the usable pressure gradient in the turbine stage and thus its performance.

Die DE 101 34 509 A1 offenbart ein Unterwasserkraftwerk mit einem Schwimmkörper und einem an diesem aufgehängten Gehäuse für eine Axialturbine mit einem Generator. Das Gehäuse ist am Gerinneboden mit Hilfe eines Zugmittels befestigt. Die Turbine ist in dem Durchströmgehäuse, das einen nach Art einer Venturidüse gestalteten Innenraum hat, an Parallelogrammlenkerarmen gehalten. Der Schwimmkörper ist als Zylinder mit abgerundeten Enden ausgebildet.The DE 101 34 509 A1 discloses an underwater power plant with a float and a housing suspended therefrom for an axial turbine with a generator. The housing is attached to the channel bottom by means of a traction device. The turbine is held in the Durchströmgehäuse, which has a designed in the manner of a venturi interior, on Parallelogrammlenkerarmen. The float is designed as a cylinder with rounded ends.

Aus der AT 170 460 ist ferner eine Stromturbine bekannt, die als eine an einem Schwimmkörper montierte Doppelturbine ausgebildet ist, wobei der Schwimmkörper am Boden des Gerinnes mittels eines Seiles verankert ist.From the AT 170 460 Furthermore, a power turbine is known, which is designed as a mounted on a float double turbine, wherein the float is anchored to the bottom of the channel by means of a rope.

Aus der DE 100 36 307 A1 , der WO 2005/005820 A1 und der WO 2003/029645 A1 sind schließlich Anlagen bekannt, die am Boden von Gerinnen verankert werden und ein kreisförmiges Strömungsgehäuse sowie einen sich in Strömungsrichtung erweiternden Diffusor aufweisen, der aus mehreren, hintereinander angeordneten konischen Diffusorelementen besteht, wobei durch Ringspalten Wasser von außen in den vom Gehäuse umschlossenen Strömungskanal einströmt.From the DE 100 36 307 A1 , of the WO 2005/005820 A1 and the WO 2003/029645 A1 finally plants are known, which are anchored to the bottom of channels and have a circular flow housing and a widening in the flow direction diffuser, which consists of a plurality of successively arranged conical diffuser elements, wherein flows through annular gaps from the outside water in the flow channel enclosed by the housing.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, den Wirkungsgrad einer Freistrom-Turbinenanlage der einleitend angegebenen Art zu steigern und die Strömungsverhältnisse innerhalb der Turbine bei gleichzeitig einfacher konstruktiver Ausführung zu optimieren.The present invention is based on the problem to increase the efficiency of a free-flow turbine system of the type mentioned in the introduction and to optimize the flow conditions within the turbine at the same time simple structural design.

Die erfindungsgemäße Turbinenanlage zeichnet sich dadurch aus, daß die beiden Gehäuse über Streben mit einem gemeinsamen, zentral angeordneten Schwimmkörper verbunden sind, der sich entgegen der Strömungsrichtung über die Gehäuse hinaus erstreckt und an seinem vorderen Ende ein Wasserleitblech trägt, das mit Gerinneboden-Verankerungsmitteln und mittels einer Vielzahl von Streben über Seilgitter mit dem Stirnrand der Gehäuse verbunden ist.The turbine system according to the invention is characterized in that the two housings are connected by struts with a common, centrally arranged float, which extends against the flow direction beyond the housing and carries at its front end a water baffle, which with channel bottom anchoring means and means a plurality of struts via cable grille is connected to the front edge of the housing.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal ist auf der Achse jeder Axialturbine eine Strömungsschnecke montiert, welche einen Generator antreibt. Ferner sind vorzugsweise an der Außenseite der Diffusorringe Wasserleitelemente angeordnet.According to a further feature of the invention, a flow screw is mounted on the axis of each axial turbine, which drives a generator. Furthermore, water guide elements are preferably arranged on the outside of the diffuser rings.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch: 1 eine Stirnansicht von hinten, 2 eine Seitenansicht, 3 eine Draufsicht und 4 eine Perspektivansicht von hinten einer Doppelturbine gemäß der Erfindung.An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. They show schematically: 1 a front view from behind, 2 a side view, 3 a top view and 4 a perspective view from behind a double turbine according to the invention.

Gemäß 1 hat die erfindungsgemäße Turbinenanlage zwei aneinandergrenzende rohrförmige Gehäuse 1, z. B. aus Hartox-Blech, mit kreisrundem Einlauf und einem dreiteiligen, in Strömungsrichtung konisch erweiterten Diffusor 2. Der je aus drei Ringen 2a, 2b, 2c bestehende Diffusor 2 weist über den Umfang verteilt Wassereinlaßschlitze 2' auf, die als Strömungsbeschleuniger wirken. In jedem Gehäuse 1 ist ein Propeller 3 aus Edelstahl mittig auf einer Achse 3' gelagert. Die beiden Propeller 3 rotieren gegenläufig. Jede Achse 3' trägt ferner in Strömungsrichtung vor dem Propeller 3 eine Schnecke 4, die von dem strömenden Flußwasser in Drehung versetzt wird und einen Generator 11 antreibt.According to 1 Turbine plant according to the invention has two adjacent tubular housing 1 , z. B. of Hartox sheet metal, with a circular inlet and a three-piece, conically widened in the flow direction diffuser 2 , The ever three rings 2a . 2 B . 2c existing diffuser 2 has water inlet slots distributed over the circumference 2 ' on, which act as a flow accelerator. In every case 1 is a propeller 3 stainless steel centered on one axle 3 ' stored. The two propellers 3 rotate in opposite directions. Every axis 3 ' also carries in the flow direction in front of the propeller 3 a snail 4 which is rotated by the flowing river water and a generator 11 drives.

Die beiden Gehäuse 1 sind mittels Streben 5 an einem gemeinsamen Schwimmkörper 6 abnehmbar montiert, der gegen Vereisungsgefahr elektrisch beheizbar sein kann. Zur Stabilisierung in der Strömung ist am vorderen Ende des Schwimmkörpers 6 ein sich schräg nach vorne und unten erstreckendes Wasserleitblech 7 vorgesehen, an dem einerseits Verankerungsmittel 8 für die Turbinenanlage am Gerinneboden befestigt sind und das andererseits über Seilgitter 9 mit den äußeren Stirnrändern der Gehäuse 1 verbunden ist. An der Außenseite der Turbinengehäuse sind ferner Schwimmkörper 10 vorgesehen.The two housings 1 are by means of struts 5 on a common float 6 removably mounted, which can be electrically heated against risk of icing. To stabilize the flow is at the front end of the float 6 an obliquely forwards and downwards extending water baffle 7 provided on the one hand anchoring means 8th for the turbine system are attached to the channel bottom and the other via cable grille 9 with the outer end edges of the housing 1 connected is. On the outside of the turbine housing are also floating body 10 intended.

Die Doppelturbinenanlage erzeugt beispielsweise über zwei 90 kW Generatoren 180 kW elektrischen Strom.For example, the twin-turbine system generates 180 kW of electrical power via two 90 kW generators.

Es versteht sich für den Fachmann, daß das geschilderte Ausführungsbeispiel im Rahmen der Erfindung verschiedentlich abgewandelt werden kann, z. B. was die Ausbildung des Schwimmkörpers und seine Verbindung mit den Turbinengehäusen betrifft.It is understood by those skilled in the art that the described embodiment can be modified variously in the context of the invention, z. As regards the formation of the float and its connection to the turbine housings.

Die Erfindung betrifft eine Freistrom-Turbinenanlage mit zwei parallel zueinander angeordneten Axialturbinen, die in aneinandergrenzenden Strömungsgehäusen 1 mit Kreisquerschnitt montiert sind, welche je mit einem sich in Strömungsrichtung erweiternden Diffusor 2 versehen sind, der aus mehreren in Strömungsrichtung hintereinander geschalteten konischen Diffusorringen 2a, 2b, 2c gebildet ist, die unter Bildung von Wassereinlaßschlitzen 2' miteinander verbunden sind, wobei die Axialturbinen am Boden des Gerinnes mit Hilfe von Zugmitteln verankert sind, und wobei die beiden Gehäuse 1 über Streben 5 mit einem gemeinsamen, zentral angeordneten Schwimmkörper 6 verbunden sind, der sich entgegen der Strömungsrichtung über die Gehäuse 1 hinaus erstreckt und an seinem vorderen Ende ein Wasserleitblech trägt, das mit Gerinneboden-Verankerungsmitteln 11 und mittels einer Vielzahl von Streben 5 über Seilgitter 10 mit dem Stirnrand der Gehäuse 1 verbunden ist.The invention relates to a free-flow turbine plant with two axial turbines arranged parallel to one another and arranged in adjoining flow casings 1 are mounted with circular cross section, which ever with a flared in the flow direction diffuser 2 are provided, which consists of several consecutively connected in the flow direction conical diffuser rings 2a . 2 B . 2c is formed, forming water inlet slots 2 ' connected to each other, wherein the axial turbines are anchored to the bottom of the channel by means of traction means, and wherein the two housings 1 about striving 5 with a common, centrally arranged float 6 are connected, which opposes the flow direction over the housing 1 extends out and carries at its front end a water baffle, with the channel bottom anchoring means 11 and by a variety of struts 5 via cable grille 10 with the front edge of the housing 1 connected is.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • EP 1747373 B1 [0002] EP 1747373 B1 [0002]
  • US 4868408 [0003] US 4868408 [0003]
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  • DE 10134509 A1 [0006] DE 10134509 A1 [0006]
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  • WO 2003/029645 A1 [0008] WO 2003/029645 A1 [0008]

Claims (3)

Freistrom-Turbinenanlage mit zwei parallel zueinander angeordneten Axialturbinen, die in aneinandergrenzenden Strömungsgehäusen mit Kreisquerschnitt montiert sind, welche je mit einem sich in Strömungsrichtung erweiternden Diffusor versehen sind, der aus mehreren in Strömungsrichtung hintereinander geschalteten konischen Diffusorringen gebildet ist, die unter Bildung von Wassereinlaßschlitzen miteinander verbunden sind, wobei die Axialturbinen am Boden des Gerinnes mit Hilfe von Zugmitteln verankert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuse (1) über Streben (5) mit einem gemeinsamen, zentral angeordneten Schwimmkörper (6) verbunden sind, der sich entgegen der Strömungsrichtung über die Gehäuse (1) hinaus erstreckt und an seinem vorderen Ende ein Wasserleitblech trägt, das mit Gerinneboden-Verankerungsmitteln (11) und mittels einer Vielzahl von Streben (5) über Seilgitter (10) mit dem Stirnrand der Gehäuse (1) verbunden ist.Free-flow turbine plant with two mutually parallel axial turbines, which are mounted in adjoining flow casings with circular cross-section, which are each provided with a flaring expanding diffuser, which is formed of a plurality of successively connected in the flow direction conical diffuser rings, which connected to form water inlet slots are, wherein the axial turbines are anchored at the bottom of the channel by means of traction means, characterized in that the two housings ( 1 ) about struts ( 5 ) with a common, centrally arranged float ( 6 ), which are opposite to the flow direction over the housing ( 1 ) and at its front end carries a water baffle which is provided with channel bottom anchoring means ( 11 ) and by means of a variety of struts ( 5 ) via wire mesh ( 10 ) with the end edge of the housing ( 1 ) connected is. Turbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse (3') jeder Axialturbine eine Strömungsschnecke (4) montiert ist, welche einen Generator antreibt.Turbine plant according to claim 1, characterized in that on the axis ( 3 ' ) of each axial turbine a flow screw ( 4 ) is mounted, which drives a generator. Turbinenanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite der Diffusorringe (2a, 2b, 2c) Wasserleitelemente (12) angeordnet sind.Turbine plant according to claim 2 or 3, characterized in that on the outside of the diffuser rings ( 2a . 2 B . 2c ) Water guiding elements ( 12 ) are arranged.
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