DE3637564A1

DE3637564A1 - Wasserkraftanlage mit schwimmwehr, querstromturbine und integriertem rotationsrechen

Info

Publication number: DE3637564A1
Application number: DE19863637564
Authority: DE
Inventors: Heinrich Schroeter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-11-04
Filing date: 1986-11-04
Publication date: 1988-05-11

Description

Eine Neuorientierung bei der Stromerzeugung bedingt auch die verstärkte Nutzung der Wasserkräfte. Dies ist nur möglich, wenn auch kleine Gefälle bei relativ großen Wassermengen in Flüssen und Meer zu vertretbaren Kos ten pro KW Investitionsvolumen erschlossen werden.

Nur mittels Querstromturbine und der Möglichkeit, den künstlichen Stau, den ein Wasserkraftwerk verursacht, bei Hochwasser durch aufschwimmen der Energieentnahmeeinrichtung kann das Ziel erreicht werden, die Stromer zeugungskosten mittels Wasserkraft wettbewerbsfähig zu machen bei geringstem Eingriff in die Natur.

Das Kernstück der Wasserkraftanlage stellt die optimale Kombination aus Schwimmwehr, Querstromturbine und integriertem Rotationsrechen dar. Es besteht aus der Staueinrichtung mit integrierter Turbinenregelklappe, die im Inneren des Turbinenrades (Trommelläufer) angeordnet ist, dem Turbinen laufrad, das ganz oder teilweise in das Arbeitsmedium eintaucht und in einer Fachwerkkonstruktion gelagert ist, sowie zwei Schwimmkörpern, auf die sich die vorgenannte Konstruktion abstützt.

Der in Fließrichtung vordere Schwimmkörper ist als biegesteifer Ponton mit Schaumstoff gefüllt und damit unsinkbar. Er wird beidseitig in U- Profilen im Gerinne so geführt und angeordnet, daß er auch die Funktion des Schwimmbalkens, also die Umleitung von Treibeis und sonst. Schwemmgut zum Bypaß erfüllt.

Der hintere Schwimmkörper, der unter der Fachwerkkonstruktion schwenkbar angeordnet ist, kann mittels Preßluft entleert und durch Ventilumsteuerung wieder geflutet werden und ermöglicht so das Aufschwimmen und Absenken der gesamten Konstruktion. Das Ausschwenken dieses Schwimmkörpers mittels Hydraulik gegenüber der Fachwerkkonstruktion gestattet drei Funktionen:

1. Im abgesenkten Zustand öffnet sich die Schere zwischen Rechenharke und Schwimmkörper und gibt den Bypaß zur Turbine frei zur Schwemmgutentsorgung.
2. Bei Ausfall der Preßluft erzeugt das Ausschwenken den Wasserskieffekt und ermöglicht so in Zusammenwirken mit dem Bypaß den Notabfluß des Arbeit wassers.
3. Bei aufgeschwommener Konstruktion und ausgefahrener Schwenkhydraulik ist bei Wartungsarbeiten auch das Gelenk trocken erreichbar und der Ab flußwiderstand wird minimiert.

Eine Querstromturbineneinheit (Modul), von der auch mehrere parallel arbeitend zu einer Einheit verknüpft sein können, besteht aus einem ge teilten Laufrad mit am Umfang angeordneten Schaufeln (Trommelläufer) - ein umschließendes Gehäuse wird nicht benötigt - und der Leistungsrege lungsklappe, die als Teil der im Laufradinneren angeordneten Stauein richtung um die gemeinsame Achse hydraulisch bewegt werden kann. Die Querstromturbine besitzt am äußeren Umfang mehrere Ringe, die in ihrer Anordung einen Rotationsrechen bilden, der sich gegen eine unten an der Fachwerkkonstruktion befestigten Harke dreht. Die Harke schließt dicht zum hinteren Schwimmkörper ab. Die Schere kann jedoch zur Schwemm gutentsorgung geöffnet werden.

Die Kraftübertragung zum über der Turbine angeordneten Generator erfolgt mittels Zahnriemen und Getriebe.

Die Dichtung zwischen der Konstruktion und dem Gerinne aber auch intern erfolgt gleitend.

Die separate Bypaßentlastungsklappe schließt in einem bestimmten Winkel bereich durch kreisbogenförmige Ausführung der Gerinnesohle in diesem Bereich dicht, damit das vom Schwimmbalken zugeführte Schwimmgut stets ohne großen Arbeitswasserverlust entsorgt werden kann.

Die Hilfsaggregate werden in einem neben der Bypaßentlastungsklappe, hochwassersicher angeordnetem, wetterfestem Raum untergebracht. Von hier erfolgt auch die Übergabe des Stromes ans Netz.

Claims

1. Wasserkraftanlage mit Schwimmwehr, Querstromturbine und integriertem Rotationsrechen dadurch gekennzeichnet, daß die Staueinrichtung mit inte grierter Turbinenregelklappe im Inneren der Querstromturbine angeordnet ist, das Turbinenrad ganz oder teilweise in das Arbeitsmedium eintaucht und in einer Fachwerkkonstruktion gelagert ist, die sich auf zwei Schwimm körper stützt.

2. Wasserkraftanlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der vor dere Schwimmkörper als biegesteife, durch Schaumstoffüllung unsinkbare Konstruktion beidseitig im Gerinne so geführt wird, daß er auch die Funk tion eines Schwimmbalkens übernimmt. (Umleitung von Eis und Schwemmgut zum Bypaß)

3. Wasserkraftanlage nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der in Strömungsrichtung hinten angeordnete Schwimmkörper mittels Preßluft entleert und durch Ventilumsteuerung wieder geflutet werden kann und so Staueinrichtung, Querstromturbine und Rechen, also die Gesamtkonstruktion bei Hochwasser oder zu Wartungszwecken aus dem Wasser herausragt und der Stau bis auf die Wirkung der Schwimmkörper minimiert wird.

4. Wasserkraftanlage nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der hinten angeordnete Schwimmkörper zur Fachwerkkonstruktion hydraulisch schwenkbar ist, sodaß bei Ausfall der Druckluft mittels diesem 2. Regel kreis ein Notabfluß in Zusammenwirken mit dem Bypaß des Arbeitswassers gesichert wird.

5. Wasserkraftanlage nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Schwenkeinrichtung durch öffnen der Schere zwischen hinterem Schwimmkörper und Rechenharke auch der Schwemmgutentsorgung dient.

6. Wasserkraftanlage nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Querstromturbine am äußeren Umfang mehrere Ringe besitzt, die in ihrer Anordnung einen Rotationsrechen bilden, der sich gegen eine unten an der Fachwerkkonstruktion befestigten Harke, die zum hinteren Schwimmkörper dicht schließt, dreht.

7. Wasserkraftanlage nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß eine Turbineneinheit (Modul) aus einem geteilten Laufrad mit am Umfang angeordneten Schaufeln (Trommelläufer) besteht, kein umschließendes Gehäuse benötigt wird und die der Leistungsregelung dienende Klappe als Teil der im Laufradinneren angeordneten Staueinrichtung um die gemeinsame Achse hydraulisch betätigt werden kann.

8. Wasserkraftanlage nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Turbinenmodule parallel arbeitend zu einer Einheit zu sammengefaßt werden können.

9. Wasserkraftanlage nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragung von Turbine zum Getriebe und Generator über Zahn riemen erfolgt.

10. Wasserkraftanlage nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfseinrichtungen: Kompressor mit Druckluftspeicher, Hydraulikaggre gat, Bypaßklappensteuerung, Schalt- und Regeleinrichtungen und sonst. Techn. Einrichtungen in separatem, hochwassersicherem, wetterfestem Raum angeordnet sind.

11. Wasserkraftanlage nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaßentlastungsklappe in einem bestimmten Winkelbereich unten dicht schließt, damit das Schwimmgut abgeführt werden kann.

12. Wasserkraftanlage nach Anspruch 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung der Konstruktion seitlich gegenüber dem Gerinne und intern gleitend erfolgt.