DE2908689A1

DE2908689A1 - Durchstroemturbine mit durchlaufenden kanaelen in einem dreiteiligen leitsystem fuer etwa waagerechte durchstroemung

Info

Publication number: DE2908689A1
Application number: DE19792908689
Authority: DE
Inventors: Walter Nimmerrichter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-03-06
Filing date: 1979-03-06
Publication date: 1980-09-11

Description

Walter Mimmerrichter
Durchströmturbine mit durchlaufenden Kanälen in einem dreiteiligen Leitsystem für etwa waagerechte Durchströmung Energiebedarf und Gründe des Umweltschutzes verlangen eine stärkere Hutzung der Wasserkräfte. Bisher wurden Wasserkräfte mit großen Durchströmm@ngen (Wassermengen je Sekunde) bei kleinem Gefälle kaum genutzt, so von Flüssen oder der Gezeiten bei kleinein Tidenhub, z.B. an der Nordseeküste. Beine der bekannten ilur binenarten ist geeignet, große Durchströmmengen zu verarbeiten.
Dazu müßten für Durchströmturbinen folgende Bedingungen erfüllt werden: 1.Das Innere des Rotors (Läufors) muß fast in seinem ganzen Querschnitt durchströmt werden, und gleichzeitig müssen viele Schaufeln bei zweimaliger Beaufschlagung beaufschlagt werden.
2. Das Wasser muß @ahezu waagerecht durch die Turbine strömen.
3. Das Wasser muß bei der ersten, aber auch bei der zweiten Be-@fschlsgung unter einem günstigen winkel den Schaufeln zugelei-@et werden und überhaupt auf seinem ganzen Weg durch die Turbine ohne scharfe# Knick@ hindurchströmen, und keinerlei Wirbel und Gegenströmungen dürfen den Strom hemmen, weshalb eine strenge Führung durch Leitkanäle in einem dreiteiligen Leitsystem erforderlich ist, nämlich vor @intritt in den Rotor, in seinem Innern und beim Austritt aus der Turbine.
4. Dieses dreiteilige Leitsystem muß fest mit dem Fundament und Gehäuse der Turbine verbunden sein, während der Rotor auf der Welle sitzt. Diese waagerechte Welle muß bei breiten Flüssen und cei G@zeitenkraftwerken bei kleinem Tidenhub sehr lang sein,denn sie muß durch mehrere Turbinen hindurchgehen.
Es gab bisher noch keine Turbine - auch keine Durchströmturbine -, die diese Forderungen erfüllen könnte.
Die Durchströmturbinen System Banki hatten im Innern des Rotor-s keine L@itvorrichtungen. Das Wasser strömtz senkrecht frei durch den @nnenraum des Peters, so daß es bei der zweiten Beaufschlagung nicht in der günstigsten Richtung auf die Schaufeln auftraf.
Bei waagerechter Durchströmung wären Wirbel und Gegenströmungen unvermeidlich. Wohl ersann man Ablenker und Leitvorrichtungen.
Die waren @@ @@@ @@ch l@@h @den @@ll@ aufgehängt, also nicht stabil (siehe Patentschrift Nr.444890), der Wasserstrom ging aucn nur durch den unt-eren Teil des Rotors. - Nach der Patentschrift @r.380018 befand sich wohl im Innern eine Leittrommel, doch auch da wurden nur wenige Schaufeln beaufschlagt, ferner S@römt@ des Wasser nicht waagerecht durch die Turbine, und die Leitvorrichtung saß nicht auf der Welle, der Rotor (Laufer) @ur auf einer Hohlwelle. Damit wäre eine Aneinanderreihung von menreren Turbinen auf einer einzigen Welle ausgeschlossen.
Die vor@@@gende @rfindung erfüllt jeduch alle oben genannten Bedingungen, wobei diese Turbine nach den gleichen Prinzipien in zwei Ausführungen gebaut werden kann: Typ A und Typ B.
Das dreiteilige Leitsystem des Stators bestent aus einem System von von Kanälen schmal-rechteckigem Querschnitt von der Länge des Rotors, gesessen an der Welle. Die Fig. 2 zeigt eine solche Turbine des Typs A mit senkrechter Welle und waagerecht durchströmendem Wasser in der Draufsicht, die Fig.1 im Schnitt in der Vorderansicht. Nach Passieren des @intritts-Leitsystems EL strömt das Wasser ohne Rnick gegen# die Schaufeln des Rotors R und nach der Beaufschlagung ohne Knick in die Kanäle des Innen-Leitsystems IL, so es derset gelenkt wird, daß es wieder ohne Knick die Schaufeln der Gegenseite beaufschlagt, dann abermals ohne Knick in die @@@äle des Austritts-Leitsystems AL übe@eritt, um in die Strömungsrichtung d.@ Unterwassers übergefünrt zu werden. So strömt das Wasser jeweils ohne Knick, vielmehr mit sanften Krümmungen in allgemeinen durch die gleichnum@rierten Kanäle - also durchlaufend - durch die Turbine. Eine strenge Führung verhindert somit Wirbel und Gegenströmungen, der Innenraum wird fast zur Gänze dirchströmt, die meisten Schaufeln des Rotors werden beaufschlagt.- Die Schaufeln des Rotors R werden in Wirklichkeit enger stehen als in der Zeichnung, siehe Fig.4. Die Schaufelform iach Fig.5 hat den Nachteil, daß die Umlenkung des Wassers während der Beaufschlagung unter einem geringeren Winkel erfolgt, wegegen im Innern des Rotors eine geringere Umlenkung erforderlich ist und die Querschnittsfläche zu fast 100% durchströmt wird. -Bei breiteren Kanälen würde es sich empfehlen, vor und nach den Beaufschlagen die Kanäle auf einige cm Länge zu unterteilen, u.zw.durch Längszwischenwände. - Bei diesem Typ A, der nur in einer wichtung durchströmt wird, können die Kanäle sowohl im EL als auch im IL knapp vor dem Rotor düsenartig verengt wurden.
Das schwierigste Problem an dieser erfindung bestand in der Fixierung des Innen-Leitsystems IL, das ja mit dem Fundament der Turbine fest verbunden sein muß. Das aber kann nur auf einer Seite geschehen, so nach Fig.1 auf der Unterseite. Oben sind die Kanalwände durch eine kräftige metallplatte festgehalten.
dedenfalls kann die Eöhe der Turbine in Richtung der Welle wegen @er Gef@hr der Deformierung nicht gar zu groß sein. - Die Senau eln des @otors R s @@@@gen oben durch eine k@@@@för-@i@@ Sch@lce S @@@@gen@@@@n, die mit der Welle W verbunden ist, @@@@ die Ränder der Schauleln @@@@@ @@@c kräftige kreisring@@@ @@@ @@@@@ f@@@@ch@lten, die knapp obernälb der @od@@-fläche rotieren kann.
D@@@@ @@@@ beschriebene Turbine nach Typ A ist eine Einzelturbi-@@ @@@ @@@@@ "@lle, g@@ignet für kleinere Flüsse.
Typ B ist eine @ehrfachturbine mit waagerechter Welle (Fig.6, 7 @@d 8) @@@ breite Flüsse und für Gezeitonkraftwerke.
Die Fig.6 und 7 zwigen @rel Tu@@n@@@@@@, F@ @@ @@iding @n@ @@-tung des st@ämenden Wassers, u.zw. getrennt: Fig. 6 nur die Statoren, im Schnitt @ur die Innen-Leitsysteme IL mit (in der Zeichnung) je 4 Kanälen oberhalb und unterhalb der Welle, Fig.7 nur die auf der Welle W sitzenden Rotoren R. Dabei sind von jeder furbine nur je ein Schaufelpaar oben und unten in der Vorderanzicht zu sehen, den ganzen Schaufelkranz muß man sich vorstellen.
Di@@e @@@@ felpaare sind fest an den Scheiben S und damit an der Welle W angeschweißt. Diese Scheiben S drehen sich in dem Spalt Sp des Innen-Leitsystems IL der Fig.6, während sich die Schaufeln in den Zwischenräumen zwischen dem Fundamentgehäuse F und den Innen-Leitsystemen IL drehen können. Die Kanalwände der In-@en-Leitsysteme IL sind an den kräftigen kreieringförmigen Platten P festgemacht, die wieder im Fundamentgehäuse F festsitzen.
Die Fig.8 zeigt die ganze Turbine mit Stator und Rotor in der Seitenansicht, gesehen nach Fig.6 und 7 von links in einem senkrechten Schnitt. Das Wasser strömt in dieser Seitenansicht bei Flut von rechts (volle Pfeilei) zunächst in das Eintritts-Leitsystem ein, nach Beaufschlaung der Schaufeln des Rotors gelangt es in die Kanäle des Innen-Leitsystems, nach der zweiten Beaufschlagung durch das Austritts-Leitsystem ins Niedrigwasser. Nach eingetretener Ebbe strömt es dann in entgegengesetzter Richtung (gestrichelte Pfeile) durch die Turbine.
Das zwischen den nichtbeaufschlagten Schaufeln befindliche Wasser stört kaum die Bewegung, da es sich ja schon vorher in Bewegung befand und nicht erst beschleunigt werden muß.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche: Durchströmturbine für kleine Gefälle aber große Durchströmmengen, so für Wesserkraftanlagen an Flüssen und @trömen und für Gezeitenkraftwerke bei niedrigem Tidenhub, gekennzeichnet dadurch, daß das Wasser im wesentlichen in waagerechter oder schwach abwärts geneigter Richtung durch durchlaufende Kanäle in einem dreiteiligen feststehenden Leitsystem des Stators s@römt, dabei zwischendurch die Schaufeln des Rotors (R) zweimal beaufschlagt, u.zw. auf folgendem Weg: Eintritts-Leitsystem (EL), das das Wasser in bestg@eigneter Richtung den Schaufeln des Rotors (R) zuführt,# worauf das Wasser vom Inneren Leitsystem (IL) aufgenommen und so weitergeleitet wird, daß es wieder unter bestgeelgneter Richtung den Schaufeln des Rotors auf fer gegenüber befindlichen Seite zugeführt wird, # nach deren Beaufschlagung von den Kanälen des Austritts-Leitsystems (AL) ohne Rnick aufgenommen und in die Richtung des abströmenden Unterwassers umgeleitet wird.
2. Durchströmturbine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Innenraum des rotors (R) fast zur Gänze durchströmt wird und somit zu jedem Zeitpunkt die melsten Schaufeln des Rotors beaufschlagt werden.
. Durchströmturbine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Kanäle des dreiteiligen Leitsystems die Querschnitte von schnalen und länglichen Rechtecken aufweisen,wobei diese Länge etwa der Höhe der futbine in Richtung der Achse @ntspricht, und diese Kanäle in Fortsetzungen aufeinanderfolgen und solche Krümmungen aufweisen,daß das Wasser ohne Knicke weitergeleitet wird.
4. Durchströmturbine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,daß das gesamte Leitsystem als Stator zumindest auf einer Seite mit dvm fundament bzw.Fundamentgehäuse (F) der Turbine verbunden ist, die freien Enden der Kanalwände aber durch kreis-oder kreisring-'för;nige latten (P) festgehalten werden.
5. Durchströmturbine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln des Rotors (R) zweckmäßig gekrümmt sind (Fig.3, Fig.4), auf der einen Seite fest an einer kreisförmigen Scheibe (S) angebracht sind, die fest auf der Welle (w) sitzt, auf der anderen, der freien Seite, durch eine kreisringförmige starke Scheibe susammengehalten werden.
6. Durchströmturbine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nach diesen Patentanspruchen gebaute Turbine in zwei Typen hergestellt werden kann: '2yp A als minzelturbine mit senkrechter Welle für kleinere Flüsse (Fig.1 bis 5), Typ B vorzugsweise für breite Flüsse und für Gezeitenkraftwerke als M@hrfachturbine mit gemeinsamer waagerechter Welle (Fig.6 bis 8).
7. Durchströmturbine nach Anspruch 1 bis b, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Mehrfachturbine nach Typ B die einzelnen Turbinen raumsymmetrisch zu Turbinenpaaren (Zwillingen) und diese @ebeneinander auf einer einzigen Welle (W) aneinandergereiht werden, u.zw. derart, daß je zwei Rotoren (R) mit ihren Schaufeln raumsymmetrisch zu Rotorpaaren (Zwillingen) mit gemeinsamer Scheibe (S) vereinigt sind, daß ferner je zwei Innen-Leitsysteme (Tt) mit ihren Kanälen zu Tnnen-LeitsysteiFaaren vereinigt sind, so zwar, daß sich die Scheiben (S) der Rotoren in den Spalten (Sp) des Stators ohne Reibung drehen können, daß schließlich die gemeinsamen Eintritts-Leitsysteme (EL) gegenüber den Spalten (sp) des Innen-Leitsystems (IL) durch breitere Zwischenwände so getrennt sind, daß nur wenig Wasser durch die Spalten (Sp) hindurchfließen kann, wobei auch die Austritts-Leitsysteme ### durch entsprechende Zwischenwände das Durchatrömen der Spalten erschwert.