Hochdruckturbinenanlage mit offenem Schacht. Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Hochdruckturbinenanlage mit offenem Schacht, in welcher der Schacht von kreis runden Eisenrohren gebildet wird, welche mit dem Schützeneinlauf einen zusammen hängenden Eisenkörper bilden und mit dem in Gussbeton ausführbaren Mauerwerke der Gebäude und Verkleidungsmauern durch innige Verankerungen zu einem standfesten, zusammenhängenden Ganzen vereinigt sind.
An Versuchen, Schächte für Hochdruck turbinen offen auszuführen, hat es nicht ge fehlt. Man wollte die Tiefe der Turbinen kammerschächte steigern, indem man deren Wände aus Eisenbeton herstellte und mit einem besonders widerstandsfähigen Port landzementputz auf Stahldrahteinlagen ver sah. Die notwendige Wasserdichtheit wird aber bei dieser Bauart nicht gewährleistet, ganz abgesehen davon, dass sich durch einen solchen Putz höchstens noch Kammertiefen von etwa 1O m erreichen lassen.
Oder man dachte an eine Auskleidung der viereckigen Turbinenschächte in Eisen- blech. Hierbei blieben aber unüberwind liche Schwierigkeiten in statischer Bezie hung bestehen, welche erst durch die vor liegende Erfindung behoben werden.
In beiliegender Zeichnung ist beispiels weise eine Ausführungsform einer Hoch druckturbinenanlage gezeigt; darin ist Fig.1 ein senkrechter Längsschnitt, Fig. 2 ein ho rizontaler Querschnitt auf Höhe der Schüt zeneinläufe und Fig. 3 ein Detail.
T1 ist der Turbinenschacht, an welchen die Gebäulichkeiten der Kraftanlage ange lehnt sind, wobei M1 den Maschinenraum und S1 den Schalterraum andeutet. W be zeichnet den Oberwasserkanal und K den Schützeneinlauf. Dieser ist. mit. dem. Tur binenschacht mit Eisen verkleidet in der Weise, class die Verkleiclung- einen zusam- menhängenden Eisenkörper bildet von aus reichender Widerstandsfähigkeit, um die auftretenden Drücke aufzunehmen.
Dieser Eisenkörper ist. in rig. 3 gezeigt, der Schachtquerschnitt ist kreisrund und dient der umgebende Betonguss nur als Futter- mauer, mit welcher und mit dem an die Schächte anschliessenden Gebäudemauer werk der Eisenkörper A durch Verankerun gen zu einem Ganzen vereinigt ist, welches vermöge seiner Breitenausdehnung und seinem Gesamtewichte grosse Standfestig keit aufweist.
Die innige Verbindung der Blechzylinder mit dem gesamten Mauerwerk ist wesent lich für die neue Bauart gemäss der Erfin dung. Wenn man daran denken wollte, freie Eisengehäuse aufzustellen, wie etwa bei Wasserreservoiren, so wäre die gezeigte Anordnung nicht möglich; man braucht als notwendiges Glied auch die Betonumman telung der erwähnten Zylinder und die durch innige Verankerung bewirkte Heran ziehung des übrigen Eisenbetonmauerwer- kes der gesamten Turbinenanlage schon wegen der grossen Erschütterungen beim Inbetrieb- und Ausserbetriebsetzen der offe nen Hochdruckschächte.
Den Widerstand gegen Wasserdruck gibt das kreisförmige Eisenrohr; die Gussbetonummantelung ist dazu da, an der richtigen Stelle die nötige Masse zu liefern, um den Erschütterungen zu begegnen. Die Verankerungen bewirken, dass das Ganze ein zusammenhängendes System bildet.
Daraus ergeben sich folgende Vorteile: a) in wasserbaulicher, b) in maschineller, und c) in allgemein wirtschaftlicher Hinsicht. Zu a): Wasserschloss- und Turbinen schächte können sehr nahe zusammenge baut werden.
Wie die Fig. 2 ausweist, wird als Folge der Eisenverkleidung sowohl die Länge L, als besonders die Breite B der gesamten Kraftstation wesentlich verringert, weil die Mauerstärke w zwischen Schächten und Gebäulichkeit und die Wandstärke s zwi schen den Turbinenkammern sehr gering gehalten werden können.
Hand in Hand damit geht ein grosser Raumgewinn für die Schaltraumanordnung S1 über dem Maschinenhaussaal M1 in An lehnung an die Turbinenschächte. Gerade diese Schaltraumanordnung über dem Ma schinensaal direkt an die Schächtmauern anlehnend konnte man bei der bisher üb lichen Ausführungsart nicht wagen, weil die bisherigen drei und mehr Meter starken Stützmauern sowohl wasserundicht waren, als auch infolge von unvollkommenem und ungleichmässigem Wärmeaustausch und an dern Umständen Schwitzwasser und starke Feuchtigkeit zeigen. Die Wasserdichtheit wird bei der neuen Anordnung in ausge zeichneter Weise durch die Eisenkörper der Schächte, die mit dem Eisenkörper des Schützeneinlaufes zusammenhängen, er reicht (Fig. 3).
Zu b): Die neue Anordnung zeigt. zum Beispiel gegenüber den Kesselturbinensta- tionen den grossen Vorteil, dass die Turbinen nicht mehr im Maschinensaal in einem eisernen Gehäuse stehen, welches immer feucht ist, bei Montagen sehr schwer zu gänglich bleibt und eine schlechte Raum ausnutzung zur Folge hat. Bei der neuen Anordnung bleiben die Turbinen in offe nen, sogenannten Hochdruckschächten T1 ähnlich wie bei gewöhnlichen offenen Schachtturbinenstationen; sie können in diesen Schächten ein- und ausgebaut wer den, was für Bau und Reparaturen ein sehr grosser Vorteil ist.
Weitere Vorteile in motorischer Bezie hung sind die besseren Wirkungsgrade we gen des Wegfalles der Beschleunigungsver luste, die man bekanntlich in der Rohrlei tung hat, und wegen des Wegfalles der dort auftretenden Reibungsverluste. Dieses kommt zum Ausdruck in den besseren Lei tungsergebnissen des gesamten motorisch#_@n Teils.
Zu c): In wirtschaftlicher Beziehung er geben sich- die Vorteile der Verwendung des billigen Gussbetons an Stelle von Mauerwerk oder Stampfbeton; ferner hat man auch eine Ersparnis an Schalung, weil die Blechzylin der die Rolle der Schalung übernehmen kön nen. Mit dem Vorstehenden hängt der Vor teil der rascheren Mnulierstelliiiig und da mit eine Ei#spai#nis an Bauzinsen zusammen.
Während bisher sämtliche existierenden und denkbaren Wasserkraftstationen in fünf gegeneinander abgegrenzte typische Bauarten, wie aus der folgenden Aufstel lung deutlich wird, unterschieden waren, werden infolge der Erfindung nur noch vier solcher Bauarten zu zählen sein. Nicht nur wird eine grosse, ziemlich unvorteilhafte Bauart, nämlich die Type III, durch die Erfindung vermieden, es wird auch die Möglichkeit geschaffen, dass in Zukunft die so überaus günstige Bauart der Type II der Niederdruckwasserkraftstationen bis weit in das Gebiet der Type IV der Hochdruck stationen hinaus ausführbar wird.
EMI0003.0001
Ungefähre <SEP> obere
<tb> Haupteinteilung <SEP> Type <SEP> Bauart <SEP> Grenze <SEP> des <SEP> Bemerkungen
<tb> nach <SEP> Rümelin <SEP> Gefälles <SEP> H
<tb> im <SEP> Mittel
<tb> Niederdruck- <SEP> Type <SEP> I <SEP> Offene <SEP> H <SEP> = <SEP> 4 <SEP> m
<tb> anlagen <SEP> Turbinen Stationen <SEP> mit
<tb> Abtrieborganen
<tb> Type <SEP> II <SEP> Offene <SEP> 10
<tb> Schachtturbinen anlagen
<tb> Hochdruck- <SEP> Type <SEP> III <SEP> Kesselturbinen- <SEP> 30 <SEP> Von <SEP> einigen
<tb> anlagen <SEP> anlagen <SEP> werden <SEP> die <SEP> An Type <SEP> IV <SEP> Spiralturbinen- <SEP> 150 <SEP> lagen <SEP> der <SEP> TypeIII
<tb> als <SEP> Mitteldruck anlagen <SEP> anlagen
<tb> Type <SEP> V
<tb> Freistrahl- <SEP> heute <SEP> bis <SEP> 1650 <SEP> m <SEP> bezeichnet.
<tb> turbinenanlagen Wenn der Höhenunterschied zwischen dem
Oberwasserspiegel und dem Unter wasserspiegel 10 bis 30 Meter beträgt, so kann die Anlage künftig doch noch nach der Bauart der offenen Schachtturbinen aus geführt werden (Type II), in welchem Falle bisher entweder Kesselturbinenanlagen (Type<B>111)</B> oder Spiralturbinen (Type IV) ausgeführt werden mussten.
High pressure turbine system with an open shaft. The subject of the present invention is a high-pressure turbine system with an open shaft, in which the shaft is formed by circular iron pipes, which form a coherent iron body with the gunner's inlet and with the masonry of the building and cladding walls, which can be executed in cast concrete, through intimate anchoring to form a stable, coherent whole are united.
There has been no shortage of attempts to open shafts for high-pressure turbines. The aim was to increase the depth of the turbine chamber shafts by making their walls from reinforced concrete and providing them with a particularly resistant portland cement plaster on steel wire inserts. The necessary watertightness is not guaranteed with this type of construction, quite apart from the fact that chamber depths of about 10 m at most can be achieved with such a plaster.
Or one thought of lining the square turbine shafts with sheet iron. Here, however, remained insurmountable difficulties in the static relationship, which are only resolved by the present invention.
In the accompanying drawing, an embodiment of a high pressure turbine system is shown as an example; 1 is a vertical longitudinal section, FIG. 2 is a horizontal cross-section at the level of the Schüt zeneinllauf and FIG. 3 is a detail.
T1 is the turbine shaft on which the buildings of the power plant are based, with M1 indicating the engine room and S1 the switch room. W denotes the headwater canal and K the Schützen inlet. This is. With. the. The door shaft is clad with iron in such a way that the cladding forms a coherent iron body of sufficient resistance to absorb the pressures that occur.
This iron body is. in rig. 3, the shaft cross-section is circular and the surrounding concrete only serves as a lining wall, with which and with the building masonry adjoining the shafts the iron body A is anchored to form a whole, which due to its width and its total weight is very stable has the ability.
The intimate connection of the sheet metal cylinder with the entire masonry is essential for the new design according to the invention. If one wanted to think of setting up free iron housings, as in the case of water reservoirs, the arrangement shown would not be possible; A necessary link is also the concrete casing of the cylinders mentioned and the intimate anchoring of the rest of the reinforced concrete masonry of the entire turbine system because of the large vibrations when the open high-pressure shafts are started up and shut down.
The circular iron pipe provides resistance to water pressure; the cast concrete sheathing is there to provide the necessary mass in the right place to counter the vibrations. The anchoring ensures that the whole forms a coherent system.
This results in the following advantages: a) in hydraulic engineering, b) in mechanical terms, and c) in general economic terms. Regarding a): The surge tank and turbine shafts can be built very close together.
As shown in Fig. 2, both the length L and especially the width B of the entire power station is significantly reduced as a result of the iron cladding, because the wall thickness w between the shafts and buildings and the wall thickness s between the turbine chambers can be kept very low.
This goes hand in hand with a large gain in space for the control room arrangement S1 above the machine house room M1, based on the turbine shafts. It was precisely this control room arrangement above the machine room, based directly on the shaft walls, that could not be dared to use the previously common type of design, because the previous three and more meter thick retaining walls were not watertight, but also as a result of imperfect and uneven heat exchange and other circumstances condensation and show strong moisture. The watertightness is in the new arrangement in a distinguished manner by the iron body of the shafts, which are related to the iron body of the shooter inlet, it is enough (Fig. 3).
To b): The new arrangement shows. For example, compared to the boiler turbine stations, the great advantage is that the turbines are no longer in the machine room in an iron housing, which is always damp, remains very difficult to access during assembly and results in poor space utilization. With the new arrangement, the turbines remain in open, so-called high-pressure shafts T1, similar to conventional open shaft turbine stations; they can be installed and removed in these shafts, which is a great advantage for construction and repairs.
Further advantages in relation to the motor are the better efficiencies because of the elimination of the acceleration losses that are known to exist in the pipeline, and because of the elimination of the friction losses that occur there. This is expressed in the better performance results of the entire motorized part.
To c): In economic terms there are - the advantages of using cheap cast concrete instead of masonry or stamped concrete; you also have a savings in formwork, because the Blechzylin can take over the role of the formwork. With the above, the advantage of the faster contracting work and therewith a saving in building interest is related.
While so far all existing and conceivable hydropower stations were differentiated into five different typical designs, as is clear from the following Aufstel development, only four such designs will be counted as a result of the invention. Not only is a large, rather unfavorable design, namely Type III, avoided by the invention, it is also created the possibility that in the future the extremely inexpensive design of Type II of low-pressure hydropower stations will extend far into the area of Type IV of high pressure stations becomes executable.
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Approximate <SEP> upper
<tb> Main classification <SEP> Type <SEP> Type <SEP> Limit <SEP> of <SEP> Comments
<tb> to <SEP> Rümelin <SEP> slope <SEP> H
<tb> in the <SEP> mean
<tb> Low pressure <SEP> Type <SEP> I <SEP> Open <SEP> H <SEP> = <SEP> 4 <SEP> m
<tb> systems <SEP> turbine stations <SEP> with
<tb> output organs
<tb> Type <SEP> II <SEP> Open <SEP> 10
<tb> shaft turbine systems
<tb> High pressure <SEP> Type <SEP> III <SEP> Boiler turbine- <SEP> 30 <SEP> Some of <SEP>
<tb> systems <SEP> systems <SEP> are <SEP> the <SEP> at Type <SEP> IV <SEP> spiral turbine- <SEP> 150 <SEP> were <SEP> the <SEP> TypeIII
<tb> as <SEP> medium pressure systems <SEP> systems
<tb> Type <SEP> V
<tb> free jet <SEP> today <SEP> to <SEP> 1650 <SEP> m <SEP>.
<tb> turbine systems If the height difference between the
The upper water level and the lower water level are 10 to 30 meters, the system can in future still be designed according to the design of the open shaft turbines (type II), in which case either boiler turbine systems (type <B> 111) </B> or Spiral turbines (Type IV) had to be carried out.