WO2025252465A1 - Pelton turbine mit wenigstens vier düsen und einem zuführsystem und verfahren zur modernisierung eines bestehenden wasserkraftwerkes - Google Patents

Pelton turbine mit wenigstens vier düsen und einem zuführsystem und verfahren zur modernisierung eines bestehenden wasserkraftwerkes

Info

Publication number
WO2025252465A1
WO2025252465A1 PCT/EP2025/063947 EP2025063947W WO2025252465A1 WO 2025252465 A1 WO2025252465 A1 WO 2025252465A1 EP 2025063947 W EP2025063947 W EP 2025063947W WO 2025252465 A1 WO2025252465 A1 WO 2025252465A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
impeller
nozzles
pelton turbine
arm
connecting pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2025/063947
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Raphael Kern
Stefan Poxhofer
Thomas Mitschitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of WO2025252465A1 publication Critical patent/WO2025252465A1/de
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B1/00—Engines of impulse type, i.e. turbines with jets of high-velocity liquid impinging on blades or like rotors, e.g. Pelton wheels; Parts or details peculiar thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2200/00—Mathematical features
    • F05B2200/30—Mathematical features miscellaneous
    • F05B2200/32—Mathematical features miscellaneous even
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2230/00—Manufacture
    • F05B2230/80—Repairing, retrofitting or upgrading methods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/40—Use of a multiplicity of similar components

Definitions

  • Pelton turbine with at least four nozzles and a feed system and method for modernizing an existing hydroelectric power plant
  • the invention relates to a Pelton turbine with at least four nozzles and with a supply system for the drive water and a method for modernizing an existing hydroelectric power plant with Pelton turbines.
  • Pelton turbines according to the invention with four, five, or six nozzles are particularly advantageous. Pelton turbines according to the invention with an even number of nozzles are used in the modernization process according to the invention.
  • the object of the invention is to provide a Pelton turbine with at least four nozzles, a horizontal axis of rotation, and an alternative feed system, which has a compact design. Furthermore, the turbine according to the invention is very well suited for modernizing existing hydroelectric power plants that include Pelton turbines, since the inventive feed system design enables an efficient and cost-effective merging of the existing feeds.
  • Fig. 1 Pelton turbine according to the invention in side view
  • Fig. 2 Pelton turbine according to the invention in top view
  • Fig. 6 Hydroelectric power plant before modernization.
  • Fig. 7 Hydroelectric power plant after modernization.
  • FIG. 1 shows a side view of a 6-nozzle Pelton turbine according to the invention.
  • the turbine comprises an impeller with a horizontal axis of rotation and a feed system with six nozzles that surround the impeller uniformly in the circumferential direction.
  • the impeller comprises a plurality of buckets which are supplied with drive water through the nozzles during operation.
  • the feed system comprises two arms, a first arm designated 1 and a second arm designated 2.
  • the first arm is connected to three adjacent nozzles, and the second arm is connected to the remaining nozzles.
  • Each arm comprises a strand that partially encircles the impeller, from which two pipes successively branch off to a nozzle each, with a third nozzle forming the end of the strand.
  • each branch would comprise two nozzles.
  • one branch would comprise two nozzles and the other branch would comprise three nozzles.
  • the arms differ at least in that the number of nozzles in the two arms differs by one; that is, in each case, the nozzles are distributed as evenly as possible between the two arms.
  • FIG 2 shows a top view of the Pelton turbine according to the invention.
  • the impeller is arranged in a turbine housing, which is designated 3. For clarity, the turbine housing is not shown in Figure 1.
  • the impeller is also connected to a generator, which is designated 4.
  • the dashed line segments running centrally at the top and bottom indicate the collinear axes of rotation of the impeller and the generator.
  • Each arm comprises a bend, which is designated 1.1 or 2.1, and a connecting pipe section, which is designated 1.2 or 2.2.
  • the axes of the connecting pipe sections 1.2 and 2.2 are indicated by dashed lines.
  • the axes of the connecting pipe sections 1.2 and 2.2 are aligned parallel to the axis of rotation of the impeller.
  • the connecting pipe sections 1.2 and 2.2 are connected to the associated strands via the bends 1.1 and 2.1.
  • the bends 1.1 and 2.1 therefore cause a 90° deflection of the flow direction in the respective arm (from an axis-parallel direction to a direction tangential to the axis).
  • the connecting pipe sections 1.2 and 2.2 are located on the same side of the impeller. This has the advantage of a compact turbine design.
  • the connecting pipe sections 1.2 and 2.2 can also be distributed on both sides of the impeller; for example, the connecting pipe section 1.2 in Figure 2 could also be arranged above the impeller, with its opening facing upwards. This can be advantageous if the turbine according to the invention is used to modernize a This design is used in hydroelectric power plants where the feeder lines to two adjacent existing turbines approach them from opposite directions. The two sides of the runner are separated by a plane defined by the center lines of the runner's buckets.
  • the generator 4 is arranged on the side of the impeller where the connecting pipe sections 1, 2 and 2, 2 are also located. This also results in a very compact design.
  • the generator 4 could also be arranged on the other side. This can be advantageous if the turbine according to the invention is part of a tandem unit, i.e., if two turbines according to the invention are connected to one generator. The generator 4 is then arranged between the two turbines, and the four connecting pipe sections extend outwards from the generator.
  • the two arms 1 and 2 are identically constructed, which is advantageous for the cost-effective manufacturing of the turbine.
  • the identical construction results in the axis of rotation being located centrally between the axes of the connecting pipe sections 1.2 and 2.2 (all these axes then also lie in the same plane). This is also advantageous when the turbine according to the invention is used for the modernization of an existing power plant.
  • the two arms can only be identically constructed in embodiments with an even number of nozzles.
  • FIG. 3 shows a top view of an existing hydroelectric power plant before modernization.
  • the power plant comprises a total of four Pelton turbines, with two Pelton turbines and one generator forming a tandem unit. One of the two generators is labeled 7.
  • the corresponding Pelton turbines are labeled 6.1 and 6.2.
  • the existing Pelton turbines are two-nozzle designs with a horizontal axis of rotation.
  • the Pelton turbines are supplied with water via a common penstock, which is shown in the lower part of the figure.
  • An inlet pipe branches off from the penstock for each Pelton turbine.
  • a shut-off valve is located in each inlet pipe.
  • One of the shut-off valves is labeled 5.
  • the dashed horizontal line runs along the end of the inlet pipes and indicates the interface between the reused parts and those replaced during modernization. The parts located below the dashed line in Figure 3 are reused.
  • FIG 4 shows the hydroelectric power plant from Figure 3 after the modernization.
  • Two existing Pelton turbines belonging to a tandem unit were replaced by a new Pelton turbine according to the invention.
  • the connecting pipe sections of the new Pelton turbines according to the invention were connected to the corresponding inlet pipes. Since the inlet pipes belonging to two adjacent existing Pelton turbines run parallel to each other, the connection to the connecting pipe sections could be made without any special adaptation.
  • the lateral distance between the connecting pipe sections of a Pelton turbine according to the invention can be varied by adjusting the pipe segments of arms 1 and 2, which are arranged between the first nozzle branch and the bends. However, there are certain limits to the small values of this distance.
  • the application of the modernization method according to the invention is not limited to hydroelectric power plants with tandem units. Equally, two separate Pelton turbines, each with its own associated generator, can be replaced by one Pelton turbine with a generator according to the invention.
  • a particularly advantageous embodiment of the modernization method according to the invention can be carried out on an existing power plant, which consists of a mirror image of Figure 3 at the top of the figure. That is, the existing power plant comprises two rows of tandem units, which are supplied with drive water by two penstocks arranged on either side. During the modernization, two of the existing tandem units are replaced by a new tandem unit with two Pelton turbines according to the invention.
  • Figure 5 shows the hydroelectric power plant after the modernization.
  • Figure 6 shows another hydroelectric power plant before modernization.
  • the power plant comprises four separate Pelton turbines, each with its own generator. The turbines They are fed by two laterally arranged penstocks.
  • Figure 7 shows the power plant from Figure 6 after modernization.
  • the modernized power plant comprises two Pelton turbines according to the invention, in which the connecting pipe sections are arranged on opposite sides of the associated impellers.
  • the Pelton turbines according to the invention can not only be used in the modernization of existing hydroelectric power plants, but can also be advantageously implemented in new plants due to their compact design. That is, the embodiments shown in Figures 4, 5, and 7 could also be implemented as new plants. In new plants, embodiments with an odd number of nozzles can also be advantageously used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

Pelton Turbine umfassend ein Laufrad mit horizontaler Drehachse und ein Zuführsystem mit wenigstens vier Düsen, welche das Laufrad in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt umgeben, und wobei das Zuführsystem einen ersten Arm (1) und einen zweiten Arm (2) umfasst, und wobei der erste Arm (1) mit wenigstens zwei einander benachbarten Düsen verbunden ist, und wobei der zweite Arm (2) mit den restlichen Düsen verbunden ist, und wobei jeder Arm (1, 2) einen das Laufrad teilweise umschlingenden Strang umfasst, von dem jeweils wenigstens ein erstes Rohr zu einer ersten Düse abzweigt, und wobei eine weitere Düse das Ende des Stranges bildet, und wobei jeder Arm (1, 2) einen Krümmer (1.1, 2.1) und ein Anschlussrohrstück (1.2, 2.2) umfasst, und wobei die Achsen der Anschlussrohrstücke (1.2, 2.2) parallel zur Drehachse des Laufrades ausgerichtet sind, und wobei jedes Anschlussrohrstück (1.2, 2.2) über den zugehörigen Krümmer (1.1, 2.1) mit dem zugehörigen Strang verbunden ist.

Description

Pelton Turbine mit wenigstens vier Düsen und einem Zuführsystem und Verfahren zur Modernisierung eines bestehenden Wasserkraftwerkes
Die Erfindung betrifft eine Pelton Turbine mit wenigstens vier Düsen und mit einem Zuführsystem für das Triebwasser und ein Verfahren zur Modernisierung eines bestehenden Wasserkraftwerkes mit Pelton Turbinen.
Dabei sind erfindungsgemäße Pelton Turbinen mit vier, fünf oder sechs Düsen besonders vorteilhaft. Erfindungsgemäße Pelton Turbinen mit gerader Düsenzahl kommen bei dem erfindungsgemäßen Modernisierungsverfahren zur Verwendung.
Die Erfindung wird dabei anhand der besonders vorteilhaften 6-düsigen Ausführungsform beschrieben. Ein Übertrag des erfindungsgemäßen Konzeptes auf Ausführungsformen mit anderer Düsenzahl ist für den Fachmann problemlos durchführbar.
6-düsige Pelton Turbinen mit einem Zuführsystem sind aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart die US 2 965 764 A beispielsweise eine 6-düsige Pelton Turbine mit einem Zuführsystem, welches über fast 360° um das Turbinenlaufrad geführt wird. Obwohl dieses Design viel Raum benötigt, wird es gewöhnlich bei 6-düsigen Pelton Turbinen mit vertikaler Drehachse eingesetzt. Eine 6-düsige Pelton Turbine mit horizontaler Drehachse wird in der EP 2 035 689 B1 offenbart. Das kostengünstige Zuführsystem besteht aus einem zentralen Verteilrohr, von dem 6 Zulaufleitungen abzweigen. Dabei verläuft das zentrale Verteilrohr in axialer Richtung der Turbine, und die Zulaufleitungen zweigen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt in schräg-axialer Richtung vom zentralen Verteilrohr ab.
Bei der Modernisierung von bestehenden Wasserkraftwerken, welche Pelton Turbinen umfassen, stellt sich häufig die Aufgabe mehrere der bestehenden Turbinen durch größere bzw. leistungsstärkere Einheiten zusammenzufassen, um so den Wartungsaufwand zu reduzieren. Dazu ist es erforderlich die Durchflussmengen zu bündeln, indem die einzelnen Zuläufe der bestehenden Turbinen zusammengeführt werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pelton Turbine mit wenigstens vier Düsen, mit horizontaler Drehachse und mit einem alternativen Zuführsystem anzugeben, welches eine kompakte Bauweise aufweist. Außerdem ist die erfindungsgemäße Turbine sehr gut dazu geeignet, bestehende Wasserkraftwerke, welche Pelton Turbinen umfassen, zu modernisieren, da das erfindungsgemäße Design des Zuführsystems eine effiziente und kostengünstige Zusammenführung der bestehenden Zuläufe ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
Fig. 1 : Erfindungsgemäße Pelton Turbine in Seitenansicht
Fig. 2: Erfindungsgemäße Pelton Turbine in Draufsicht
Fig. 3: Wasserkraftwerk vor einer Modernisierung
Fig. 4: Wasserkraftwerk nach der Modernisierung
Fig. 5: Wasserkraftwerk nach der Modernisierung
Fig. 6: Wasserkraftwerk vor einer Modernisierung Fig. 7: Wasserkraftwerk nach der Modernisierung
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße 6-düsige Pelton Turbine in Seitenansicht. Die Turbine umfasst ein Laufrad mit horizontaler Drehachse und ein Zuführsystem mit sechs Düsen, welche das Laufrad in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt umgeben. Das Laufrad umfasst eine Vielzahl von Bechern, welche während des Betriebs durch die Düsen mit Triebwasser beaufschlagt werden. Das Zuführsystem umfasst zwei Arme, von denen ein erster Arm mit 1 und ein zweiter Arm mit 2 bezeichnet ist. Der erste Arm ist mit drei einander benachbarten Düsen verbunden, und der zweite Arm ist mit den restlichen Düsen verbunden. Jeder Arm umfasst einen das Laufrad teilweise umschlingenden Strang, von dem sukzessive zwei Rohre zu je einer Düse abzweigen, und wobei eine dritte Düse das Ende des Stranges bildet.
Bei einer 4-düsigen Ausführungsform würde jeder Strang zwei Düsen umfassen. Bei einer 5-düsigen Ausführungsform würde einer der Stränge zwei Düsen und der andere Strang 3 Düsen umfassen. Bei Ausführungsformen mit ungerader Düsenzahl unterscheiden sich die Arme wenigstens dadurch, dass sich die Anzahl der Düsen in den beiden Armen um eins unterscheiden, d.h. in jedem Fall werden die Düsen so gut wie möglich gleichmäßig auf die beiden Arme verteilt.
Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Pelton Turbine in Draufsicht. Das Laufrad ist in einem Turbinengehäuse angeordnet, welches mit 3 bezeichnet ist. In Figur 1 ist das Turbinengehäuse der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Das Laufrad ist ferner mit einem Generator verbunden, welcher mit 4 bezeichnet ist. Die oben und unten mittig verlaufenden gestrichelten Linienabschnitte deuten dabei die kollinearen Drehachsen des Laufrades und des Generators an. Jeder Arm umfasst einen Krümmer, welcher mit 1.1 bzw. 2.1 bezeichnet ist, und ein Anschlussrohrstück, welches mit 1.2 bzw. 2.2 bezeichnet ist. Die Achsen der Anschlussrohrstücke 1.2 und 2.2 sind durch gestrichelte Linien angedeutet. Die Achsen der Anschlussrohrstücke 1 .2 und 2.2 sind parallel zur Drehachse des Laufrades ausgerichtet. Die Anschlussrohrstücke 1 .2 und 2.2 sind über die Krümmer 1 .1 und 2.1 mit den zugehörigen Strängen verbunden. Die Krümmer 1 .1 und 2.1 bewirken daher eine 90° Umlenkung der Flussrichtung im jeweiligen Arm (von einer achsparallelen Richtung in eine Richtung tangential zur Achse).
In der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform liegen die Anschlussrohrstücke 1.2 und 2.2 auf derselben Seite des Laufrades. Das hat den Vorteil, dass die Turbine kompakt aufgebaut ist. Die Anschlussrohrstücke 1.2 und 2.2 können jedoch auch auf die beiden Seiten des Laufrades verteilt sein, d.h. beispielsweise könnte das Anschlussrohrstück 1.2 in Figur 2 auch oberhalb des Laufrades angeordnet sein, und seine Öffnung nach oben weisen. Das kann dann von Vorteil sein, wenn die erfindungsgemäße Turbine zur Modernisierung eines Wasserkraftwerkes verwendet wird, bei dem die Zuleitungen zu zwei benachbarten bestehenden Turbinen von entgegengesetzten Richtungen her auf dieselben zulaufen. Dabei werden die beiden Seiten des Laufrades durch eine Ebene voneinander geschieden, welche durch die Mittellinien der Becher des Laufrades definiert wird.
In der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist der Generator 4 auf der Seite des Laufrades angeordnet, an dem sich auch die Anschlussrohrstücke 1 .2 und 2.2 befinden. Auch das führt zu einer sehr kompakten Bauweise. Der Generator 4 könnte auch auf der anderen Seite angeordnet sein. Das kann dann von Vorteil sein, wenn die erfindungsgemäße Turbine Teil einer Tandemeinheit ist, d.h. wenn je zwei erfindungsgemäße Turbinen mit einem Generator verbunden sind. Der Generator 4 ist dann zwischen den zwei Turbinen angeordnet und die vier Anschlussrohrstücke laufen vom Generator weg nach außen.
Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind die beiden Arme 1 und 2 identisch aufgebaut, was vorteilhaft für die kostengünstige Fertigung der Turbine ist. Der identische Aufbau führt dazu, dass die Drehachse mittig zwischen den Achsen der Anschlussrohrstücke 1 .2 und 2.2 angeordnet ist (alle diese Achsen liegen dann auch in einer Ebene). Dies ist zudem vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Turbine für die Modernisierung eines bestehenden Kraftwerkes verwendet wird. Die beiden Arme können nur bei Ausführungsformen mit gerader Düsenzahl identisch aufgebaut sein.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Modernisierungsverfahren eines bestehenden Wasserkraftwerkes anhand den Figuren 3 und 4 beschrieben. Die in diesen Figuren gezeigte Konfiguration des bestehenden Wasserkraftwerkes und der für die Modernisierung verwendeten erfindungsgemäßen Pelton Turbinen wurde gewählt, da bei derselben besonders viele Vorteile realisiert werden können. Anhand der Beschreibung für diese Konfiguration kann der Fachmann unschwer das erfindungsgemäße Modernisierungsverfahren auf andere Konfigurationen übertragen. Figur 3 zeigt ein bestehendes Wasserkraftwerk vor der Durchführung der Modernisierung in Draufsicht. Das Wasserkraftwerk umfasst insgesamt vier Pelton Turbinen, wobei jeweils zwei Pelton Turbinen zusammen mit einem Generator eine Tandemeinheit bilden. Einer der beiden Generatoren ist mit 7 bezeichnet. Die zugehörigen Pelton Turbinen sind mit 6.1 und 6.2 bezeichnet. Bei den bestehenden Pelton Turbinen handelt es sich um 2-düsige Varianten mit horizontaler Drehachse. Die Versorgung der Pelton Turbinen mit Triebwasser erfolgt über eine gemeinsame Druckrohrleitung, welche im unteren Teil der Figur dargestellt ist. Von der Druckrohrleitung zweigt für jede Pelton Turbine eine Zulaufleitung ab. In jeder Zulaufleitung ist ein Absperrorgan angeordnet. Eines der Absperrorgane ist mit 5 bezeichnet. Die gestrichelte waagrechte Linie verläuft am Ende der Zulaufleitungen und deutet die Schnittstelle zwischen den wiederverwerteten Teilen und denjenigen Teilen an, welche bei der Modernisierung ersetzt werden. Die in Figur 3 unterhalb der gestrichelten Linie angeordneten Teile werden wiederverwendet.
Figur 4 zeigt das Wasserkraftwerk aus Figur 3 nach der Durchführung der Modernisierung. Jeweils zwei zu einer Tandemeinheit gehörigen bestehenden Pelton Turbinen wurden durch eine neue erfindungsgemäße Pelton Turbine ersetzt. Dabei wurden die Anschlussrohrstücke der neuen erfindungsgemäßen Pelton Turbinen mit den entsprechenden Zulaufleitungen verbunden. Da die zu zwei benachbarten bestehenden Pelton Turbinen gehörigen Zulaufleitungen parallel zueinander verlaufen, konnte die Verbindung mit den Anschlussrohrstücken ohne besondere Adaptierung erfolgen. Der laterale Abstand der Anschlussrohrstücke zueinander kann bei einer erfindungsgemäßen Pelton Turbine durch eine Anpassung der Rohrsegmente der Arme 1 und 2 variiert werden, welche zwischen der ersten Düsenabzweigung und den Krümmern angeordnet sind. Dabei sind diesem Abstand zu kleinen Werten hin gewisse Grenzen gesetzt.
Da bei der Modernisierung alle Absperrorgane erhalten bleiben, muss bei der Modernisierung die Druckrohrleitung nicht entwässert werden. Vielmehr kann während dem Abbau der einen Tandemeinheit die andere Tandemeinheit weiter betrieben werden. Dadurch wird die Ausfallzeit bei der Modernisierung minimal gehalten. Im beschriebenen Beispiel werden zwei 2-düsige Pelton Turbinen durch eine 6-düsige Pelton Turbine ersetzt. Obwohl der gegebene Durchfluss nur mehr über ein Laufrad abgearbeitet wird, kann mit der Düsenzahl die Leistungsdichte erhöht und das Teillastverhalten verbessert werden, weil sich die Ventilationsverluste reduzieren. Da Maschinen mit größerer Düsenzahl bei höherer Geschwindigkeit betrieben werden, ergibt sich außerdem eine kompakte Bauweise. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die bestehenden Unterwasserkanäle unter Verwendung der bestehenden Generatorgrube zu einem Kanal verbunden werden können, über welchen die Entwässerung der neuen erfindungsgemäßen Turbine erfolgen kann.
Bei der Modernisierung kommen erfindungsgemäße Pelton Turbinen mit gerader Düsenzahl zum Einsatz.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Modernisierungsverfahren ist nicht auf Wasserkraftwerke mit Tandemeinheiten beschränkt. Genauso gut können zwei separate Pelton Turbinen mit jeweils einem zugehörigen Generator durch eine erfindungsgemäße Pelton Turbine mit einem Generator ersetzt werden.
Im Folgenden werden noch weitere Konfigurationen für eine erfindungsgemäße Modernisierung beispielhaft in kurzer Form beschrieben.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Modernisierungsverfahren kann an einem bestehenden Kraftwerk durchgeführt werden, welches in einer Spiegelung von Figur 3 am oberen Rand der Figur besteht. D.h. das bestehende Kraftwerk umfasst zwei Reihen von Tandemeinheiten, welche von zwei auf beiden Seiten angeordneten Druckrohrleitungen mit Triebwasser versorgt werden. Bei der Modernisierung werden dann jeweils zwei der bestehenden Tandemeinheiten durch eine neue Tandemeinheit mit zwei erfindungsgemäßen Pelton Turbinen ersetzt. Figur 5 zeigt das Wasserkraftwerk nach der Modernisierung.
Figur 6 zeigt ein weiteres Wasserkraftwerk vor der Modernisierung. Das Kraftwerk umfasst vier separate Pelton Turbinen mit jeweils einem Generator. Die Turbinen werden von zwei lateral angeordneten Druckrohrleitungen gespeist. Figur 7 zeigt das Kraftwerk aus Figur 6 nach der Modernisierung. Das modernisierte Kraftwerk umfasst zwei erfindungsgemäße Pelton Turbinen, bei denen die Anschlussrohrstücke auf unterschiedlichen Seiten der zugehörigen Laufräder angeordnet sind.
Abschließend sei nochmals betont, dass die erfindungsgemäßen Pelton Turbinen nicht nur bei der Modernisierung von bestehenden Wasserkraftwerken eingesetzt werden können, sondern vorteilhaft aufgrund des kompakten Designs auch bei Neuanlagen realisiert werden können. D.h. die in den Figuren 4, 5 und 7 gezeigten Ausführungsformen könnten auch als Neuanlagen ausgeführt werden. Bei Neuanlagen können auch Ausführungsformen mit ungerader Düsenzahl vorteilhaft zur Anwendung kommen.
Bezugszeichenliste
1 Erster Arm
1.1 Krümmer
1 .2 Anschlussrohrstück
2 Zweiter Arm
2.1 Krümmer
2.2 Anschlussrohrstück
3 Turbinengehäuse
4 Generator
5 Absperrorgan
6.1 Pelton Turbine
6.2 Pelton Turbine
7 Generator

Claims

Patentansprüche
1 . Pelton Turbine umfassend ein Laufrad mit horizontaler Drehachse und ein Zuführsystem mit wenigstens vier Düsen, welche das Laufrad in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt umgeben, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführsystem einen ersten Arm (1 ) und einen zweiten Arm (2) umfasst, und wobei der erste Arm (1 ) mit wenigstens zwei einander benachbarten Düsen verbunden ist, und wobei der zweite Arm (2) mit den restlichen Düsen verbunden ist, und wobei jeder Arm (1 , 2) einen das Laufrad teilweise umschlingenden Strang umfasst, von dem jeweils wenigstens ein erstes Rohr zu einer ersten Düse abzweigt, und wobei eine weitere Düse das Ende des Stranges bildet, und wobei jeder Arm (1 , 2) einen Krümmer (1.1 , 2.1 ) und ein Anschlussrohrstück (1 .2, 2.2) umfasst, und wobei die Achsen der Anschlussrohrstücke (1.2, 2.2) parallel zur Drehachse des Laufrades ausgerichtet sind, und wobei jedes Anschlussrohrstück (1 .2, 2.2) über den zugehörigen Krümmer (1.1 , 2.1) mit dem zugehörigen Strang verbunden ist.
2. Pelton Turbine nach Anspruch 1 , wobei die Pelton Turbine sechs Düsen umfasst, und wobei der erste Arm (1 ) mit drei einander benachbarten Düsen verbunden ist, und wobei von jedem Strang jeweils sukzessive ein erstes Rohr zu einer ersten Düse und ein zweites Rohr zu einer zweiten Düse abzweigt, und wobei eine dritte Düse das Ende des Stranges bildet.
3. Pelton Turbine nach Anspruch 1 oder 2, wobei das eine Anschlussrohrstück (1 .2) auf einer ersten Seite des Laufrades angeordnet ist, und wobei das andere Anschlussrohrstück (2.2) auf derselben Seite des Laufrades angeordnet ist.
4. Pelton Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Anzahl der Düsen geradzahlig ist und die beiden Arme (1 , 2) identisch aufgebaut sind.
5. Pelton Turbine nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei diejenige Seite des Laufrades mit einem Generator (4) verbindbar ist, auf der die Anschlussrohrstücke (1.2, 2.2) angeordnet sind.
6. Pelton Turbine nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei diejenige Seite des Laufrades mit einem Generator (4) verbindbar ist, auf der die Anschlussrohrstücke (1.2, 2.2) nicht angeordnet sind, und wobei die Pelton Turbine dazu vorgesehen ist, einen Teil einer Tandemeinheit zu bilden.
7. Pelton Turbine nach Anspruch 1 oder 2, wobei das eine Anschlussrohrstück (1 .2) auf einer ersten Seite des Laufrades angeordnet ist, und wobei das andere Anschlussrohrstück (2.2) auf der anderen Seite des Laufrades angeordnet ist.
8. Verfahren zur Modernisierung eines bestehenden Wasserkraftwerkes mit wenigstens zwei Pelton Turbinen (6.1 , 6.2), wobei das Wasserkraftwerk für eine erste bestehende Pelton Turbine (6.1 ) eine erste bestehende Zulaufleitung umfasst, und wobei das Wasserkraftwerk für eine zweite bestehende Pelton Turbine (6.2) eine zweite bestehende Zulaufleitung umfasst, und wobei die zwei bestehenden Pelton Turbinen (6.1 , 6.2) durch eine neue Pelton Turbine mit gerader Düsenzahl gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ersetzt werden, und wobei ein erstes Anschlussrohrstück (1 .2) der neuen Pelton Turbine mit der ersten bestehenden Zulaufleitung verbunden wird, und wobei ein zweites Anschlussrohrstück (2.2) der neuen Pelton Turbine mit der zweiten bestehenden Zulaufleitung verbunden wird.
PCT/EP2025/063947 2024-06-07 2025-05-21 Pelton turbine mit wenigstens vier düsen und einem zuführsystem und verfahren zur modernisierung eines bestehenden wasserkraftwerkes Pending WO2025252465A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024115903.0 2024-06-07
DE102024115903.0A DE102024115903B3 (de) 2024-06-07 2024-06-07 Pelton Turbine mit wenigstens vier Düsen und einem Zuführsystem und Verfahren zur Modernisierung eines bestehenden Wasserkraftwerkes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025252465A1 true WO2025252465A1 (de) 2025-12-11

Family

ID=95895554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2025/063947 Pending WO2025252465A1 (de) 2024-06-07 2025-05-21 Pelton turbine mit wenigstens vier düsen und einem zuführsystem und verfahren zur modernisierung eines bestehenden wasserkraftwerkes

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102024115903B3 (de)
WO (1) WO2025252465A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2965764A (en) 1959-05-08 1960-12-20 Allis Chalmers Mfg Co Control for multijet impulse turbine
DE1143154B (de) * 1958-05-31 1963-01-31 Voith Gmbh J M Verteilleitung fuer Freistrahlturbinen mit mindestens vier Duesen
JPH1026072A (ja) * 1996-07-09 1998-01-27 Fuji Electric Co Ltd 横軸ペルトン水車
EP2035689B1 (de) 2006-07-03 2011-09-21 Erlach Consult Jec Peltonturbine mit einem zulaufsystem
US20120187686A1 (en) * 2011-01-21 2012-07-26 Walton Randal D Hydroelectric generators
CN209115244U (zh) * 2018-10-16 2019-07-16 浙江富春江水电设备有限公司 水轮机的同层多配水管结构及多层多配水管结构

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1353483A (fr) * 1962-09-25 1964-02-28 Neyrpic Ets Disposition nouvelle pour l'alimentation des injecteurs d'une turbine à impulsion à axe vertical et à jets multiples
CH577631A5 (en) * 1974-07-09 1976-07-15 Charmilles Sa Ateliers Hydraulic machinery installation with several reaction machines - has machine connected by volutes to main from reservoir clear of runner centre line
JP2006132383A (ja) * 2004-11-04 2006-05-25 Chubu Electric Power Co Inc 立軸ペルトン水車
DE102022106296A1 (de) * 2022-03-17 2023-09-21 Erlach & Erlach Gmbh Peltonturbine
FR3138168A1 (fr) * 2022-07-25 2024-01-26 Pierre Lecanu Centrale Hydro-solaire-vapeur-électrique

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1143154B (de) * 1958-05-31 1963-01-31 Voith Gmbh J M Verteilleitung fuer Freistrahlturbinen mit mindestens vier Duesen
US2965764A (en) 1959-05-08 1960-12-20 Allis Chalmers Mfg Co Control for multijet impulse turbine
JPH1026072A (ja) * 1996-07-09 1998-01-27 Fuji Electric Co Ltd 横軸ペルトン水車
EP2035689B1 (de) 2006-07-03 2011-09-21 Erlach Consult Jec Peltonturbine mit einem zulaufsystem
US20120187686A1 (en) * 2011-01-21 2012-07-26 Walton Randal D Hydroelectric generators
CN209115244U (zh) * 2018-10-16 2019-07-16 浙江富春江水电设备有限公司 水轮机的同层多配水管结构及多层多配水管结构

Also Published As

Publication number Publication date
DE102024115903B3 (de) 2025-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011111707B4 (de) Dampfturbinenanlage
DE2602973A1 (de) Wegeventil
DE102008002987A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Zuführen von Druck für die Sprühvernebelung durch einen Ansaugluft-Temperaturdämpfer von Gasturbinen
DE102024115903B3 (de) Pelton Turbine mit wenigstens vier Düsen und einem Zuführsystem und Verfahren zur Modernisierung eines bestehenden Wasserkraftwerkes
DE2503493C2 (de) Thermische Turbomaschine, insbesondere Niederdruck-Dampfturbine
DE60224746T2 (de) Dampfrohrleitungsstruktur einer Gasturbine
WO2022226555A1 (de) Elektrische maschine
DE8620279U1 (de) Radialzellen-Elektroplattiereinrichtung
EP3883099B1 (de) Kühleinheit für eine elektrische maschine und verfahren zum herstellen einer kühleinheit
DE10060050C2 (de) Anordnung zur Einstellung des Flächengewichts-Querprofils mit Verdünnungswasser an Papiermaschinen
DE3702701A1 (de) Wasserkraftanlage
DE112009002413B4 (de) Käseherstellungsvorrichtung mit vertikaler Drainagesäule
EP0090264B1 (de) Einrichtung zum Entwässern von Dampf in Dampfkraftwerken
EP4191056B1 (de) Verfahren zum herstellen von teilschalen eines stahlturmringsegments eines turms einer windenergieanlage
EP1122865A1 (de) Elektrische Rotationsmaschine, Rotationsmaschinenanordnung sowie Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Rotationsmaschine
AT527138B1 (de) Zellenstapelsystem für ein Brennstoffzellensystem
EP2954201B1 (de) Wind- oder wasserkraftmaschine sowie kraftmaschinenpark
EP3199675A1 (de) Spinnmaschine mit absaugeinrichtung
DE2819928A1 (de) Siedereaktor
DE102021115286A1 (de) Wasserkraftmaschine mit einem Leitapparat
DE338089C (de) Mit Kondensation arbeitende Dampfturbinenanlage
DE102024111533A1 (de) Kühlsystem sowie elektrische Maschine
EP4039954A1 (de) Gasaustrittsgehäuse, anordnung von gasaustrittsgehäusen, abgasturbolader mit einem gasaustrittsgehäuse und verwendung eines gasaustrittsgehäuses
DE202019102857U1 (de) Randbeschickungsorgan für das Bereitstellen von Zusatzbeschickungsdurchfluss in einen Turbulenzgenerator eines Stoffauflaufs einer Faserbahnmaschine
DE3723172C1 (en) Heat exchanger for dissipation of heat from a process gas flowing through the heat exchanger, in particular a heat exchanger downstream from a burner hood for burning NH3

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 25728304

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1