Titel: Hochdruck-Turbinen mit 950 m Gefälle im Elektrizitätswerk Vouvry.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1903, Band 318 (S. 177–179)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj318/ar318046

Hochdruck-Turbinen mit 950 m Gefälle im Elektrizitätswerk Vouvry.

In unserer Zeit des Fortschrittes gehören Wasserkraftanlagen mit 400 und 500 m Gefälle nicht mehr zu den Seltenheiten.

Der höchste in der Schweiz bis jetzt ausgenützte Fall von 600 m Höhe befindet sich in Gurtanellen bei Göschenen an der Nordseite des St. Gotthardtunnels. In Frankreich wird einem Wasserfall von 612 m Höhe motorische Kraft entzogen und zwar in Chapareillon bei Chambery. Das neue Elektrizitätswerk in Vouvry (Rhonethal) – entworfen von Ing. Boucher – arbeitet mit 950 m Gefälle und dürfte infolge seiner bemerkenswerten Einzelheiten Interesse bieten; wir berichten daher im nachstehenden Näheres über die Ausführung der Wasserbauten und der Turbinen dieser Anlage1).

Das Werk wurde als Ergänzung eines bereits bestehenden, das mit 200 m Gefälle und 1250 Sekundenliter, also mit 2500 PS Leistung arbeitet, durch die Société des forces Motrices de la Grande-Eau Genève ausgeführt.

Die zur Verfügung stehende Wassermenge von 346 Liter in der Sekunde wurde im ersten Ausbau auf vier 500 PS-Turbinen mit 52 Sek/l Wasserverbrauch verteilt und durch Wechselstromdynamos in elektrische Energie umgesetzt.

Das Wasser wird dem See von Tanay entnommen, dessen absolute grösste Höhe auf Kote 1416 liegt. Die Turbinen im Werk von Vouvry sind auf Kote 466 aufgestellt, die wirkliche Fallhöhe erreicht somit 950 in. Die Oberfläche des Sees misst 45 ha, sein Fassungsgebiet 750 ha, es könnte darin eine Jahresmenge von über 11 Millionen Kubikmeter aufgespeichert werden, was einem gleichmässigen Abfluss von 346 l i. d. Sek. entspricht. Bei einem Gefälle von 950 m und einem Wirkungsgrad von 75 v. H. für die Turbinen kommt auf ein Sekundenliter eine Leistung von 9,5 PS; trägt man den Druck Verlusten und der Verminderung des Gefälles durch Senkung des Seespiegels Rechnung, so kann man in runder Ziffer 9 PS setzen. Die Normalkraft des Gefälles für eine regelmässige Beaufschlagung mit 346 l wäre demnach 346 . 9 = 3114 PS.

Die Ableitung des Wassers aus dem See von Tanay liegt auf Kote 1390, d.h. 20 m unter dem gewöhnlichen Stand und 26 m unter Höchststand. Die Wasserentnahme wird durch einen auf dieser Höhe liegenden Staudamm bewirkt, der jedoch keinerlei Oeffnungen besitzt. An die Wehrmau er schliesst sich ein Wasserschacht von 30 m Tiefe an, der die überfallenden Wassermengen auffängt. Von diesem Schacht zweigt ein Tunnel mit schwachem Gefälle ab. Er ist am oberen Ende durch eine Mauer mit eingelegten eisernen Balken abgeschlossen, die von fünf Röhren in drei Lagen übereinander durchbrochen wird. Das oberste Rohr mit 0,80 m Durchmesser hat zwecks Reinigung abnehmbaren Verschluss. Darunter liegt ein engeres Rohr von 0,10 m Lichtweite mit Hahnenschütze, zu unterst befinden sich drei Gussrohre von 0,40 m Durchmesser, auf der Schachtseite mit einer verschliessbaren Pfeife versehen, über welcher ein gusseiserner konischer Verschluss an einer Kette aufgehängt ist. Wird letztere nachgelassen, so legen sichdie Verschlusskolben auf die Pfeifen und der Wasseraustritt vom Sammelschacht in den Tunnel ist abgeschlossen.

Beim Höchststand des Wasserspiegels müsste ein Druck von über 3 t zur Hebung eines Verschlusses aufgewendet werden, wenn nicht Gegendruck vorhanden wäre; letzteren liefert das bereits bezeichnete Rohr von 0,10 m Lichtweite, Das Tunnel zur Wasserableitung hat 300 m Länge und 3 × 3 m quadratischen Querschnitt. Etwa 30 m vom Auslauf entfernt zweigt ein zweiter Tunnel von 100 m Länge als Freilauf ab.

Zur selbsttätigen Regelung des Wassereintrittes im Zulaufrohr zum Werk befindet sich unterhalb der Abzweigungsstelle der beiden Tunnels eine Einlassvorrichtung. Sie besteht aus zwei Röhren von 0,40 m Durchmesser mit beweglichen Schützen und einem dritten Rohr, das mit Reinigungsschütze versehen ist. Unterhalb dieser Abzweigung befindet sich eine kleine Staumauer, die einen Wasserbehälter bildet, Sobald die Turbinen arbeiten, fliesst Wasser durch die Rohrleitung ab, die Wasserhöhe sinkt, die Schwimmer der Schützen senken sich ebenfalls, öffnen und lassen Wasser zur Beaufschlagung gelangen. Umgekehrt steigen die Schwimmer wieder und der Wasserzufluss wird abgesperrt, sobald das Werk kein Wasser mehr benötigt.

Um den Seespiegel zu senken oder eine Ueberschreitung des Höchststandes zu verhindern, werden die Gegengewichte der Schwimmerschützen belastet; sollte auch dies noch nicht ausreichen, so öffnet man die Freilaufschütze und das Wasser fliesst durch den Leerschusstunnel ab.

Rohrleitung. Das gemauerte hintere Ende des Tunnels für die Wasserableitung ist mit einer kleinen Kiesschütze versehen; hieran schliesst sich ein Rohr von 0,80 m Durchmesser und 100 m Länge, sodann folgt ein 300 m langer Tunnel, von dem wiederum eine Rohrleitung mit 0,80 m Durchmesser und ungefähr 5 v. H. Gefälle abzweigt, die nach Verlauf von 1200 m in drei zum AVerk hinabführende Röhren von je 0,50 m Durchmesser mündet. Eine der letzteren ist dauernd in Verwendung, die beiden andern sind geschlossen und werden nur nach Massgabe des Kraftbedarfes benützt. An dieser Zweigstelle beträgt der Druck nur 21 m, steigt von hier ab jedoch sehr rasch an. Um einen etwaigen Rückstau im Ablauf unschädlich zu machen, wurde dort eine selbsttätig wirkende Sicherheits Vorrichtung angebracht, bestehend aus einem oben offenen Standrohr von 25 m Höhe und 0,40 m Weite, welches die Heftigkeit der Wasserstösse verringern soll.

Die Rohrleitung hat innerhalb der Gesamtlänge von 1940 m 900 m Gefälle. Auf 635 m Länge ist die Leitung 0,50 m weit und ansteigend 7 bis 11 mm stark, sie geht in eine Doppelleitung über, deren jeder Zweig mit einer Schütze versehen ist und wiederum den Anschluss für eine Rohrleitung von 1300 m Länge und 0,341 m äusserem Durchmesser giebt; die Wandstärke der letzteren steigt von 8 auf 18 mm. Die Hochdruckrohre sind aus Siemens–Martin–Stahl ohne jede Vernietung gefertigt, die weitesten von Hand geschweisst, die übrigen auf Maschinen gewalzt.

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Die Leitung selbst ist 1,50 m unter Tag verlegt, um sie gegen Frost zu schützen.

Jedes Leitungsrohr wurde in der Werkstatt mit 50% über den Normaldruck geprüft, wobei das Material nicht höher als mit 7,5 kg/qmm beansprucht war, obgleich der Druck im unteren Teil der Rohrleitung die aussergewöhnliche Höhe von 95 kg/qcm erreicht.

Textabbildung Bd. 318, S. 178
Textabbildung Bd. 318, S. 178

Das durchaus in Eisen und Backsteinmauerwerk ausgeführte Motorenhaus hat 66 m Länge und 14 m Breite, es bietet Raum für 20 Maschinengruppen von je 500 PS.

Die Rohrleitungen and Schützen für die Turbinen sind in das Untergeschoss des Gebäudes verlegt. Hinter der Abstellschütze des Zuleitungsrohres befindet sich noch eine zweite Schütze, die nicht von Hand, sondern durch Wasserdruck mittels eines beim Schaltbrett aufgestellten Ausschalters bewegt wird.

Von der Schütze ab teilt sich die Rohrleitung in zwei Stränge, von denen jeder eine Turbinengruppe speist. Eine dieser Abzweigungen beaufschlagt auf der rechten Seite zwei von den Konstruktionswerkstätten in Vevey gebaute Turbinen, während der andere Rohrstrang auf der linken Seite zwei von M. Duvillard in Lausanne gebaute Turbinen versorgt.

Die Turbinen sind im wesentlichen „Peltonräder“. Auf einer vollen Gusscheibe tragen die Räder angegossene, schalenartig geformte Schaufelchen (Fig. 1 und 2). Die letzteren sind mit der Scheibe nur an einer Seite verbunden, die Zelle ist somit nach drei Seiten offen.

Jede Turbine reicht für eine Beaufschlagung von 52 l und eine Leistung von 500 PS aus. Sie werden je durch zwei Düsen beaufschlagt, die in der Ausführungsform zwei Strahlapparate darstellen und zwar einen feststehenden o und einen regelbaren o1 (Fig. 2). Das zweite, feststehende Mundstück wurde nur mit Rücksicht auf die bei solch hohem Druck unausbleibliche starke Abnützung angebracht. Es war beabsichtigt, die Ingangsetzung mittels der regelbaren Düse zu bewerkstelligen und dann, wenn der normale Gang erreicht ist, ohne jede Regelung mit dem feststehenden Mundstück allein zu arbeiten, das weniger Abnützung befürchten liess, da es keine beweglichen Teile enthält. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, dass diese Vorsichtsmassregel überflüssig war und die Abnützung der Turbinen und Mundstücke weit mehr von den im Wasser enthaltenen Fremdkörpern, als von der grossen Wassergeschwindigkeit verursacht wird.

Jeder Leitapparat enthält zwei konvergente Ansatzröhren i und i1 (Fig. 1). Jede zur Beaufschlagung einer Turbine dienende Leitung von 0,15 m Weite trägt zunächst eine von Hand bewegliche Hahnenschütze, die sich alsdann in zwei Arme teilt, wovon jeder einen Leitapparat versorgt.

Das in jede Leitung eingebaute Kolbensicherheitsventil wird von der Schaltwand aus mittels Wasserdruck betätigt. Die Turbinen sind auf die Achsen der entsprechendenDynamomaschinen aufgesetzt, der Raddurchmesser ist 1,20 m, die Geschwindigkeit 1000 Umgänge in der Minute.

Regulatoren. Die Regulatoren dieser Turbinen sind sehr sinnreich konstruiert. Nachstehend geben wir die Beschreibung der von Duvillard gebauten wieder. Dieser Regulator (Fig. 3 und 4) wird von der zugehörigen Turbine durch Riemen cc angetrieben und wirkt durch ein Hebelwerk und Gestänge t auf die Zungen der regelbaren Leitapparate ein. Die Riemengeschwindigkeit wird durch die Scheibe P auf eine wagerechte Welle und von dieser durch ein Kegelräderpaar auf eine stehende Welle, auf der ein kleiner Exzenter e sitzt, übertragen. Mit dem oberen Ende der stehenden Welle ist ein in Kugellager laufendes Tachometer verbunden, das die Hülse d eines flachen, in Form eines Parallelogramms aus Stahl gefertigten Hebelarms l bewegt, dessen Ausleger fein gezahnt sind. Der Exzenter e erteilt der Hülse und infolgedessen dem Hebelarm l eine schwingende Bewegung in wagerechtem Sinne. Der Hebel l befindet sich in einem aus Stahl gefertigten Rahmen ff, welcher den Exzenterbewegungen einen leichten Spielraum lässt und durch Hebel mit den Drehpunkten m, n, o mit dem Gestänge t verbunden ist. Sobald die Tachometerkugeln ihre Stellung ändern, hebt oder senkt sich die Hülse und nimmt den Hebel l mit.

Textabbildung Bd. 318, S. 178
Textabbildung Bd. 318, S. 178

Da dieser sich frei in dem ihn umgebenden Rahmen bewegt, so stösst er mit einer der schrägen Flächen gegen letzteren, schiebt ihn in der einen oder anderen Richtung und wirkt so durch das Gestänge auf die Zunge des Mundstückes der Leitapparate ein. Da die schrägen Flächen des Hebels l der Exzenterbewegungen wegen immer nur auf kurze Zeit an dem Rahmen anliegen, so ist die Beweglichkeit des Tachometers nicht beeinflusst. Es arbeitet somit vollständig |179| frei und die Geschwindigkeit des Oeffnens oder Schliessens der Abschätzung wird vollständig von der Turbine bestimmt und geregelt.

Dynamomaschinen. Wie die Turbinen, so sind auch die Alternatoren durch zwei verschiedene Firmen geliefert worden. Die Turbinen der Konstruktionswerkstätten in Vevey betreiben Dynamomaschinen von Brown, Boveri & Co. in Baden (Schweiz), diejenigen von Duvillard solche der Elektrizitätsgesellschaft in Genf. Alle Alternatoren erzeugen einphasigen Wechselstrom von 60 Amperes mit einer Spannung von 5500 bis 6000 Volt und einer Stromverteilung von 50 Perioden in der Sekunde.

Der Gang der Maschinen ist vollständig geräuschlos, was sowohl der wohldurchdachten Anordnung, als auch dergut durchgeführten Ausgleichung aller rotierenden Teile zuzuschreiben ist.

Die Aufstellungskosten stellten sich einschliesslich der Erwerbung der Wasserkraft ungefähr auf 640000 Mk., was bei 2000 PS-Leistung 320 Mk. für die Pferdekraft ergiebt. Um weitere 2000 PS zu erzielen, ist das Verlegen einer zweiten Rohrleitung von 0,341 m Durchmesser und die Einsetzung von vier neuen Maschinengruppen notwendig. Die Kosten hierfür sind auf 240000 Mk. berechnet. Es kämen somit 220 Mk. auf jede der ersten 4000 PS. Nach Massgabe der Ausdehnung der Anlage wird sich schliesslich der Durchschnittspreis für die Pferdekraft verhältnismässig verringern, da die Ableitung des Wassers und der obere Teil der Kanalisation für 10000 bis 12000 PS ausgeführt ist.

Wilh. Müller, Cannstatt.

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Ing. A. Dumas, Le Génie civil v. 18. Oktober 1902.

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