geht folgendes hervor: Bei Drosselregelung ändert น SO Zu einer andern Gefällverteilung bei Entlastung führt die Füllungsregelung. Hier ergibt sich die Tatsache, daß die erste Stufe mit einem um höheren Wärmegefälle arbeitet, je kleiner die Belastung ist. Obwohl wegen dieser Zunahme des Wärmegefälles in der ersten Stufe der indizierte Wirkungsgrad dieser Stufe sinkt, ist doch die Gefällvergrößerung so stark, daß auch eine Zunahme Di VH kg/PSist had hit Qi WEPS;-st 4000 7000 kg 170 3500 160 150 stündl. Dampfmenge Fig. 12. Füllungsregelung einer dreistufigen Curtis-Turbine. 2. Stufe. 7033 KG thermischer Wirkungsgrad des indizierten Gefälles in dieser Stufe eintritt. In den beiden übrigen Stufen stellt sich dann durch die Verminderung des Gefälles eine Verbesserung des indizierten Wirkungsgrades ein, doch nimmt das indizierte Gefälle dieser Stufen nicht zu, da die Abnahme des Wärmegefälles hier größer als die Zunahme des indizierten Wirkungsgrades ist. Die starke Gefällvermehrung in der ersten Stufe bewirkt dann auch, daß diese einen immer größeren Anteil an der Leistung der gesamten Turbine erhält, während der der beiden letzten Stufen kleiner wird. Dazu kommt noch, daß in der ersten Stufe die volle Dampfmenge ohne jede Verluste durch Stopfbüchsen und Undichtheiten arbeitet, so daß sich die Erhöhung des indizierten Gefälles hier auf die volle Dampfmenge erstreckt, während die in den übrigen Stufen arbeitende Dampfmenge um diese Verluste, die allerdings nur gering sind, kleiner ist. Eine Zusammenstellung der Rechnungsergebnisse findet sich in Fig. 9 bis 13. In Fig. 13 bezieht sich der Index D auf Drosselregulierung, der Index F auf Füllungsregelung. Bemerkenswert ist der Verlauf des Dampfverbrauches für die PSStunde. Der Dampfverbrauch bei Drosselregelung weist mit abnehmender Belastung eine zunächst schwache und dann stärker werdende Zunahme auf. In erster Linie ist hieran die Verkleinerung des Wärmegefälles mit abnehmender Leistung schuld. Der Dampfverbrauch bei Füllungsregelung hat einen andern Verlauf, der qualitativ auch durch die weiter unten besprochenen Versuche an einer AEG-Turbine von 3000 KW bestätigt wird. Bei abnehmender Belastung bleibt der indizierte Dampfverbrauch zunächst unverändert, und erst bei weitgehender Entlastung zeigt er eine Zunahme. Bedingt ist dieser Verlauf durch das Verhalten des indizierten Wirkungsgrades der ganzen Turbine, der sich anfangs nur außerordentlich wenig verschlechtert. Durch die Verbesserung der Luftleere mit abnehmender Last ergibt sich nun eine kleine Vergrößerung des Wärmegefälles. Beide Einflüsse gleichen einander in der Nähe der Vollast noch vollständig aus, so daß sich der Dampfverbrauch zunächst nicht verschlechtert; von ungefähr 3 der Volleistung ab überwiegt dann die Verkleinerung des indizierten Wirkungsgrades, so daß von hier ab der Dampfverbrauch ebenfalls steigt. Zur Erörterung der Gefällverteilung bei Entlastung sind auch einige in der Literatur veröffentlichte Versuche geeignet. Sie erstrecken sich jedoch alle auf Drosselregelung, die heute am weitesten verbreitet ist. (Schluß folgt.) Eine moderne amerikanische Hochdruck-Wasserkraftanlage mit Francis-Turbinen.') Von Guido E. Hemmeler, Oberingenieur in Firma Amme, Giesecke & Konegen A. G., Braunschweig. Um das Sammelrohr vom Gewicht des Steigrohres zu entlasten, ist der untere Teil des letzteren in konstruktiver Weise gegen das Betonfundament abgestützt. Das 1830 mm weite Steigrohr ist 46 m hoch und tritt mit seinem oberen Ende durch eine Stopfbüchse in den Hochbehälter ein 2). Die Blechstärke beträgt in den unteren Schüssen des Steigrohres 12,7 mm und nimmt nach oben in 9 Abstufungen bis auf 6,4 mm ab. Der Hochbehälter hat einen halbkugeligen Boden von 4575 mm innerem Halbmesser, einen 13,2 m hohen zylindrischen Teil von 9,15 m innerem Durchmesser und einen oberen konischen Teil von 3,6 m Höhe, auf welchem noch ein offener 300 mm hoher zylindrischer Stutzen von 1830 mm Dmr. sitzt. Die Blechstärke beträgt im unteren halbkugeligen Teile 14,3 mm; im zylindrischen Teile nimmt sie von 16 mm in 5 Abstufungen nach oben bis auf 6,4 mm ab. Der Behälter hat 1165 cbm Rauminhalt. Im gefüllten Zustande wiegt das ganze Bauwerk rd. 1 238 000 kg. Der Behälter wird von vier Fachwerksäulen getragen, deren obere Befestigungspunkte ein Quadrat von 6,5 m Seitenlänge bilden, während die Fußpunkte auf dem Betonunterbau 20 m Abstand haben. Jede dieser Stützen ist im Oberteil als Fachwerk, im Unterteil als vollwandiger Träger ausgebildet. In je rd. 11 m Höhenabstand sind die 4 Stützen durch Druckstreben gegeneinander abgestützt und die so entstandenen Felder durch je 2 Paar Zugstangen aus Rundeisen versteift. In jeder Druckstreben-Ebene ist das Steigrohr durch Zugstangen mit den Turmstützen verbunden. Leitern führen zur Stopfbüchse des Steigrohres und zum Hochbehälter. Das Steigrohr soll noch mit einer Verschalung umgeben werden, und in strengen Wintern soll der Raum zwischen Steigrohr und Verschalung geheizt werden. Auch das Sammelrohr wird noch mit einem Schieberhaus umbaut werden. Die gesamte Eisenkonstruktion des Turmes wiegt rd. 260 000 kg, wovon rd. 70 000 kg auf den Hochbehälter selbst entfallen. Das Standrohr erfüllt mehrere sehr wichtige Zwecke: 1) Es verhütet die allzu großen Drucksteigungen in der Rohrleitung, die sonst durch das rasche Schließen der Leitapparate bei plötzlichen Entlastungen der Turbinen verursacht werden würden; 2) es hat bei plötzlichen Belastungen der Turbinen das Betriebswasser solange zu liefern, bis die lange Wassersäule 1) Sonderabdrücke dieses Aufsatzes (Fachgebiet: Wasserkraftmaschinen) werden abgegeben. Der Preis wird mit der Veröffentlichung des Schlusses bekannt gemacht werden. 2) Diese Stopfbüchsenverbindung ist erforderlich, da Steigrohr und Turm mit Hochbehälter ungleiche Ausdehnung haben. in der oberhalb des Standrohres liegenden Leitung beschleunigt ist; dadurch wird der sonst unvermeidlich große Druckabfall in der Leitung vermindert. Es können auch kleinere Regulierzeiten gewählt werden, und es verringern sich dadurch die Schwungmassen. Bei normalem Betriebe verfügt das Standrohr vom Wasserspiegel, Kote 141, bis zur Stopfbüchse des Steigrohres, Kote 129, über 680 cbm. Diese Wassermenge ist groß genug, um selbst für praktisch sehr bedeutende plötzliche Belastungen auszureichen, bis das Wasser in der oberen Leitung beschleunigt ist. Der Druckabfall beträgt dabei nur rd. 12 m, also nur etwa 10 vH des normalen Gefälles, was ohne jede Störung für eine gute Regelung zulässig ist. Das Standrohr erleichtert ein rasches und gefahrloses Anfüllen der Leitungen; auch können große Luftblasen, die sich in der Leitung abwärts bewegen, durch das Standrohr entweichen, statt daß sie den störenden Weg durch die Turbine nehmen müßten. Weiter ist von Bedeutung, daß auch beim Betriebe nur einer Turbine doch alle oberhalb des Standrohres liegenden Rohrleitungen zur Wasserzufuhr benutzt werden können; das Wasser nimmt in diesem Falle seinen Weg durch das Sammelrohr. Da es so stets fließend gehalten wird, können die Leitungen, ohne zu gefrieren, gefüllt gehalten werden, was für Holzleitungen äußerst wichtig ist. Schließlich verringert sich bei Benutzung mehrerer Leitungen der Gefällverlust. Am Schlusse dieses Aufsatzes werde ich etwas eingehender auf das Wesen des Standrohres sowie auf die Druckschwankungen in den Turbinenleitungen zurückkommen. Das Kraftwerk liegt dicht am Ufer des St. Louis-Flusses und wird bei Hochwasser auf drei Seiten umspült. Das Gebäude, Fig. 20, S. 934, macht einen sehr gediegenen Eindruck. Es ist 292 m hoch, 25 m breit und zurzeit, wo es nur für 4 Generatoreneinheiten und 2 Erregereinheiten ausgebaut ist, 60 m lang; nach vollem Ausbau für weitere 4 Generatoreneinheiten wird es 103 m Länge erhalten. Weitere Erregereinheiten werden nicht aufgestellt werden, da die beiden vorhandenen für die ausgebaute Anlage genügen. Fig. 23 und 24 geben Querschnitt und Grundriß des Maschinenhauses wieder. Der gewachsene harte Sandsteinfels bildet ein vorzügliches Fundament. Bis zur Höhe des Maschinenhausbodens ist der Bau in Eisenbeton ausgeführt. Besonders kräftig sind die Fundamente der Turbinen und die Eisenbetonböden, auf denen die Generatoren stehen. Die Tragkonstruktionen vom Maschinenhausboden bis zum Dach ebenso wie dieses letztere bestehen aus Eisenfachwerk und sind in sehr gediegener Weise mit Backsteinen und Betonblöcken ver leitungen der elektrischen Einrichtungen sind in dem 6 m hohen Untergeschoß untergebracht. Die Beleuchtung durch die kleinen Fenster ist nicht genügend; mehr Tageslicht wäre hier erwünscht gewesen. Einsteig- und Montageöffnungen von je 3,3 2,6 m lichter Weite sind im Maschinenhausboden neben jedem Generator angeordnet, und eben solche Oeffnungen befinden sich neben den beiden Erregern. Weitere Montageöffnungen von 1,972,6 m lichter Weite sind über den Abschlußschiebern der Druckleitungen vorgesehen. Um Bedienung und Wartung zu erleichtern, sind sämtliche Turbinen durch eine gemeinschaftliche Plattform aus Riffelblech verbunden. Im Generatorensaale sind außer den Stromerzeugern und Erregermaschinen nur die Pendelständer der Turbinenregler sichtbar, so daß dieser Raum trotz der geringen Breite von nur 12 m einen sehr geräumigen Eindruck macht. 6,60 m über dem Fußboden befindet sich die rd. 2 m breite Galerie zur Bedienung des Schaltbrettes. Ein elektrisch betriebener Kran von 11/2 m Spannweite und 60000 kg Tragkraft bestreicht den gesamten Maschinen Die an der Stelle der Verankerungen beim Eintritt in das Maschinenhaus noch 2135 mm weiten Druckleitungen endigen in einem rd. 9,0 m langen konischen Rohrstück mit 1676 mm Dmr. vor den Hauptabschlußschiebern. Ein Leerlauf- und Spülschieber von rd. 400 mm Dmr. ist für jede Druckleitung vorgesehen. Seine Ableitung führt in die Ableitung des ersten Druckreglers. Weitere Abzweigungen aus den Hauptleitungen liefern das Kühlwasser und das Druckwasser für die Entlastungskolben der Turbinen sowie für den Gegendruckkolben der Servomotoren für die Turbinenregelung. Fig. 25 ist ein Bild des von der Coffin Valve Co. in Boston gelieferten, mit Druckwasser gesteuerten Abschlußschiebers von 1676 mm lichtem Durchmesser. Er wiegt 31000 kg und hat eine Länge von 9 m. Da diese großen Schieber bei senkrechtem Einbau über den Boden des Generatorraumes emporgeragt hätten, mußten sie liegend verlegt werden. Das Gewicht der Schieber wird durch drei kräftige gußeiserne Säulen getragen. Die Schieberplatte, s. Fig. 26 und 27, ist ein Keilschieber mit doppelter Abdichtung, der in allen Stellungen vollkommen geführt ist, so daß kein Verkanten oder Klemmen eintreten kann. Das Gewicht der Schieberplatte wird durch Rollenlager aufgenommen. Eine Umleitung mit Schieber von 200 mm lichtem Durchmesser dient zum Druckausgleich vor und hinter der Schieberplatte, ehe diese verschoben wird. Der Schieber ist für 11 at Betriebs- und 18 at Probedruck berechnet. Dem Konstrukteur muß die geringe Baulänge in Richtung der Rohrachse auffallen, durch die auch der flache Ausbau des Schiebergehäuses mit seiner großen Wandstärke (bis 100 mm) und starken Verrippung bedingt wird. Ich hatte selbst Gelegenheit, ähnliche Schieber für gleichen Rohrdurchmesser und Druck zu konstruieren, und es ergab sich dafür bei Zulassung einer etwas größeren Baulänge eine bedeutende Gewichtersparnis mit besserer Materialverteilung im Schiebergehäuse. Die stählerne Schieberstange hat 127 mm Dmr.; zur Verhinderung von Rostansatz ist sie mit einem Messingrohr von 2 mm Wandstärke umpreßt. An den Stellen, wo sie das Schiebergehäuse und das Gehäuse des Druckzylinders durchdringt, befinden sich von außen zugängliche nachziehbare Stopfbüchsen. Der Druckzylinder hat 1295 mm Dmr.; seine Kolbenfläche beträgt somit 1,3 qm, oder rd. 60 vH von der Durchflußfläche des Schiebers 1). Der Zylinder ist mit einem 6,4 mm starken Bronzehemd ausgefüttert und mußte wegen seiner großen Abmessungen aus 2 Teilen hergestellt werden. Der Kolbenkörper hat 0,8 mm Spielraum im Zylinder. Seine Dichtung besteht aus gepreßter Hanfpackung. Der Schieber wird mit einem gewöhnlichen Vierwegehahn gesteuert. Leitungen von 64 mm Dmr. verbinden ihn mit den beiden Zylinderseiten, der Druckleitung und dem Abwasserrohr. Um die Schlußzeit des Schiebers festzulegen und Rohrbrüche zu vermeiden, die durch unvorsichtiges Handhaben des Steuerhahnes verursacht werden könnten, sind in die Leitungen vom Steuerhahn nach den beiden Zylinderseiten Blenden eingebaut "). Die Steuerung dieser Schieber hat also nicht die in Europa sonst oft angewandte Rückführung, mit deren Hülfe die Schieberplatte in irgend einer Lage zwischen Schluß und voller Oeffnung festgelegt werden kann. Eine solche Bedingung ist hier aber auch überflüssig; ein Turbinenschieber soll im Betriebe stets ganz geöffnet sein, da er sonst besonders bei größeren Gefällen Anfressungen unterworfen ist. Das Druckwasser zur Bewegung dieser Schieber wird den Druckleitungen entnommen und unfiltriert verwendet. Fig. 26 zeigt den Grundriß des Schiebers bei abgehobenem Schiebergehäuse; die Seiten- und Rollenführung sowie die Konstruktion des Keilschiebers ist darin verdeutlicht. Die beiden Rollen, welche die Schieberplatte 1) In Europa wird im allgemeinen die Kolbenfläche des Druckzylinders zu rd. 65 bis 70 vH des Durchlaßquerschnittes gewählt. 2) Zu solchen Blenden wird mit Vorteil Hartgummi verwendet, das einzig brauchbare Material zu diesem Zweck, das sich nicht mit Krusten aus dem Betriebswasser bedeckt. Fig. 30. Generatorturbine von 13 500 PS. Die Turbinen für die Generatoren und die Erregerturbinen, die Druckregelungsapparate, die selbsttätigen Geschwindigkeitsregler und die Drucköleinrichtun Werden die Turbinen mit ganz geöffneten Leitvorrichtungen in Betrieb genommen, so ergibt sich eine Ueberlastungsleistung von 18000 PS; damit sind dies die stärksten Wasserturbineneinheiten, die bis heute im Betriebe stehen 1). Fig. 31 und 32 zeigen den Einbau dieser Turbinen in Grundriß und Aufriß. Zwischen Abschlußschieber und Turbineneinlauf ist ein konisches Uebergangsrohr aus Stahlguß eingebaut, das einen Abzweigstutzen von 610 mm Dmr. für den ersten Druckregler hat (s. Fig. 31). An seiner Verbindungsstelle mit dem Einlauf des Spiralgehäuses hat dieses Rohr 1370 mm Dmr.; der Einlaufquerschnitt des Spiralgehäuses beträgt somit 1,48 qm und die Wassergeschwindigkeit an dieser Stelle bei 13 500 PS Leistung 7,8 m/sk = 0,168 V2gH oder 2,8 vH des Gefälles. Bei Turbinen mit entsprechenden Konstruktionsgrundlagen wird man ohne merkbare Einbuße an Wirkungsgrad mit der Einlaufgeschwindigkeit beinahe auf das Doppelte gehen können. Unmittelbar hinter dem Laufrade hat das in senkrechter Richtung anschließende gußeiserne Saugrohr 1700 mm Dmr. Bei der genannten Belastung ist an dieser Stelle die Wassergeschwindigkeit 5,1 m/sk = 0,109 V2gH = 1,2 vH des Gefälles. Das in einer rechtwinkligen Krümmung vollständig durch das Betonfundament durchgeführte gußeiserne Saugrohr hat einen runden Austrittquerschnitt von 2055 mm Dmr. Bei 13500 PS Belastung beträgt die Austrittgeschwindigkeit 3,5 m/sk=0,075 V2gH, also 0,56 vH des Gefälles. Bei Hochdruck-Francis-Turbinen geht man mit der Austrittgeschwindigkeit sehr oft noch weit tiefer, bis auf rd. 0,1 vH des Gefälles 2). Besonders auch infolge der durch die kleine Austrittgeschwindigkeit bedingten geringen Austrittverluste sind die Wirkungsgrade der Hochdruck-Francis-Turbinenanlagen so hoch, bis 86 vH und darüber. Das Abwasser aus dem Spülschieber der Druckleitung sowie das der beiden Druckregler wird ebenfalls durch eine gußeiserne im Fundament einbetonierte Leitung in das Unterwasser geführt. Die Turbinen sind mit einer Abdeckung von Riffelblech versehen, die auf Trägern und auf dem Spiralgehäuse aufliegt. Eine auf gleicher Höhe befindliche in der Längsrichtung des Maschinenraumes laufende Galerie mit Riffelblechbelag verbindet die einzelnen Turbinenplattformen. Die sämtlichen Regelhebel, Regelring, Regelzylinder, Halslager der Turbinenwelle, Ringspurlager, Absperrschieber, Hähne usw. sind von der Turbinenplattform aus leicht erreichbar. Alle Zu- und Ablaufleitungen für Druckwasser und Drucköl sind so verlegt, daß sie die Maschinenwärter nicht stören. Am unteren Flansch der Turbinenwelle ist das Laufrad mit 12 eingepaßten Stahlbolzen von 57 mm Dmr. festgeschraubt. Dicht über dem Flansch ist die 380 mm starke Stahlwelle in einem langen Halslager geführt, und unmittelbar darüber befindet sich das durch ein gußeisernes Joch gestützte Ringspurlager. Von hier ab hat die aus einem Stück hergestellte Welle nur 355 mm Dmr., der sich in der Nabe des Generators wieder auf 410 mm vergrößert. Dicht darüber ist die Welle noch einmal in einem 850 mm langen Halslager von 380 mm Bohrung geführt. Diese Bauform mit 2 Lagern ist auf Grund der günstigen Erfahrungen gewählt, die man an andern Anlagen mit gleichen Konstruktionen gemacht hat3). 1) In diesem Jahre wird eine zweite Hochdruckanlage mit FrancisTurbinen mit senkrechter Achse von je 15 000 bis 18 000 PS normaler Leistung in Betrieb genommen werden, nämlich das unter Leitung des in Amerika sehr bekannten Ingenieurs F. O. Blackwell in New York im Bau befindliche Great Western-Werk in Kalifornien. Das Gefälle beträgt hier 150 bis 172 m, die Umlaufzahl 400 in der Minute. Die reichen Erfahrungen, die die Allis Chalmers Co. in Duluth gesammelt hat, kommen auch dem Bau der Great Western-Anlage zugute. 2) Bei der großen Great Falls-Anlage in Neu-Fundland ist der Austrittquerschnitt der Betonsaugrohre der 4000 pferdigen Turbinen so groß, daß die Austrittgeschwindigkeit bei Vollbelastung nur 0,049 V2g11 = 0,24 vH des Gefälles ist. Diese Anlage, die mit einem Gefälle von 32 m arbeitet, ist von Amme, Giesecke & Konegen A.-G. in Braunschweig gebaut. 3) 1) Anlage Necaxa in Mexiko mit 396 m Gefälle; Peltontur. binen von je 8200 PS und 300 Uml./min. 2) Anlage in Rio de Janeiro, |