包括將水引入渦輪機的格柵組件且設計成排出由格柵阻擋的漂浮碎屑的水力發電站的制作方法
【專利摘要】本發明涉及發電站，其在操作上聯合了下游渦輪機單元（7）和上游格柵組件（8），該格柵組件包括格柵（16），支撐結構（17），和用于關聯所述格柵（16）的裝置（18），該裝置具有能使所述格柵（16）的至少上部部分在用于阻擋碎屑的功能的豎立位置和用于排放由所述格柵（16）阻擋的漂浮碎屑的下折位置之間運動的結構。
【專利說明】包括將水引入渦輪機的格柵組件且設計成排出由格柵阻擋的漂浮碎屑的水力發電站
【技術領域】
[0001]本發明涉及對建立在民用供水系統上的水力發電站渦輪機的保護，使之免受由水攜帶的碎屑，因為這些碎屑若經過渦輪機的葉輪很可能惡化或影響性能。本發明更特別地涉及去除由配備至這種水力發電站的格柵組件的格柵阻擋的漂浮碎屑，沒有此類碎屑經過渦輪機單元的葉輪。
[0002]本發明涉及已知類型水力發電站的實例，包括渦輪機單元，包括:
[0003]在組件主平面中或與之平行的支撐結構，包括具有上游和下游開口的圓筒形殼體位于其中的封閉的主要部分，和具有開口的上部部分，
[0004]和安裝在殼體中的具有葉輪、特別是具有可以或多或少地偏斜的葉片的渦輪機，其可以具有在該處該單元從上游向下游且從底部向頂部偏斜的浸沒下降位置。
[0005]本發明的第一目標涉及用于民用供水系統的水力發電站，該民用供水系統包括由具有底板和形成側壁的兩個壁的結構限定的用于流水的水道，所述發電站包括在操作上相關聯的如剛剛限定的下游渦輪機單元和允許水流入的上游格柵組件。
[0006]本發明的第二目標涉及被設計成與渦輪機單元在操作上相關聯以便形成這種水力發電站的格柵組件。
[0007]本發明的第三目標涉及用于實現這種水力發電站的方法，為了排放由格柵阻擋的漂浮碎屑的目的。
【背景技術】
[0008]文獻FR-A-2862723公開了為本發明目標之類型的用于水力發電站的渦輪機單元。這種水力發電站被設計成配備水道，在該水道中有小于10米的很低的落差，并且優選地從I到5米。其包括葉輪，離開該葉輪的水流的動能與該落差的勢能之間的比率小于20%。渦輪機單元在上游側并與葉輪殼體開口相對的被配備有進水口格柵，其適于并被設計成在其上游側阻擋由水攜帶的尺寸大于通過格柵的開口的尺寸的任何碎屑。另外，在該討論中的格柵所位于該處的上游側，該渦輪機單元被配備有刮板，該刮板具有與該格柵相關聯的旋轉的臂并具有刮去積聚在該格柵的上游側的碎屑的功能。
[0009]在這類實施方式中，經常還有進水口前置格柵，其適于并被設計成在該渦輪機單元的上游在該民用供水系統的水道中并橫跨該水道安裝在豎立位置中。此前置格柵具有開口，其大于通過配備至該渦輪機單元的格柵的開口。因此，該前置格柵適于并被設計成阻擋由水流攜帶的更大的碎屑，而配備至渦輪機單元的格柵適于并被設計成阻擋更小的碎屑。該前置格柵和格柵因此使它們的效果結合起來。這一前置格柵是允許水的流入的格柵組件的一部分，其除了前置格柵之外，還包括用于將該前置格柵與渦輪機單元的支撐結構，或者更頻繁地與該民用供水系統的結構相關聯的裝置。
[0010]文獻FR-A-2531118描述了這種前置格柵，其被固定并傾斜，這對其有效性產生懷疑。[0011]關于這些實施方式，有必有在預防性或定期的基礎上或者當堵塞的量達到某最大水平時使前置格柵被人工清理。例如對前置格柵的適當的定向以便利漂浮碎屑的去除，或下降防護罩以便利碎屑在前置格柵表面上的滑動，或進一步向前設置的前置格柵便利碎屑從上面去除等的布置有時候會被做出。
[0012]然而，這些布置并不總是可能或易于執行。
[0013]此外，所需要的自動清理系統是昂貴的，龐大的，并且不太適合以不顯眼的或美觀的方式進行整合。
[0014]文獻FR-A-2835548公開了一種用于清除格柵阻塞的線性鉸接模塊，包括支撐在可移動臂端部的刮板，如已經在前面指出的，這使得此裝置不適合。
[0015]因此，對于包括在操作上相關聯的下游渦輪機單元和用于允許水流入的上游格柵組件的水力發電站而言，有必要以盡可能便宜的有效、容易的方式，通過盡可能簡單、魯棒、和緊湊的布置除去由格柵組件的格柵阻擋的漂浮碎屑以防止碎屑經過該葉輪。
[0016]本發明提供了對該問題的解決方案。
[0017]美國專利US1，586，754涉及用于供水系統的雙網架，具有用于阻擋碎屑的前置格柵或前部網架。保持格柵或底部網架因而是不活動的。當該雙網架布置處于上部位置時，該前置格柵或前部網架是大體上水平的并且閥是打開的，使得在該前置格柵上的碎屑被送往一水槽和連接至一空間的通道。然后水經過保持該碎屑的保持格柵或底部網架。在該前置格柵已被升起之后，門被打開并且水從該前置格柵上方流入該水道或通道，并且同時地，從該前置格柵上沖洗碎屑使其流入圍繞渦輪機的該水道或通道并向下游行進。然后門按照預期被打開或關閉。
[0018]正如可以看出的，根據US1，586，754的實施方式涉及非常特定的水力發電站，其中的渦輪機單元屬于非常特定的類型并且處于非常特定的布置，其與如文獻FR-A-2862723中所述的渦輪機單元的類型和布置無關，該后者類型和布置是本發明的目標。

【發明內容】

[0019]為解決上面提到的問題的目的，第一方面本發明涉及用于民用供水系統的水力發電站，該民用供水系統包括水道和具有底板和側壁的結構，該水力發電站包括在操作上相關聯的:
[0020]下游渦輪機單元，包括:
[0021].在組件的主平面中或與之平行的支撐結構，包括具有上游和下游開口的圓筒形殼體位于其中的封閉的主要部分，和具有開口的上部部分，
[0022].和安裝在殼體中的具有葉輪的渦輪機，該葉輪特別是具有可以或大或小程度地偏斜的葉片，該渦輪機可以處于浸沒下降位置中，在該位置中該單元從上游向下游且從底部向頂部偏斜，
[0023]用于允許水流入的上游格柵組件，其適于并被設計成被安裝在水道中并橫跨水道，包括:
[0024].由支撐結構支撐的格柵，并且其履行阻擋碎屑的功能，適于并被設計成在其上游側阻擋由水攜帶的大于穿過格柵的開口的任何碎屑，
[0025].和用于將格柵與該結構相關聯的裝置，其適于并被設計成用于將格柵以豎立位置放置在水道中并橫跨水道以便執行其阻擋碎屑的功能使得不含碎屑的水流經葉輪。
[0026]該水力發電站是這樣的:
[0027]該關聯裝置具有允許格柵的至少上部部分運動的結構使得其適于并被設計成用于放置在豎立位置和下折位置的一個或另一個中，在該下折位置中，其上部部分位于殼體邊緣的上部部分的上方并且特別地至少稍微位于其下游，以便朝下游方向并在其上部邊緣的上方排出由格柵阻擋的漂浮碎屑，而沒有碎屑經過葉輪，
[0028]該格柵組件包括格柵運動和保持裝置，其響應于控制或響應于控制裝置，適于并被設計成將格柵從其兩個位置的一個到另一個移動并將其保持在其兩個位置的一個或另一個中。
[0029]在兩個可能的實施方式中，該格柵組件和該渦輪機單元是下面任一的:設置在彼此附近、特別是彼此相鄰被布置，并且在結構上彼此相關聯以形成結構單元，于是該格柵關聯裝置與該渦輪機單元的支撐結構相關聯；或者在結構上從彼此分離，于是該格柵關聯裝置與該民用供水系統的結構或與該渦輪機單元的支撐結構相關聯。
[0030]在一個實施方式中，該格柵組件的下部橫向邊緣和該渦輪機單元的下部橫向邊緣是彼此靠近，特別是相鄰，并且特別地是靠近或相鄰于該底板。
[0031]在一個實施方式中，該格柵關聯裝置具有適合于允許該格柵的至少上部部分圍繞橫向軸線樞轉的結構，該結構特別是包括安裝于軸承中的軸的類型。
[0032]在一個實施方式中，該格柵形成實心單元，其作為單元被移動并作為單元被放置在豎立的或下折的兩個位置的任意一個中。該格柵關聯裝置具有允許該格柵圍繞靠近或相鄰于該底板布置的橫向軸線樞轉的結構，特別地遵循在該豎立位置和下折位置之間的大約35°到55°的角度路徑樞轉。
[0033]在一典型的實施方式中，該格柵與該渦輪機單元可樞轉地相關聯使得其圍繞靠近或相鄰該格柵組件的下部橫向邊緣和該渦輪機單元的下部橫向邊緣布置的橫向軸線樞轉。該格柵關聯裝置與該渦輪機單元的支撐結構相關聯。
[0034]在一個實施方式中，該格柵運動和保持裝置選自包括諸如千斤頂的直線運動裝置，或諸如旋轉發動機的旋轉位移裝置，或手動裝置的類別。
[0035]在一個實施方式中，該格柵包括多個桿，特別是規則地隔開的、總體上在可被升起的方向上彼此平行地延伸的多個桿。
[0036]在一個實施方式中，該格柵是彎曲的，其凸面面對上游且遠離該渦輪機單元并且其凹面面對下游且朝向該渦輪機單元，使得當在該下折位置中時，該格柵的上部部分適于并被設計成是水平或稍微地向水平傾斜的。
[0037]在一個實施方式中，并且在一種布置中，該水力發電站包括:
[0038]具有閥開口的瓣閥組件中的瓣閥，其:
[0039].位于相鄰于葉輪殼體邊緣的上部部分且在其上方，并且該格柵的上部橫向邊緣在下折位置中時處于朝向下游的方向上，所述上部橫向邊緣與該閥開口等高，
[0040].適于并被設計成用于放置在水道中并且橫跨水道，
[0041].適于并被設計成用于放置在用于利用葉片阻擋水流進入的豎立關閉位置和用于允許所述水流經過而不經過葉輪的下折打開位置這兩個位置的任一個中，
[0042]用于將該瓣閥與該渦輪機單元的支撐結構和/或與該格柵的支撐結構和/或與該民用供水系統的結構相關聯的裝置，具有允許該瓣閥運動的結構使得其適于并被設計成被布置在其豎立關閉和折向下打開的兩個位置之一中，
[0043]·瓣閥運動和保持裝置，其響應于控制或響應于控制裝置，適于并被設計成將該瓣閥在其兩個位置的一個和另一個之間移動并將其保持在其兩個位置一個或另一個中，
[0044]·和用于該格柵運動和保持裝置并用于該瓣閥運動和保持裝置或用于它們的控制或控制裝置的控制器裝置，使得:
[0045].當該格柵處于豎立位置中時，該瓣閥執行關閉功能，適于并被設計成處于該豎立關閉位置使得此前已經經過該格柵組件且不含由所述格柵組件阻擋的碎屑的水流經過該葉輪而不能經過該閥開口，
[0046].以及當該格柵處于該下折位置中時，該格柵的上部橫向邊緣與該閥開口等高，該閥開口作用成向該瓣閥的下游并穿過該閥開口發送由該格柵阻擋的漂浮碎屑，從而被排出的碎屑不會經過該葉輪。
[0047]在一個實施方式中，該瓣閥組件和該渦輪機單元在結構上彼此相關聯，該瓣閥關聯裝置與該渦輪機單元的支撐結構相關聯。
[0048]在一個實施方式中，該瓣閥關聯裝置具有適于允許該瓣閥圍繞橫向地布置的軸線樞轉的結構，該結構特別是包括安裝于軸 承中的軸的類型，該軸線特別是朝向該瓣閥的下部橫向邊緣、朝向該葉輪殼體的上部邊緣、并在處于下折位置中的該格柵的上部橫向邊緣附近，該瓣閥特別地遵循在該豎立關閉位置和該下折打開位置之間的大約50°到90°的角度路徑。
[0049]在一個實施方式中，該瓣閥運動和保持裝置選自包括諸如千斤頂的直線運動裝置，或諸如旋轉發動機的旋轉位移裝置，或手動裝置的類別。
[0050]在一個實施方式中，該水力發電站進一步包括用于檢測該格柵的堵塞程度的裝置，所述裝置與用于該格柵運動和保持裝置，該瓣閥運動和保持裝置，或它們的控制裝置的控制器裝置相關聯。
[0051]在一個實施方式中，該渦輪機單元的主平面，處于其豎立關閉位置中的該瓣閥的平面，和由該格柵組件的上部和下部橫向邊緣限定的平面，位于以35°至60°之間的角度從上游向下游并且從底部朝向頂部傾斜的一個或多個平面中，特別是相鄰的平面中。
[0052]在一個實施方式中，該水力發電站進一步包括從該渦輪機單元和瓣閥組件向下游延伸的轉向和分隔壁，其被布置在該葉輪殼體邊緣的上部部分和該閥開口的下部橫向邊緣之間以便分開分別經過它們的水流，所述轉向和分隔壁從上游向下游并且從頂部向下傾斜。
[0053]在一個實施方式中，該渦輪機單元在其上游側并且在該葉輪殼體的開口對面配備有進水口格柵，其適于并被設計成在其上游側阻擋由水攜帶的尺寸大于穿過所述格柵的開口的任何碎屑，這些開口在尺寸上小于穿過該格柵組件的格柵的開口，所述格柵于是構成前置格柵組件。
[0054]在一個特定的實施方式中，該渦輪機單元在其上游側配備有刮板，特別是旋轉刮板，其與該渦輪機單元的進水口格柵相關聯，并且用于該刮板運動裝置的控制裝置與用于該格柵運動和保持裝置，或該瓣閥運動和保持裝置，或它們的控制裝置的控制器裝置相關聯。[0055]在一個典型的實施方式中，該渦輪機單元的葉輪和殼體被布置成以便適于并被設計成用于放置在用于發電功能的浸沒下降位置和用于接近該渦輪機單元和/或用于清掃該水流水道的非浸沒抬起位置這兩個位置之一中。因此，該格柵組件的格柵隨著該渦輪機單元的殼體被移動。
[0056]本發明的第二方面涉及適于在操作上與渦輪機單元相關聯以便形成上述的水力發電站的格柵組件。該格柵組件包括:
[0057] 由支撐結構支撐的格柵，并且其履行阻擋碎屑的功能，適于并被設計成在其上游側阻擋由水攜帶的大于穿過該格柵的開口的任何碎屑，
[0058] 關聯裝置，用于將該格柵與該渦輪機單元的支撐結構和/或與該民用供水系統的結構相關聯，具有容許該格柵的至少上部部分運動的結構使得該格柵適于并被設計成用于放置在兩個位置之一中:
[0059].豎立位置，用于阻擋碎屑的功能，和
[0060].下折位置，用于向該格柵的下游并在其上部橫向邊緣的上方排放由該格柵阻擋的漂浮碎屑；
[0061] 格柵運動和保持裝置，其響應于控制或響應于控制裝置，適于并被設計成將該格柵在其兩個位置的一個和另一個之間移動并將其保持在其兩個位置的一個或另一個中。
[0062]本發明的第三方面涉及使用上述的水力發電站的方法，為了排放由該格柵阻擋的漂浮碎屑的目的，其中:
[0063] 起初，該格柵處于該豎立位置中并且該瓣閥處于該豎立關閉位置中，
[0064] 該渦輪機單元被置于運轉中，并且水流經它，
[0065] 在必要時或在期望時，特別是在該格柵的堵塞程度已達到某最大程度或可能已達到某最大程度時:
[0066].該格柵被命令移動并且該格柵相應地從其豎立位置被移動到其下折位置，
[0067].以及該瓣閥被命令移動并且該瓣閥相應地從其豎立關閉位置被移動到其下折打開位置，使得該格柵的上部橫向邊緣與該閥開口等高，由該格柵阻擋的漂浮碎屑于是被向該瓣閥的下游并穿過該閥開口發送而不經過該葉輪。
[0068]在一個實施方式中，在該格柵被放置在該下折位置中并且該瓣閥被放置在該下折位置中時，該葉輪的葉片被放置于其中它們趨向于關閉水流通道的位置中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0069]本發明現在參照附圖進行描述，圖中:
[0070]圖1為經過建立在民用供水系統中的水力發電站的縱向豎直平面的示意性截面圖，在其中該渦輪機單元的葉輪和殼體處于浸沒下降位置中的構造中，該格柵處于豎立位置中，并且該瓣閥處于豎立關閉位置中，使得該水力發電站由于水流經過該渦輪機葉輪而能夠發電，碎屑被阻擋在該格柵組件的格柵的上游側。
[0071]圖2為類似于圖1的示意圖，在其中該渦輪機單元的葉輪和殼體處于浸沒下降位置中的構造中，該格柵處于下折位置中，并且該瓣閥處于下折打開位置中，使得該格柵的上部橫向邊緣與該閥開口等聞，該閥開口作用成向該瓣閥的下游并穿過該閥開口發送由該格柵阻擋的漂浮碎屑，而沒有被排出的碎屑經過該葉輪。【具體實施方式】
[0072]我們現在將更特別地參考圖1和2，其示意地表示了建立在民用供水系統2上并與之相關聯的水力發電站I。
[0073]民用供水系統2包括用于水F的流動的水道3和結構4，該結構4具有底板或底5和形成側壁6的兩個壁。
[0074]下列說明是參照水力發電站I被裝配在民用供水系統2處的位置上的范例產生的。然而，本發明也覆蓋了水力發電站1，或者其組件或部分，未被裝配在民用供水系統2處的位置上的范例。
[0075]術語例如“上部”，“下部”，“頂部”，“底部”，“上方”，“等高”，“豎立”，“下折”，“偏
斜”，“傾斜”，“上游”，“下游”，“水平”，及“豎直”將被理解成是相對于水力發電站I被裝配在民用供水系統2處的位置上的布置。
[0076]按照慣例，“縱向”被理解成表示在水道3的方向上延伸，并且“橫向”被理解成表示跨過水道3延伸。應被理解通常來說詞語“縱向”，“橫向”，“水平”，和“豎直”不應被領會成嚴格的和狹隘的解釋。
[0077]水道3具有，例如，通常為U形或準U形(pseudo-U)的橫截面。水F的流從上游UP向下游DOWN流動。
[0078]底板5典型地為平的并通常為水平的或稍微地向水平傾斜。在所示的實施方式中，其包括上游部分5a和低于該上游部分的下游部分5b，向下傾斜段5c將該上游部分5a連接至該下游部分5b。
[0079]形成側壁6的兩個壁典型地為豎直的或基本上豎直的并且彼此平行。
[0080]上游UP的名義水位以NUP指示并且下游DOWN的名義水位以NDOWN指示。
[0081]水F的流動例如為水路或旁路水道的流動。典型地，當水到達上游側時，其可能包含碎屑諸如植物碎屑(例如樹葉，樹枝，莊稼)，動物碎屑(死亡動物)，或任何其它類型的碎屑(例如廢物，垃圾，包裝材料)。術語“碎屑”應被領會成其最一般的意義。這種碎屑在尺寸上或多或少地規則或者不規則并且在尺寸上或大或小。
[0082]水力發電站I包括，彼此在操作上相關聯的下游渦輪機單元7和允許水流入的上游格柵組件8。二者都適于并被設計成用于在水道3中并跨越水道3安裝。
[0083]應被理解，本發明也覆蓋了水力發電站I包括在水道3中并排布置的多個渦輪機單元7和/或多個格柵組件8的范例。
[0084]這種渦輪機單元7屬于在文獻FR-A-2862723中描述的通常類型。
[0085]這種渦輪機單元7包括支撐結構和渦輪機9，該渦輪機的葉輪安裝在殼體10中，該殼體為具有上游側的開口和下游側的開口的扁平圓筒形狀。支撐結構9位于一平面內，該平面是渦輪機單元7的主平面，或者該平面平行于渦輪機單元7的主平面。
[0086]該渦輪機例如是KAPLAN型渦輪機，并且在任何情況下那些葉片被安裝使得它們可以被或多或少地圍繞它們的徑向軸線偏斜，該葉輪或多或少地打開或者或多或少地關閉。
[0087]支撐結構9包括殼體10位于其中的主要部分9a和向上延伸主要部分9a的上部部分％。主要部分9a是封閉的，除了面對殼體10的開口的區域。上部部分9b包括在開口Ilb任一側上的不阻礙瓣閥12的兩個側臂11a。
[0088]在所表示的實施方式中，該側臂11在它們的上端部分被安裝以致圍繞上部橫向軸線13樞轉。因此，葉輪和殼體10被布置成使得適于并被設計成放置在兩個位置中的任一個處:用于發電功能(圖1和2)的在水道3中的浸沒下降位置，和用于接近渦輪機單元7和/或釋放水道3以便允許水F的流經過的非浸沒抬起位置(未示出)。
[0089]在浸沒下降位置中，主要部分9a的下部橫向邊緣14，以及因此渦輪機單元7的下部橫向邊緣并且因此其支撐結構9，是在底板5的附近或與之相鄰。特別地，下部橫向邊緣14支持在靠近向下傾斜段5c布置的橫向底座5d上。
[0090]底座5d和軸線13被縱向地偏移，前者朝向上游側UP并且后者朝向下游側DOWN，使得渦輪機單元7的主平面在浸沒下降位置中是以35°到60°之間的角度從上游向下游并從底部朝頂部傾斜的。
[0091]渦輪機單元7在上游側并且在殼體10的開口對面配備有允許水F流入的進水口格柵(未示出)，其適于并被設計成在其上游側阻止由水F的流攜帶的尺寸大于穿過所述格柵的開口尺寸的任何碎屑。在這一實施方式中，所述格柵組件8可被描述成前置格柵組件8。
[0092]此外，在一個可能的實施方式中，渦輪機單元7在上游側配備有與渦輪機單元7的格柵相關聯的刮板(未示出)，特別是旋轉刮板。
[0093]在所示的實施方式中，還有瓣閥12，其為具有從開口 Ilb向下延伸的閥開口 12a的瓣閥組件的一部分。
[0094]瓣閥12被定位以便相鄰于殼體10邊緣的上部部分IOa并位于其上方。瓣閥12適于并被設計成用于在水道3中并跨過水道3的放置。
[0095]瓣閥12適于并被設計成被布置在兩個位置的任一個處。在豎立的關閉位置(圖1)中，瓣閥12的平面位于渦輪機單元7的主平面中或位于相鄰的平面中。然后瓣閥12關閉閥開口 12a。因此，瓣閥12作用成阻擋上游側UP的水F的流動并限定上游側的名義水位NUP。
[0096]在下折的(圖2)位置中，瓣閥12是水平的或基本上水平的并且被折向下游側DOffN0其因此留下閥開口 12a不被阻斷。這允許水流動以便從上游到下游流經閥開口 12a。
[0097]用于將瓣閥12與一結構，諸如，在所示的實施方式中，渦輪機單元7的支撐結構9，相關聯的裝置也被設置，于是瓣閥組件12，12a和渦輪機單元7在結構上被關聯。瓣閥12關聯裝置具有允許瓣閥12a運動的結構使得其適于并被設計成用于在其豎立關閉和折向下打開的兩個位置中的一個或另一個中的放置。
[0098]瓣閥關聯裝置12具有適于允許瓣閥12圍繞橫向軸線12b樞轉的結構，該結構特別是包括安裝在軸承中的軸的類型，特別是在豎立關閉位置和下折打開位置之間樞轉經過大約50°到90°之間的角度路徑，該橫向軸線12b尤其朝向瓣閥的下部橫向邊緣12c、朝向殼體10上部部分IOa的邊緣布置。
[0099]瓣閥12運動和保持裝置也被設置，其響應于控制或控制裝置，適于并被設計成將瓣閥12在其兩個位置的一個和另一個之間移動和將其保持在其兩個位置的一個或另一個中。這些瓣閥12運動和保持裝置，例如，選自包括諸如千斤頂的直線運動裝置，或諸如旋轉發動機的旋轉位移裝置，或手動裝置的類別。[0100]在所表示的實施方式中，還有轉向和分隔壁15，其向渦輪機單元7和瓣閥組件12，12a的下游延伸。該轉向和分隔壁15被布置在殼體10上部部分IOa的邊緣和閥開口 12a的下部橫向邊緣12d之間。以這種方式，分別經過殼體10和閥開口 12a的水流可以被分開。在該特定實例中，轉向和分隔壁15從上游向下游并從頂部向底部傾斜。
[0101]格柵組件(或前置格柵組件，如前面指出的)8首先包括格柵16，其可以被放置在水道3中并跨過水道3。其次，其包括用于格柵16的支撐結構17。
[0102]格柵16包括多個實心部分，其典型地可以是多個桿，特別是規則地隔開的、總體上在可被升起的方向上彼此平行地延伸的多個桿。其還包括無障礙的開口。如果渦輪機單元7配備有如前所述的進水口格柵，穿過所述格柵的開口在尺寸上小于穿過格柵組件8的格柵16的開口。
[0103]在圖中所示的實施方式中，用于將格柵16與渦輪機單元7的支撐結構9相關聯的格柵16關聯裝置18也被設置。然而，在其它可能的實施方式中，格柵16關聯裝置18被替代地或附加地關聯至民用供水系統2的結構4。
[0104]格柵16關聯裝置18具有允許至少格柵16的距底板5最遠的上部部分運動的結構，使得其適于并被設計成被布置在兩個可能的位置:豎立位置(圖1)和下折位置(圖2)之一中。
[0105]在其豎立位置中，格柵16被升起使得其橫斷水道3，在水道中循環的全部水流從上游側UP到下游側DOWN在該處經過它。在該位置中，格柵16作用成阻擋碎屑，其上游側阻擋由水攜帶的大于穿過格柵的開口的任何碎屑。為了該操作，處于豎立關閉位置中的瓣閥12執行其密封功能。于是，全部的水流由于已經預先經過格柵組件8并且被清除了由所述格柵組件阻擋的碎屑，其經過渦輪機單元7的葉輪而不能經過由瓣閥12關閉的閥開口 12a。
[0106]在其下折位置中，格柵16相對于水平方向處于較小的夾角并作用成排出由格柵16阻擋的漂浮碎屑。該碎屑從格柵16經過其上部橫向邊緣19a的上方被向下游排出，所述上部橫向邊緣19a與閥開口 12a等高，閥開口 12a此時是打開的因為瓣閥12處于其下折打開位置中，同時格柵16的相鄰于邊緣19a的上部部分19b位于殼體10的上部部分IOa的邊緣上方并且特別地至少稍微地位于其下游。于是，閥開口 12a作用成向瓣閥12下游且通過閥開口 12a發送由格柵16阻擋的漂浮碎屑，由于轉向和分隔壁15的存在和放置，排出的碎屑不經過葉輪。
[0107]已經發現，如果葉輪的葉片被放置在它們或多或少關閉水流的通道的位置，將便于如剛剛描述的清除和沖洗碎屑，這通過使用具有如已描述的可動葉片的葉輪而成為可倉泛。
[0108]在圖中所示的實施方式中，格柵組件8和渦輪機單元7被布置在彼此附近，特別是彼此相鄰，并且在結構上被彼此相關聯以形成結構整體，然后格柵16關聯裝置18與渦輪機單元7的支撐結構9相關聯，如上面所指出的。
[0109]在未示出的另一實施方式中，格柵組件和渦輪機單元是在結構上從彼此分離的。于是格柵關聯裝置與民用供水系統的結構或與渦輪機單元的支撐結構相關聯。
[0110]本發明同樣涉及水力發電站1，其包括在結構上相關聯以形成結構整體的格柵組件8和渦輪機單元7，并涉及單獨的格柵組件8，不論其適于并被設計成與渦輪機單元7在結構上相關聯的還是被設計成在結構上從渦輪機單元7分離但在水力發電站中當在位時與其在操作上相關聯的。
[0111]下列說明更特別地集中在其中格柵組件8和渦輪機單元7在結構上彼此相關聯以形成結構整體的實施方式上。然而，其中該兩個組件7和8是分離的實施方式是為本領域技術人員所能理解的。
[0112]如所指出的，該豎立的和下折的位置至少涉及格柵16的上部部分。在圖中表示的實施方式中，這些位置關系到格柵16本身，其形成實心的整體，作為整體被移動并作為整體被放置在該豎立的或下折的兩個位置的一個或另一個中。下列說明特別地集中在該實施方式上。然而，其中僅格柵16的上部部分被放置在豎立的或下折的兩個位置的一個或另一個中的實施方式是為本領域技術人員所能理解的。
[0113]如在圖中所表示出的，在其中格柵16形成實心整體的實施方式中，格柵16關聯裝置18具有允許格柵16作為單元圍繞布置在底板5的附近或與之相鄰的橫向軸線20樞轉的結構。在一個實施方式中，格柵16的在豎立位置和下折位置之間的角度路徑為大約35°至 55°。
[0114]在圖中所示的實施方式中，格柵16與渦輪機單元7、并且更特別地與其支撐結構9可樞轉地相關聯，以便圍繞在格柵組件8的、并且因此格柵16的下部橫向邊緣21，以及渦輪機單元7的、并且因此支撐結構9的下部橫向邊緣14的附近或與之相鄰的軸線20樞轉。另外，格柵16關聯裝置18與渦輪機單元7的支撐結構9相關聯。在該實施方式中，格柵組件8的下部橫向邊緣21和渦輪機單元7的下部橫向邊緣14是彼此靠近的，特別地是相鄰的。在該實施方式中，格柵16還隨著渦輪機單元7的殼體10被移動，當后者被布置成在浸沒的下降位置和非浸沒的抬起位置之間可動時。
[0115]該允許格柵在豎立的和下折的位置之間樞轉的格柵16關聯裝置18，具有例如包括安裝在軸承中的軸類型的結構。
[0116]渦輪機單元7的主平面和由格柵組件8的上部和下部橫向邊緣19a和21限定的平面延伸于以35°至60°之間的角度從上游向下游并從底部朝向頂部傾斜的一個或多個平面中，特別是相鄰的平面中。
[0117]格柵組件包括格柵16運動和保持裝置22，其響應于控制或響應于控制裝置，且適于并被設計成將格柵16在其豎立的和下折的兩個位置的一個和另一個之間移動，并將其保持在其兩個位置的一個或另一個中。這種格柵16運動和保持裝置22例如選自包括諸如千斤頂的直線運動裝置，或諸如旋轉發動機的旋轉位移裝置，或手動裝置的類別。這里，運動和保持裝置22被放置在渦輪機單元7的支撐結構9和格柵16之間。
[0118]在圖中所表示的實施方式中，格柵16以或多或少恒定的曲線彎曲，使得其凸面面對上游并遠離渦輪機單元且其凹面面對下游并朝向渦輪機單元7。在格柵16的豎立位置中，格柵16的中心平面是豎直的或接近豎直的。總體上，在該豎立位置中，格柵16突出至名義上游水位NUP上方，并且例如甚至水道3上方，如在圖1中可被看出的。
[0119]格柵16的曲率半徑和曲率中心為，當格柵16處于下折位置中時，使得格柵16的上部部分19b是水平的或稍微向水平傾斜的，恰好在殼體10上部部分IOa的邊緣、閥開口12a的下部橫向邊緣12d、以及因此處于下折打開位置中的瓣閥12的上方延伸。格柵16的上部橫向邊緣19a位于閥開口 12a的下部部分中。
[0120]在一個實施方式中，存在用于格柵16運動和保持裝置22及用于瓣閥12運動和保持裝置12或用于它們的控制或控制裝置的控制器裝置。
[0121]在一個實施方式中，其另外提供了用于檢測格柵16的堵塞程度的裝置，所述裝置與該用于格柵運動和保持裝置22、瓣閥12運動和保持裝置、或它們的控制裝置的控制器裝置相關聯。此外，在刮板被設置時用于刮板運動裝置的控制裝置與該用于格柵16運動和保持裝置22、或瓣閥12運動和保持裝置、或它們的控制裝置的控制器裝置相關聯。
[0122]用于實現如上所述的水力發電站I的方法如下。
[0123]起初，格柵16處于豎立位置中并且瓣閥12處于豎立關閉位置中。
[0124]渦輪機單元7被置于運轉中，同時水流過它。這可以發電。
[0125]在必要時或在期望時，特別是在格柵16的堵塞程度已達到某最大程度或可能已達到最大程度時，格柵16被命令移動并且格柵16相應地從其豎立位置(圖1)被移動以將其帶至其下折位置(圖2)。
[0126]另一方面，瓣閥12被命令移動并且瓣閥12于是從其豎立關閉位置被移動以將其帶至其下折打開位置。
[0127]因此，格柵16的上部橫向邊緣19a與閥開口 12a等高并且先前由格柵16阻擋的漂浮碎屑被向瓣閥12的下游并通過閥開口 12a發送，而不經過葉輪，其因此不受破壞，因而不妨礙渦輪機的運行。
[0128]在一個實施方式中，當格柵16被放置在其下折位置中并且瓣閥12被放置在其下折位置中時，葉輪的葉片被放置在其中它們或多或少地關閉水流通道的位置中，通過選擇其中葉片可被或大或小程度地傾斜借此或大或小程度地關閉或打開渦輪機的葉輪而使這成為可能。
【權利要求】
1.用于民用供水系統(2)的水力發電站，所述民用供水系統(2)包括水道(3)和具有底板(5)與側壁的結構(4)，所述水力發電站包括在操作上相關聯的: 正方形下游渦輪機單元(7)，其包括: ?在組件(7)的主平面中的或與之平行的支撐結構(9)，包括帶有上游開口和下游開口的圓筒形殼體(10)位于其中的封閉的主要部分(9a)，以及具有開口(Ilb)的上部部分(9b)， ?和安裝在殼體(10)中的具有葉輪的渦輪機，所述葉輪特別地具有能夠或大或小程度地傾斜的葉片，所述渦輪機可以處于浸沒下降位置中，在該位置中單元(7)從上游向下游并從底部朝向頂部偏斜， 正方形用于允許水的流入、適于并被設計成被安裝在水道(3)中并橫跨水道(3)的上游格柵組件(8)，包括: ?由支撐結構(17)支撐的并且履行阻擋碎屑功能的格柵(16)，其適于并被設計成在其上游側阻擋由水流攜帶的大于穿過所述格柵的開口的任何碎屑， ?和用于將格柵(16)與結構(9)和/或結構(4)相關聯的裝置(18)，其適于并被設計成將格柵(16)以豎立位置放置在水道(3)中并橫跨水道(3)以便執行其阻擋碎屑的功能，使得不含碎屑的水流經所述葉輪， 其特征在于: 正方形所述關聯裝置(18)具有允許所述格柵(16)的至少上部部分運動的結構使得所述格柵(16)適于并被設計成用于放置在所述豎立位置和下折位置的一個或另一個中，在所述下折位置中，其上部部分(19b)位于所述殼體(10)邊緣的上部部分(IOa)的上方并且特別地至少稍微位于其下游，以便朝下游方向并在所述上部邊緣(19a)的上方排出由所述格柵(16)阻擋的漂浮碎屑，而沒有碎屑經過所述葉輪， 正方形所述格柵組件(8 )包括格柵(16 )運動和保持裝置(22 )，其響應于控制或響應于控制裝置，適于并被設計成將所述格柵(16)從其兩個位置的一個到另一個移動并將其保持在其兩個位置的一個或另一個中。
2.根據權利要求1所述的水力發電站(1)，其中所述格柵組件(8)和所述渦輪機單元(7)是下面任一的:設置在彼此附近，特別是彼此相鄰，并在結構上彼此相關聯以形成結構單元，于是所述格柵(16)關聯裝置(18)與所述渦輪機單元(7)的支撐結構(9)相關聯；或者在結構上從彼此分離，于是所述格柵(16)關聯裝置(18)與所述民用供水系統(2)的結構(4)或與所述渦輪機單元(7)的支撐結構(9)相關聯。
3.根據權利要求1和2中任一項所述的水力發電站(1)，其中所述格柵組件(8)的下部橫向邊緣(21)和所述渦輪機單元(7)的下部橫向邊緣(14)是彼此靠近，特別是相鄰，并且特別地是靠近或相鄰于所述底板(5 )。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的水力發電站(1)，其中所述格柵(16)關聯裝置(18)具有適合于允許所述格柵(16)的至少上部部分圍繞橫向軸線(20)樞轉的結構，該結構特別是包括安裝于軸承中的軸的類型。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的水力發電站(1)，其中所述格柵(16)形成實心單元，其作為單元被移動并作為單元被放置在所述豎立的或下折的兩個位置之一中，并且其中所述格柵(16)關聯裝置(18)具有允許所述格柵(16)圍繞靠近或相鄰于所述底板(5)布置的橫向軸線(20)樞轉的結構，特別地遵循在所述豎立位置和所述下折位置之間的大約35°到55°的角度路徑樞轉。
6.根據權利要求5所述的水力發電站(1)，其中所述格柵(16)與所述渦輪機單元(7)可樞轉地相關聯使得其圍繞靠近或相鄰于所述格柵組件(8)的下部橫向邊緣(21)和所述渦輪機單元(7)的下部橫向邊緣(14)布置的橫向軸線(20)樞轉，并且其中所述格柵(16)關聯裝置(18)與所述渦輪機單元(7)的支撐結構(9)相關聯。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的水力發電站(1)，其中所述格柵(16)運動和保持裝置(22)選自包括諸如千斤頂的直線運動裝置，或諸如旋轉發動機的旋轉位移裝置，或手動裝置的類別。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的水力發電站(1)，其中所述格柵(16)包括多個桿，特別是規則地隔開的、總體上在可被升起的方向上彼此平行地延伸的多個桿。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的水力發電站(1)，其中所述格柵(16)是彎曲的，其凸面面對上游且遠離所述渦輪機單元(7)并且其凹面面對下游且朝向所述渦輪機單元(7)，使得當在所述下折位置中時，所述格柵(16)的上部部分(19b)適于并被設計成是水平的或稍微地向水平傾斜的。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的水力發電站(1)，包括: 具有閥開口(12a)的瓣閥組件(12，12a)中的瓣閥(12)，其: ?位于相鄰于所述葉輪殼體(10)邊緣的上部部分(IOa)且在其上方，并且在所述格柵(16)的上部橫向邊緣(19a)在下折位置中時處于朝向下游的方向上，所述上部橫向邊緣(19a)與所述閥開口( 12a)等高， ?適于并被設計成用于放置在所述水道(3)中并橫跨所述水道(3)， ?適于并被設計成用于放置在用于阻擋水流進入的豎立關閉位置和用于允許水流經過而不經過所述葉輪的下折打開位置這兩個位置的任一個中， 用于將所述瓣閥(12 )與所述渦輪機單元(7 )的支撐結構(9 )和/或與所述格柵(16 )的支撐結構(17)和/或與所述民用供水系統(2)的結構(4)相關聯的裝置，具有允許所述瓣閥(12)運動的結構使得所述瓣閥(12)適于并被設計成布置在其豎立關閉和下折打開的兩個位置之一中， 瓣閥(12)運動和保持裝置，其響應于控制或響應于控制裝置，適于并被設計成將所述瓣閥(12)在其兩個位置的一個和另一個之間移動并將其保持在其兩個位置的一個或另一個中， 和用于所述格柵(16 )運動和保持裝置并用于所述瓣閥(12 )運動和保持裝置或用于它們的控制或控制裝置的控制器裝置，使得: ?當所述格柵(16)處于所述豎立位置中時，所述瓣閥(12)執行關閉功能，適于并被設計成處于所述豎立關閉位置使得此前已經經過所述格柵組件(8)且不含由所述格柵組件阻擋的碎屑的水流經過所述葉輪而不能經過所述閥開口( 12a)， ?以及當所述格柵(16)處于所述下折位置中時，所述格柵(16)的上部橫向邊緣(19a)與所述閥開口(12a)等高，所述閥開口作用成向所述瓣閥(12)的下游并穿過所述閥開口(12a)發送由所述格柵(16)阻擋的漂浮碎屑，從而被排出的碎屑不會經過所述葉輪。
11.根據權利要求10所述的水力發電站(1)，其中所述瓣閥組件(12，12a)和所述渦輪機單元(7)在結構上彼此相關聯，所述瓣閥(12)關聯裝置與所述渦輪機單元(7)的支撐結構(9)相關聯。
12.根據權利要求10和11中任一項所述的水力發電站(1)，其中所述瓣閥(12)關聯裝置具有適于允許所述瓣閥(12)圍繞橫向地布置的軸線(12b)樞轉的結構，所述結構特別是包括安裝于軸承中的軸的類型，所述軸線(12b)特別是朝向所述瓣閥(12)的下部橫向邊緣(12c)，朝向所述葉輪殼體(10)的上部邊緣(10a)，并在處于所述下折位置中的所述格柵(16)的上部橫向邊緣(19a)附近，所述瓣閥特別地遵循在所述豎立關閉位置和所述下折打開位置之間的大約50°到90°的角度路徑樞轉。
13.根據權利要求10至12中任一項所述的水力發電站(I)，其中所述瓣閥(12)運動和保持裝置選自包括諸如千斤頂的直線運動裝置，或諸如旋轉發動機的旋轉位移裝置，或手動裝置的類別。
14.根據權利要求10至13中任一項所述的水力發電站(1)，進一步包括用于檢測所述格柵(16 )的堵塞程度的裝置，所述裝置與用于所述格柵(16 )運動和保持裝置(22 )，所述瓣閥(12)運動和保持裝置，或它們的控制裝置的所述控制器裝置相關聯。
15.根據權利要求10至14中任一項所述的水力發電站(1)，其中所述渦輪機單元(7)的主平面，處于其豎立關閉位置中的所述瓣閥(12)的平面，和由所述格柵組件(8)的上部橫向邊緣(19a)和下部橫向邊緣(21)限定的平面，位于以35°至60°之間的角度從上游向下游且從底部向頂部傾斜的一個或多個平面中，特別是相鄰的平面中。
16.根據權利要求10至15中任一項所述的水力發電站(1)，進一步包括從所述渦輪機單元(7)和瓣閥組件(12，12a)向下游延伸的轉向和分隔壁(15)，其被布置在所述葉輪殼體(10)邊緣的上部部分(IOa)和所述閥開口( 12a)的下部橫向邊緣(12d)之間以便分開分別經過它們的水流，所述轉向和分隔壁(15)從上游向下游并從頂部向下傾斜。
17.根據權利要求1至16中任一項所述的水力發電站(1)，其中所述渦輪機單元(7)在上游側并且在所述葉輪殼體(10)的開口對面配備有進水口格柵，其適于并被設計成在其上游側阻擋由水攜帶的尺寸大于穿過所述格柵的開口的任何碎屑，這些開口在尺寸上小于穿過所述格柵組件(8)的格柵(16)的開口，所述格柵于是構成前置格柵組件。
18.根據權利要求17所述的水力發電站(I)，其中所述渦輪機單元(7)在其上游側配備有刮板，特別是旋轉刮板，其與所述渦輪機單元(7)的進水口格柵相關聯，并且其中用于刮板運動裝置的控制裝置與用于所述格柵(16)運動和保持裝置(22)、或所述瓣閥(12)運動和保持裝置、或它們的控制裝置的所述控制器裝置相關聯。
19.根據在從屬于權利要求6時的權利要求6至18中任一項所述的水力發電站(I)，其中所述渦輪機單元(7)的葉輪和殼體(10)被布置成以便適于并被設計成用于放置在用于發電功能的浸沒下降位置和用于接近所述渦輪機單元(7)和/或用于清掃所述水流水道(3)的非浸沒抬起位置這兩個位置之一中，所述格柵組件(8)的格柵(16)還隨著所述渦輪機單元(7 )的殼體(10 )被移動。
20.適于在操作上與渦輪機單元(7)相關聯以便形成根據權利要求1至19中任一項所述的水力發電站(I)的格柵組件(8)，包括: 由支撐結構(17)支撐的格柵(16)，并且其履行阻擋碎屑的功能，適于并被設計成在其上游側阻擋由水攜帶的大于穿過所述格柵的開口的任何碎屑，◆ 關聯裝置(18 )，用于將所述格柵(16 )與所述渦輪機單元(7 )的支撐結構(9 )和/或與所述民用供水系統(2)的結構(4)相關聯，具有容許所述格柵(16)的至少上部部分運動的結構使得所述格柵(16)適于并被設計成用于放置在兩個位置之一中: ?豎立位置，用于阻擋碎屑的功能，和 ?下折位置，用于向所述格柵(16)的下游并在其上部橫向邊緣的上方排放由所述格柵(16)阻擋的漂浮碎屑； ◆ 格柵(16)運動和保持裝置(22)，其響應于控制或響應于控制裝置，適于并被設計成將所述格柵(16)在其兩個位置的一個和另一個之間移動并將其保持在其兩個位置的一個或另一個中。
21.用于使用根據權利要求10至19中任一項所述的水力發電站(I)的方法，為了排放由所述格柵(16)阻擋的漂浮碎屑的目的，其中: ◆ 起初，所述格柵(16)處于所述豎立位置中并且所述瓣閥(12)處于所述豎立關閉位置中， ◆ 所述渦輪機單元(7 )被置于運轉中，并且水流經它， ◆ 在必要時或在期望時，特別是在所述格柵(16)的堵塞程度已達到某最大程度或可能已達到某最大程度時: ?所述格柵(16)被命令移動并且所述格柵(16)相應地從其豎立位置被移動到其下折位置， ?以及所述瓣閥(12)被命令移動并且所述瓣閥(12)相應地從其豎立關閉位置被移動到其下折打開位置，使得所述格柵(16)的上部橫向邊緣與所述閥開口( 12a)等高，由所述◆格柵(16)阻擋的漂浮碎屑于是被向所述瓣閥(12)下游并穿過所述閥開口( 12a)發送而不經過所述葉輪。
22.根據權利要求21所述的方法，其中，在所述格柵(16)被放置于所述下折位置中并且所述瓣閥(12)被放置于所述下折位置中時，所述葉輪的葉片被放置于其中它們或多或少地關閉水流通道的位置中。
【文檔編號】F03B3/04GK103688048SQ201280035073
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年4月11日 優先權日:2011年5月17日
【發明者】J·馮克內爾 申請人:Mj2技術公司