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Patent Searching and Data


Title:
WATER TURBINE, ESPECIALLY FRANCIS WATER TURBINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/114110
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a water duct with water-conducting surfaces for a water turbine or another hydraulic motor by means of a casting process. Said method comprises the following steps: two or several longitudinal sections (8.1, 8.2, 8.3) are joined to form a core, the shape and position of the outer surface of said core matching the water-conducting surfaces of the duct or the shape thereof having a slightly smaller dimension than the water-conducting surfaces of the duct; the core is cast into concrete or another age-hardenable casting material; and the longitudinal sections of the core are successively removed from the created duct once the casting material is hard.

Inventors:
EGLI ROLAND (DE)
LOEFFLER FEDERICO (MX)
Application Number:
PCT/EP2005/004350
Publication Date:
November 02, 2006
Filing Date:
April 22, 2005
Export Citation:
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Assignee:
VOITH SIEMENS HYDRO POWER (DE)
EGLI ROLAND (DE)
LOEFFLER FEDERICO (MX)
International Classes:
E04G15/06; F03B11/00
Foreign References:
NL10755C
US4997602A1991-03-05
CA2344906A12002-10-20
FR1340178A1963-10-18
US4060218A1977-11-29
JP2001038713A2001-02-13
US5108671A1992-04-28
US0992782A1911-05-23
US3729165A1973-04-24
US4997602A1991-03-05
US5032197A1991-07-16
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2002, no. 10 10 October 2002 (2002-10-10)
Attorney, Agent or Firm:
WEITZEL & PARTNER (Heidenheim, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines wasserführenden Kanales mit wasserführenden Flächen für eine Wasserturbine oder eine andere Wasserkraftmaschine mittels eines Gießverfahrens, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: 11 es werden zwei oder mehrere Längsabschnitte (8.1 , 8.2, 8.3) zu einem Gießkern (8) zusammengefügt, dessen Mantelfläche (14) nach Gestalt und Lage mit den wasserführenden Flächen des Kanals zusammenfallen oder deren Gestalt gegenüber den wasserführenden Flächen geringes Untermaß aufweist; 12 der Gießkern (8) wird in Beton (99) oder in eine andere aushärtbare Gussmasse eingegossen; 13 die Längsabschnitte (8.1 , 8.2, 8.3) des Gießkernes (8) werden nach dem Aushärten der Gussmasse nacheinander aus dem dann entstandenen Kanal entnommen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsabschnitte (8.1 , 8.2, 8.3) vor dem Einbetten in die Gussmasse miteinander verriegelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 31 es werden für den Gießkern (8) Längsabschnitte (8.1 , 8.2, 8.3) verwendet, die hohl sind, und deren Hohlräume nach dem Zusammenfügen der Längsabschnitte in leitender Verbindung miteinander stehen; 32 die Längsabschnitte werden wenigstens im Bereich ihrer Mantelflächen aus einem Material gebildet, das unter Überdruck aufweitbar oder unter Unterdruck schrumpfbar ist; 3.3 zum Entnehmen der Längsabschnitte werden deren Hohlräume unter Überdruck oder Unterdruck gesetzt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Material der Längsabschnitte im Bereich von deren Mantelflächen ein elastisch verformbares Material gewählt wird.
5. Vorrichtung zum Herstellen eines wasserführenden Kanales mit wasserführenden Flächen für eine Wasserturbine oder eine andere Wasserkraftmaschine mittels eines Gießverfahrens mit den folgenden Bauteilen: 51 mit einem Gießkern (8); 5.2 die Mantelfläche des Gießkernes (8) hat dieselbe Gestalt und Lage, wie die zu erzeugende wasserführende Fläche, oder hat gegenüber dieser ein geringes Untermaß; 5.3 der Gießkern (8) ist in Längsrichtung des zu erzeugenden Kanales in Längsabschnitte (8.1 , 8.2, 8.3) unterteilt; 5.4 die Längsabschnitte (8.1, 8.2, 8.3) sind miteinander verriegelbar.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 61 der Gießkern (8) ist hohl; 6.2 an den Hohlraum des Gießkerns (8) ist ein Druckmedium oder ein Unterdruckmedium anschließbar; 6.3 der Gießkern (8) ist nach dem Gießvorgang aus dem ausgeformten Kanal herausnehmbar.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkern (8) in Ringsegmente oder in Kreissegmente unterteilt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum gegenseitigen Verbinden der Längsabschnitte und/oder der Ringsegmente oder Kreissegmente vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkem (8) in radialer Richtung aufweitbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkern (8) wenigstens in seinem äußeren Bereich in radialer Richtung elastisch verformbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (14) des Gießkernes (8) aus einem Material besteht, das sich nach dem Gießvorgang von den wasserführenden Flächen der Gussmasse lösen lässt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11 , gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 12.1 der Gießkern (8) umfasst ein Skelett, das aus Rippen besteht; 122 die Zwischenräume zwischen den Rippen sind mit einer Füllmasse ausgefüllt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmasse wenigstens einen der folgenden Stoffe aufweist: Polymeraggregat, Zement, Kaolin, Gips, organische oder anorganische Schaumstoffe.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmasse als Platte 13 vorgefertigt oder in die Zwischenräume des Skelettes eingegossen wird, und dass sie am Skelett befestigt wird.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Skelett aus Aluminium, Kunststoff, glasfaserverstärktem Kunstharz oder einem gleichartigen Material geringen spezifischen Gewichtes und von einer Flexibilität gebildet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Skelett unter Umwelteinflüssen und unter Einfluss von Lösungsmitteln dimensionsstabil ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Skelett eine innere hülsenförmige Wand (21 ), Längsrippen (23) sowie Umfangsrippen (22) aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Längsrippen (23) und die Umfangsrippen (22) in radialer Richtung beidseits der hülsenförmigen Wand (21) erstrecken und damit innere (24) und äußere (25) Flanschteile bilden.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (13) zwischen äußeren Flanschteilen gehalten sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Flanschteile eine Umfangskante aufweist, die mit der Formfläche der Platten (13) bündig ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mechanische Befestigungseinrichtungen vorgesehen sind, die einander benachbarte innere Flanschteile miteinander verbinden.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einander benachbarten Umfangsrippen (22) und Längsrippen (23) Abstandhalter (32) vorgesehen sind.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abstandhalter (32) eine Umfangskante aufweist, dass ferner jede Umfangsrippe (22) und jede Längsrippe (23) eine Umfangskante aufweist, und dass sich die Umfangskanten der Abstandhalter (32) über die Umfangskanten der Umfangsrippen (22) und der Längsrippen (23) in radialer Richtung hinaus erstrecken.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (13) und die Umfangskanten der Abstandhalter (32) gemeinsam die Formfläche (14) für die wasserführenden Flächen des Kanales bilden.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen GießkernLängsabschnitte eine Arbeitsbohrung aufweisen, die durch alle Längsabschnitte hindurchläuft, und die an ein Druckmedium anschließbar ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (13) eine Dichte von zwischen 4 und 600 g/l aufweisen, vorzugsweise 500 g/l.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Querschnittsform und/oder Größe des Gießkernes (8) in seiner Längsrichtung verändert, z. B. von einer kreisrunden zu einer elliptischen Form, oder von einer elliptischen zu einer kreisrunden Form.
28. Verfahren zum Herstellen eines wasserführenden Kanales mit wasserführenden Flächen für eine Wasserturbine oder eine andere Wasserkraftmaschine mittels eines Gießverfahrens unter Verwendung eines Gießkerns gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27, mit den folgenden Verfahrensschritten: es werden eine Mehrzahl von GießkernLängsabschnitten bereitgestellt, deren jede ein flexibles Skelett umfasst, ferner Platten aus PolymeraggregatBeton, die mit dem Skelett verbunden sind; die Längsabschnitte werden in Reihe miteinander verbunden; der Gießkern (8) wird in Beton (99) eingegossen, und der Beton wird aushärten gelassen; die einzelnen GießkernLängsabschnitte werden voneinander gelöst und aus dem somit entstandenen wasserführenden Kanal entnommen.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen GießkernAbschnitte durch Bilden eines Formskelettes hergestellt werden, umfassend eine hülsenförmige Wand (21 ), ein Paar flanschartige Umfangsrippen (22) sowie flanschartige Längsrippen (23), wobei sich die Umfangsrippen und die Längsrippen in radialer Richtung beidseits der hülsenförmigen Wand erstrecken; es wird PolymeraggregatBeton auf die hülsenförmige Wand aufgesprüht, und die aufgesprühte Masse wird eingeebnet, wobei die flanschartigen Umfangsrippen und die flanschartigen Längsrippen als Führungen ausgenutzt werden, um eine glatte äußere Formfläche (14) zu bilden.
30. Verfahren nach Anspruch (29), dadurch gekennzeichnet, dass das gegenseitige Verbinden von GießkernLängsabschnitten mittels mechanischer Befestigungseinrichtungen vorgenommen wird, und das einander benachbarte flanschartige Umfangsrippen und einander benachbarte flanschartige Längsrippen auf der Innenseite der hülsenförmigen Wand (21) mit mechanischen Befestigungseinrichtungen verbunden werden.
31. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einander benachbarte GießkernLängsabschnitte Abstandshalter (32) eingefügt werden, und dass PolymeraggregatBeton aufgesprüht und die aufgesprühte Masse planiert wird, wobei die Abstandhalter (32) als Führungshilfen zum Erzielen einer glatten äußeren Formfläche ausgenutzt werden.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gießkern zum Steigern seiner Steifigkeit unter Innendruck gesetzt wird.
Description:
Wasserturbine, insbesondere Francisturbine

Die Erfindung betrifft das Gebiet der hydraulischen Maschinen, insbesondere der Wasserturbinen gemäß Francis-Bauart. Solche Turbinen umfassen als wesentliche Bauteile ein Laufrad, das eine Vielzahl von Laufschaufeln aufweist. Den Laufschaufeln sind im allgemeinen feststehende oder verstellbare Leitschaufeln vorgeschaltet. Das Laufrad weist im allgemeinen eine vertikale Welle auf, die mit einem Generator in Triebverbindung steht. Das Laufrad ist von einem Spiralgehäuse umgeben, das Wasser an das Laufrad abgibt - gegebenenfalls über die Leitschaufeln. An das Laufrad ist ein Saugrohr angeschlossen. Dieses weist einen vertikalen Abschnitt auf, gefolgt von einem Krümmer, an dem sich ein horizontaler Abschnitt anschließt.

Das genannte Spiralgehäuse wie auch das Saugrohr bestehen aus Stahl. Sie können aus einzelnen Blechen zusammengefügt, aber auch durch Gießen hergestellt werden.

US 5 108 671 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Saugrohres einer Wasserturbine. Dabei werden zahlreiche Tafeln hergestellt, deren jede einen Stahlrahmen umfasst, ausgegossen mit Beton. US 992 782, US 3 729 165, US 4 997 602 und US 5 032 197 betreffen das Herstellen von Metallformen zum Bilden von Hohlräumen innerhalb von Betonkonstruktionen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, womit sich wasserführende Kanäle mittels eines Form- oder

Gießverfahrens herstellen lassen. Dabei sollen die Herstellungskosten gering, und die Maßhaltigkeit der Kanäle hoch sein. Die wasserführenden Flächen sollen glatt und stufenlos sein.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Gießkern geschaffen. Die Mantelfläche des Gießkerns entspricht der wasserführenden Fläche des zu erzeugenden Strömungskanales, somit beispielsweise des Spiralgehäuses einer Francisturbine. Der Gießkern wird sodann in jener Position angeordnet, in welcher sich der wasserführende Kanal befinden soll. Der Gießkem ist in zwei oder mehrere Längsabschnitte unterteilt. Die Längsabschnitte werden vor dem Gießen zusammengefügt. Sie können miteinander verriegelt werden, beispielsweise dadurch, dass die Stirnseiten zweier benachbarter Abschnitte Klauen und Gegenklauen aufweisen, die nach Art eines Bajonettverschlusses ineinander greifen. Das Verriegeln geschieht durch Verdrehen der beiden einander benachbarten Abschnitte relativ zueinander, und das Entriegeln wiederum durch Verdrehen, jedoch in Gegenrichtung.

Der Gießkern wird sodann in Beton oder in eine andere aushärtbare Gussmasse eingegossen. Nach dem Aushärten der Gussmasse werden die Längsabschnitte des Gießkernes nacheinander aus dem dann entstandenen Kanal entnommen.

Die Längsabschnitte des Gießkernes können Hohlräume aufweisen, die nach dem Zusammenfügen der Längsabschnitte in leitender Verbindung miteinander stehen. Die Längsabschnitte können wenigstens im Bereich ihrer Mantelfläche aus einem Material gebildet werden, das unter Überdruck aufweitbar oder unter Unterdruck schrumpfbar ist. Als Material kommt beispielsweise Gummi oder ein ähnlich elastisches Material in Betracht, aber auch jegliches andere Material wie Stahl, beton, Kunststoff.

Vor dem Aushärten der Gussmasse kann ein Überdruck auf die Hohlräume der Längsabschnitte aufgebracht werden. Hierdurch werden die wasserführenden Flächen des Kanals verdichtet und die Rauigkeit vermindert. Ist die Gussmasse ausgehärtet, so kann ein Unterdruck auf die Hohlräume aufgebracht werden, so dass diese schrumpfen. Nach einem Entriegeln zweier einander benachbarter Längsabschnitte lassen sich auf diese Weise die einzelnen Gießkernabschnitte leicht aus dem dann erzeugten wasserführenden Kanal entnehmen. Ein wichtiger

Vorteil besteht darin, dass die Gießkerne wieder verwendbar sind, so dass eine Mehrzahl von gleichen oder ähnlichen wasserführenden Kanälen, beispielsweise Spiralgehäusen oder Saugrohren, mit ein- und demselben Gießkern hergestellt werden können. Auch ist es denkbar, bei entsprechendem modularen Aufbau Gießkerne aus Längsabschnitten herzustellen, die sich für verschiedene wasserführende Kanäle verwenden lassen.

Der erfindungsgemäße Gießkern ist, wie oben ausgeführt, aus einer Anzahl von Längsabschnitten zusammengefügt. Die einzelnen Längsabschnitte können ihrerseits wiederum aus zwei oder mehreren Teilen aufgebaut sein. Im allgemeinen wird der Gießkern einen kreisförmigen oder annähernd kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Er kann aber auch andere Querschnittformen haben, beispielsweise oval sein. Im Querschnitt gesehen kann der einzelne Längsabschnitt aus Kreissegmenten oder Ringsegmenten zusammengefügt sein.

Gemäß einem zweiten Gedanken der Erfindung ist der Gießkern aus einem Skelett aufgebaut, dessen Zwischenräume von einer Füllmasse ausgefüllt sind. Das Skelett umfasst beispielsweise Längsrippen, die sich in Längsrichtung des Gießkernes erstrecken, ferner Umfangsrippen, die in Ebenen liegen, welche gegen die Längsachse des Gießkerns geneigt sind.

Das Skelett kann eine leichte und gegebenenfalls flexible Konstruktion sein, beispielsweise aus Kunststoff oder glasfaserverstärktem Kunstharz. Die Felder, die von einander benachbarten Rippen gebildet sind, können ausgefüllt sein mit einem Füllstoff wie einem Polymer, einem Zement, oder einem Gemisch aus den genannten oder anderen Stoffen.

Die Erfindung sowie der Stand der Technik sind anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Wasserkraftanlage in einem Axialschnitt.

Figur 2 zeigt eine Francisturbine gemäß dem Stande der Technik in einem Axialschnitt.

Figur 3 zeigt zwei erfindungsgemäße, zusammengefügte und miteinander verriegelte Gießkernabschnitte.

Figur 4 zeigt eine Verriegelungsvorrichtung.

Figur 5 zeigt einen Gießkern gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einem Querschnitt.

Figur 6 zeigt in perspektivischer Darstellung einen erfindungsgemäßen

Gießkern in einer zweiten Ausführungsform (Skelettbauweise) im Stadium seines Entstehens.

Figur 7 zeigt ein Teil des Gießkernes gemäß Figur 6, wiederum in perspektivischer Darstellung.

Figur 8 zeigt den Gegenstand von Figur 6 im Ausschnitt, und zwar in einem achssenkrechten Schnitt.

Figur 9 zeigt den Gießkern gemäß Figur 6 in fertigem Zustand.

Die in Figur 1 gezeigte Wasserkraftanlage umfasst einen Generatorteil 1 sowie einen Turbinenteil 2. Beide Teile besitzen eine gemeinsame, vertikale Welle 5. Turbinenteil 2 umfasst eine Francisturbine mit einem Laufrad 4, einem Spiralgehäuse 6 und einem Saugrohr 7. Man erkennt ein Betonfundament 3, das den Turbinenteil 2 völlig umschließt. Die wasserführenden Flächen des Spiralgehäuses 6 wie auch des Saugrohres 7 sind aus Beton gebildet.

Im Gegensatz hierzu sind bei der konventionellen Francisturbine gemäß Figur 2 Spiralgehäuse 6 und Saugrohr 7 aus Stahl gebaut.

Figur 3 zeigt zwei Gießkern-Längsabschnitte 8.1 und 8.2. Diese dienen zum Herstellen des oberen Teiles des in Figur 1 gezeigten Saugrohres 7.

Längsabschnitt 8.1 ist kegelstumpfförmig, und Längsabschnitt 8.2 zylindrisch.

Die beiden Gießkern-Längsabschnitte 8.1 und 8.2 sind durch eine Verriegelungseinrichtung 9 miteinander verriegelbar. Aus Figur 4 erkennt man zwei Verriegelungsklauen 9.1 und 9.2. Jeweils eine dieser Klauen ist einem der Gießkern-Längsabschnitte 8.1 beziehungsweise 8.2 zugeordnet und hieran fixiert. Das Verriegeln beziehungsweise Entriegeln geschieht durch relatives Verdrehen der beiden Gießkern-Längsabschnitte 8.1 , 8.2.

Der zu erzeugende wasserführende Kanal - beispielsweise Spiralgehäuse oder Saugrohr - kann über seine Länge jeden beliebigen Querschnitt haben. So kann der kegelstumpfförmige Gießkern-Längsabschnitt 8.1 beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, der zylindrische Gießkern-Längsabschnitt 8.2 jedoch einen leicht elliptischen. In einem solchen Falle müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, um das zuvor beschriebene Verriegelungsprinzip mit den beiden Verriegelungsklauen 9.1 und 9.2 anwenden zu können. Mit diesem Zweck wird wenigstens einer der beiden Längsabschnitte, beispielsweise Abschnitt 8.2, aus zwei zueinander konzentrischen Körpern aufgebaut, nämlich einem inneren Körper 8.2.1 und einem ringförmigen äußeren Körper 8.2.2. Die Grenzfläche 8.2.3 zwischen diesen beiden Körpern ist ein Kreiszylinder. Die

Verriegelungsklauen 9.2 des Gießkern-Längsabschnittes 8.2 ist in diesem Falle am inneren Körper 8.2.1 des Gießkern-Längsabschnittes 8.2 fixiert. Der innere Körper 8.2.1 lässt sich frei um seine Längsachse verdrehen, was bedeutet, dass die Mantelfläche des äußeren Körpers 8.2.2 einen anderen Querschnitt als einen kreisförmigen Querschnitt haben kann. Im übrigen sind die beiden Körper 8.2.1 und 8.2.2 in axialer Richtung aneinander fixiert, so dass bei einem Verschieben in axialer Richtung beide Körper die Verschiebebewegung gemeinsam ausführen.

Die Darstellung gemäß Figur 5 zeigt einen Gießkern 8, der aus einem inneren Tragbalken 8.3 und einem äußeren Mantel 8.4 aufgebaut ist. Der Tragbalken 8.3 kann ein massiver Zylinder oder Vollzylinder sein. Er kann aus jeglichem Material bestehen, beispielsweise Stahl, Holz, Beton, Kunststoff. Er sollte eine gewisse Steifigkeit aufweisen. Im vorliegenden Falle besteht der Gießkern-Tragbalken jedoch aus einem Rohr. Dieses kann aus Stahl oder Kunststoff oder einem anderen Material bestehen. Zweckmäßigerweise besteht es aus einem Material von geringem spezifischem Gewicht. Das spezifische Gewicht könnte beispielsweise 1 /5 oder 1/10 oder noch weniger des spezifischen Gewichtes von Stahl betragen. Der Gießkernmantel 8.4 kann stramm und enganliegend auf dem Gießkern-Tragbalken 8.3 sitzen. Er kann aber auch lose aufgeschoben sein, so dass zwischen der Innenfläche des Mantels und der Außenfläche des Tragbalkens ein Ringraum verbleibt. Der Ringraum kann minimal sein, so dass sich die einander zugewandten Flächen von Tragbalken und Mantel praktisch berühren. Der Ringraum ist im vorliegenden Falle an ein Medium angeschlossen, siehe die Mediumleitung 8.4 und den Anschluss 8.5. Das Medium kann Luft oder eine Flüssigkeit sein. Es kann an eine Überdruckquelle oder an eine Unterdruckquelle angeschlossen sein - hier nicht dargestellt.

Der Gießkern-Mantel 8.4 kann von Fall zu Fall sehr unterschiedliche Wandstärken aufweisen. So kann er beispielsweise die Hälfte des Durchmessers des gesamten Gießkernes 8 einnehmen. Er kann aber auch vergleichsweise sehr dünn sein, beispielsweise nur 1/10 oder 1/20 oder noch weniger des gesamten Gießkern- Durchmessers. Ist der Gießkern-Tragbalken 8.3 als Rohr ausgeführt, so wie hier dargestellt, so ist das mechanische Verbinden zweier einander benachbarter Gießkernabschnitte sehr einfach. Die Rohre 8.3 zweier einander benachbarter Gießkern-Abschnitte 8.1 und 8.2 können beispielsweise teleskopartig ineinander gesteckt werden. Ein gegenseitiges Verriegeln, falls notwendig, lässt sich auch hier wiederum z. B. mit einem Bajonettverschluss vornehmen.

Wesentlich ist, dass der Gießkern 8 aus einzelnen Längsabschnitten aufgebaut ist, die zusammengefügt und miteinander verriegelt werden.

Die Ausführungsform gemäß Figur 5 ist besonders interessant. Der Durchmesser des Gießkern-Mantels 8.4 kann nämlich im Ausgangszustand etwas kleiner sein, als die lichte Weite des zu erzeugenden Kanals. Das Erzeugen des Kanales verläuft sodann wie folgt: Der Gießkern wird komplett aufgebaut, indem seine einzelnen Längsabschnitte zusammengefügt und miteinander verriegelt werden. Der Gießkern wird genau in jene Position gebracht, die der zu erzeugende Kanal einnehmen wird. Sodann wird der Gießkern in die Gussmasse eingebettet, beispielsweise in Beton. Nach einer gewissen Zeitspanne, das heißt beim beginnenden Aushärten der Gussmasse, werden die einzelnen Gießkern- Längsabschnitte 8.1 , 8.2 und so weiter mit einem gewissen Innendruck beaufschlagt. Hierdurch wird der Kanal in statu nascendi geringfügig aufgeweitet. Dies hat zur Folge, dass die wasserführenden Flächen des Kanales verdichtet und zugleich geglättet werden, was später den Strömungswiderstand in günstiger Weise verringert.

Sodann wird der Überdruck wieder weggenommen, worauf sich der Gießkem- Mantel 8.4 entsprechend zusammenzieht und dem gemäß gegenüber der lichten Weite des Kanales Untermaß hat. Nunmehr lassen sich die einzelnen Gießkern- Längsabschnitte 8.1 , 8.2 und so weiter mühelos aus dem entstandenen Kanal herausziehen, nachdem vorher die gegenseitige Verriegelung zwischen einander benachbarten Längsabschnitten aufgehoben wurde, beispielsweise durch Verdrehen eines Abschnittes um seine Längsachse.

In gewissen Fällen kann der Gießkern-Tragbalken 8.3 auch entfallen. Auch hier könnte mit einem unter Überdruck stehenden Medium zum Zwecke des Aufweitens des Gießkern-Mantels 8.4 gearbeitet werden.

Die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele könnten als „erstes Lösungsprinzip" bezeichnet werden. Dieses zeichnet sich durch große Einfachheit aus.

Ein zweites Lösungsprinzip soll im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 6 bis 9 beschrieben werden. Gemäß dem zweiten Lösungsprinzip ist der Gießkern aus einem Skelett aufgebaut, umfassend Längsrippen, die sich in Längsrichtung des betreffenden Gießkern-Längsabschnittes erstrecken, sowie Umfangsrippen, die in Umfangsrichtung des Gießkern-Längsabschnittes verlaufen.

Figur 9 zeigt einen kompletten Gießkern 8. Dieser ist zusammengefügt aus einer Anzahl von Gießkern-Längsabschnitten 8.1 , 8.2, 8.3. Der komplette Gießkern 8 wird - wie zuvor beschrieben - in Beton eingegossen, so dass er von Beton 99 vollständig umschlossen ist - siehe Figur 8. Nach dem Aushärten werden die Gießkern-Längsabschnitte 8.1 und so weiter auseinandergenommen und einzeln aus dem erzeugten Kanal entfernt.

Jeder Gießkern-Längsabschnitt 8.1, 8.2, 8.3 umfasst ein Skelett 12 - siehe Figur 6 - sowie eine Platte oder Tafel 13 - siehe die Figuren 7 und 8. Das Skelett beziehungsweise dessen Rippen besteht aus relativ leichtem, dauerhaftem, flexiblem Material, beispielsweise glasfaserverstärktem Kunstharz, Epoxy, Kunststoff oder dergleichen. Die einzelnen Platten 13 hingegen sind im vorliegenden Falle aus einem Polymer, aus Beton, oder aus einem Gemisch hieraus oder aus anderer Füllmasse aufgebaut.

Das Skelett 12 weist eine innere hülsenförmige Wand 21 auf - siehe beispielsweise Figur 6, ferner zwei oder mehrere Ringflansche 22, die man als Umfangsrippen des Skelettes bezeichnen könnte, und eine Anzahl von Längsflanschen 23, die man als Längsrippen bezeichnen könnte. Die Kombination der genannten Bauteile hat eine tablettartige Konfiguration mit konvexem Boden und stehenden Seitenwänden. Die Ringflansche 22 und die Längsflansche 23 umfassen innere Flanschbereiche 24 und äußere Flanschbereiche 25 - siehe

Figur 8. Die äußeren Flanschbereich 25 erstrecken sich von der inneren hülsenförmigen Wand 21 nach außen und bilden Seitenflächen des Skeletts 12. Die inneren Flanschbereiche 24 erstrecken sich von der inneren hülsenförmigen Wand 21 nach innen in eine Arbeitsbohrung 17 des Gießkerns 10, gebildet aus den zahlreichen Gießkem-Längsabschnitten. Die inneren Flanschbereich 24 enthalten Mittel zum Anschließen der Gießkern-Längsabschnitte 8.1, 8.2 und so weiter aneinander. Dabei handelt es sich um eine mechanische Befestigungseinrichtung 31 in Gestalt von Schrauben und Muttern. Die Schrauben sind durch Bohrungen 27 in den inneren Flanschbereichen 24 hindurchgeführt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine Bohrung 27 als Langloch ausgebildet, um ein gegenseitiges Justieren der Gießkem-Längsabschnitte zu ermöglichen. Das Skelett 12 umfasst eine Platte 13 aus einem Polymer-Beton- Aggregat und ist mit dieser Platte fe,st verbunden. Die Außenfläche der Platte 13 verläuft bündig mit den Umfangskanten 26 der Ringflansche 22 und der Längsflansche 23. Als Betonmaterial der Platte 13 ist ein Material geringer Dichte und geringer Druckfestigkeit sowie gesteigerter Flexibilität und hoher Elastizität vorgesehen, verglichen mit dem üblichen Beton. Das verwendete Polymer-Betonoder Zementaggregat ist aufgebaut aus leichtgewichtigen Polymer- oder Polymerschaumperlen oder ähnlichen Partikeln geringen Gewichtes und niedriger Dichte. Ein bestimmtes Quantum der Masse kann beispielsweise die folgenden Bestandteile umfassen: 300 kg Zement, 150 kg Sand, 150 kg Wasser und 7 kg eines Bindemittels. Hieraus ergibt sich ein Produkt, das ein Dichteäquivalent von etwa 50 % Wasser oder etwa 500 g/l aufweist sowie ein Druckfestigkeit von etwa 20 % üblichen Betons. Der ausgehärtete Beton ist wesentlich leichter, als üblicher Beton. Das Material weist ein spezifisches Gewicht wie Holz auf, hat eine gewisse Flexibilität und Elastizität aufgrund der Anwesenheit von Polystiren in Gestalt von Partikeln. Auch kann ein Drahtgeflecht 15 in die Tafel 13 eingebettet sein, selbstverständlich auch andere Verstärkungsmittel wie ein Gewebe oder ein Gelege aus Drähten.

Die Gesamtabmessungen des einzelnen Gießkern-Längsabschnittes 8.1 , 8.2 und so weiter hängen von der Größe und der Gestalt des zu schaffenden Kanales ab.

Die maximalen Abmessungen eines Gießkern-Längsabschnittes sollten jedoch derart beschränkt sein, dass dessen Gewicht nicht mehr als 40 kg ist, so dass es zwei Mann leicht handhaben können, insbesondere beim Zusammenfügen und Montieren zu einem einzigen Gießkern 8. Die Umfangskanten 26 der Ringflansche 22 und der Längsflansche 23 sowie die Umfangskanten 33 von

Abstandselementen 32 zwischen einander benachbarten Flanschen 22 und 23 definieren die gewünschte Krümmung der Außenfläche 14 des Gießkerns 8. Je stärker die Außenfläche 14 gekrümmt ist, umso dichter wird man die Flansche 22 und 23 nebeneinander legen.

Die Abstandshalter 32 - siehe Figur 8 - bestehen am besten aus ähnlichem Material wie das Skelett 12. Die Abstandshalter 32 werden zwischen einander benachbarte Paare von Ringflanschen 22 und einander benachbarte Paare von Längsflanschen 23 eingefügt. Dabei erstrecken sich die Umfangskanten 33 der Abstandshalter 32 über die Umfangskanten 26 der Flansche 22 und 23 hinaus. Bei dieser Konstruktion dienen die Umfangskanten 23 der Abstandshalter 32 als Führungen zum Bilden der Außenfläche oder Mantelfläche 14 der einzelnen Polymer-Beton-Platte 13.

Sind die Gießkern-Längsabschnitte 8.1 , 8.2 und so weiter in Umfangsrichtung wie auch in Längsrichtung zusammengefügt und miteinander verriegelt, so entsteht der in Figur 6 gezeigte Längsabschnitt. Das Bilden dieses Längsabschnittes kann an Ort und Stelle oder an einem anderen Ort vorgenommen werden. Auf die äußere Fläche einer Tafel 13 wird am besten eine glatte Schicht 16 aufgebracht, um eine entsprechend glatte, wasserführende Fläche des zu erzeugenden

Kanales zu schaffen. Eine solche Glanzschicht besteht am besten aus einem Gemisch von Acrylharz, Zement sowie feinem Sand. Andere Materialien wie Polyurethan, Epoxy können ebenfalls als Glanzschicht 16 verwendet werden. Die einzelnen, miteinander verbundenen Längsabschnitte 8.1 , 8.2 und so weiter bilden sodann den kompletten Gießkern 8.

Gießkern 8 ist derart aufgebaut, dass er nach seiner Montage unter Druck gesetzt und in gewisser Weise aufgeblasen werden kann. Hiermit wird dem noch feuchten Beton ein gewisser Druck entgegengesetzt, um dichte und glatte Formflächen zu erzeugen. Wie in Figur 9 gezeigt, ist die Arbeitsbohrung 17 durch eine pneumatische Dichtung 41 abgesperrt. Eine Druckmediumquelle 42 leitet Druckmedium in den Innenraum des Gießkernes 8.

Im folgenden soll das Verfahren des Aufbaus des Gießkernes, des Montierens und das Erzeugen eines Hohlraumes oder eines Kanales beschrieben werden.

Um das Skelett 12 aufzubauen, wird eine gekrümmte, im wesentlichen konusförmige Blechmatrix hergestellt, deren Streben es erlauben, eine Krümmung zu variieren. Die innere hülsenförmige Wand 21 sowie die Flansche 22 und 23 werden auf der Matrix aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder ähnlichem Material geformt, und zwar zu einer Stärke von etwa 1 bis 2 cm. In den inneren Flanschbereichen 24 werden die genannten Bohrungen 27 eingebracht. Sobald alle Skelettteile (Gießkern-Längsabschnitte) 8.1 , 8.2 und so weiter hergestellt sind, wird eine Werkstattmontage durchgeführt, um die Toleranzen zu erfassen und eine Justierung der Abstandselemente 32 vorzunehmen, welche ihrerseits die Formfläche 14 bilden. Nach einer Überprüfung der Maße werden sämtliche

Skelettelemente 12 sorgfältig markiert, um ein richtiges Wiedermontieren an Ort und Stelle zu gewährleisten.

Die Skelettteile 12 werden an Ort und Stelle wieder montiert, ausgerichtet und ausgemessen, um das genaue Positionieren der Abstandsumfangskanten 33 sicherzustellen. Es werden Verstärkungselemente 15 an den Skelettteilen 12 fixiert. Sodann wird ein Polymer-Beton-Gemisch erzeugt, um das Skelett 12 auszugießen, beispielsweise durch Aufsprühen. Die Polymer-Beton-Masse ist relativ viskos, um ein Ausformen der Platten 13 zu erleichtern. Die nasse Polymer- Beton-Masse wird manuell aufgebracht, wobei vorgeformte Lineale verwendet werden, um die gewünschte Konfiguration der Formfläche 14 zu bilden. Dabei dienen die Umfangskanten 33 eines jeden Skelettes 12 als Führung. Da jedes

Skelett 12 seinen eigenen Satz von Umfangskanten 3 aufweist und vom benachbarten Gießkern-Längsabschnitt durch die Flansche 22 und 23 getrennt ist, können die Platten 13 einzeln fertiggestellt werden. Hiermit wird sichergestellt, dass die äußere Fläche einer jeden Platte 13 maßgenau ist. Nach ausreichendem Aushärten der Masse der Platten 13, üblicherweise ein voller Tag, wird eine Glanzschicht 16 aufgebracht, beispielsweise durch Aufbürsten. Nach dem Aushärten der Glanzschicht 16 - im allgemeinen mehrere Tage - werden gegebenenfalls noch Nacharbeiten an der Formfläche 14 vorgenommen. Vor dem Vergießen von Beton zum Erzeugen der Betonstruktur 99 kann auf die Glanzschicht 16 ein Entformmittel aufgebracht werden, um ein leichtes Herausnehmen des Gießkemes nach vollendetem Guss zu ermöglichen.

Der komplette, montierte Gießkern wird sodann unter Druck gesetzt und die Formfläche 14 vermessen, um sicherzustellen, dass sie die richtigen Abmessungen hat. Gegebenenfalls werden Verstärkungsstäbe für die

Betonkonstruktion 99 positioniert. Sodann wird der flüssige Beton vergossen, um den Gießkern 8 einzubetten. Gegebenenfalls wird ein leichter Druck aufgebracht, um ein Aufweiten des Gießkernes 8 zu erzielen. Dabei können wenige Millimeter Aufweitung in radialer Richtung ausreichen, beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 mm. Bei einer üblichen Anlage kann die Betonkonstruktion 99 vier Meter stark sein. Sie wird lagenweise vergossen.

Sobald der Beton hinreichend ausgehärtet ist, wird der Druck vom Gießkern 8 entlassen, die Längsabschnitte des Gießkernes werden voneinander entriegelt und entfernt. Aufgrund dieser Druckentlastung und aufgrund der geringfügigen Flexibilität der einzelnen Längsabschnitte lassen sich diese durch die Arbeitsbohrung 17 einzeln herausziehen. Die Längsabschnitte können sodann gereinigt, inspiziert und gegebenenfalls repariert werden. Sie lassen sich für ähnliche Gießvorgänge wiederverwenden.

Die Einzelteile des Gießkerns, beispielsweise einander benachbarte Gießkern- Längsabschnitte, können auch durch andere als mechanische Mittel

vorrübergehend für die Zwecke des Durchführens des Gießprozesses miteinander verbunden werden. So kommen beispielsweise Magnete in Betracht, die in den stirnseitigen Enden einander benachbarter Gießkern-Längsabschnitte eingelassen werden.

Die folgenden, sich aus der Erfindung ergebenden Vorteile sollen nochmals im folgenden herausgestellt werden:

es lassen sich Kanäle mit wasserführenden Flächen besonders geringer Rauhigkeit herstellen die wasserführenden Flächen können einen völlig stetigen Verlauf aufweisen, d. h. ohne Kanten oder Ecken oder Sprungstellen die Erfindung lässt sich anwenden bei druck- und saugseitiger Wasserführung bei Wasserturbinen, Pumpen und Pumpturbinen - die Querschnittsform und/oder Querschnittgröße des Strömungskanales lassen sich über den Strömungsweg ändern, beispielsweise von kreisrund zu elliptisch, von elliptisch zu kreisrund die Querschnittsform lässt sich im Verlaufes des Strömungsweges von einer horizontalen zu einer vertikalen Ellipsenform ändern - die Querschnittsform und/oder -große lassen sich im Hinblick auf eine

Optimierung des Wirkungsgrades verändern, beispielsweise im Saugrohr zur Vermeidung von Sekundärströmungen ungeachtet der Gestaltung von strömungsführenden Kanälen aus Beton oder einer anderen Form- und aushärtbaren Masse lassen sich auch Bauteile aus Stahl oder anderen Materialien verwenden und in die Masse integrieren, beispielsweise Sporne aus Stahl