Pelton-Turbine

Wenn man heute von einer Freistrahlturbine spricht, meint man in der Regel die Pelton-Turbine, benannt nach dessen Erfinder Lester Allan Pelton. Eingesetzt wird die Pelton-Turbine vor allem bei großen Fallhöhen. Obwohl dadurch ein sehr hoher Druck im Zulaufrohr herrscht, gehört die Pelton-Turbine zu den Gleichdruckturbinen. Das liegt daran, dass der hohe Druck im Fallrohr am Düsenaustritt in einen Strahl mit hoher Geschwindigkeit (mehrere hundert km/h sind realistisch) umgesetzt wird. Der Wasserstrahl trifft dabei unter Atmosphärendruck auf die becherförmigen Doppelschaufeln. Das bedeutet, dass der Eintrittsdruck auf dem Laufrad gleich dem Austrittsdruck ist.

Das Exponat des VEAG Wasserkraftmuseums Ziegenrück/Thüringen ist zwar beschädigt, zeigt aber sehr anschaulich den Aufbau des Schaufelrades einer Pelton-Turbine.

Das Exponat des VEAG Wasserkraftmuseums Ziegenrück/Thüringen ist zwar beschädigt, zeigt aber sehr anschaulich den Aufbau des Schaufelrades einer Pelton-Turbine.

Charakteristisch für die Pelton-Turbine ist die spezielle Form der Schaufeln. Sie werden als Doppelschaufeln ausgeführt. Ein Mittelsteg im Schaufelpaar trennt den Strahl in zwei Hälften, die in den Schaufeln nach beiden Seiten abgelenkt werden. So wird die Energie des Wasserstrahls zwar vollkommen auf die Schaufeln übertragen, jedoch das Risiko der Oberflächenzerstörung durch Kavitation erheblich reduziert. Als Kavitation bezeichnet man den zerstörerischen Effekt, der durch zerplatzen (implodieren) winziger Luftbläschen in hydraulischen Anlagen entsteht.

Um den Verschleiß weiter zu minimieren, muss der Anteil des in natürlichen Gewässern transportierten feinen Sandes so gering wie möglich gehalten werden. Die Pelton-Turbine kommt in der Regel an Standorten mit sehr hohem Gefälle zum Einsatz. Bevor das Wasser im Druckrohr den Weg ins Tal zur Turbine findet, wird es im Staubecken beruhigt, damit sich Schwebstoffe absenken können. Da dies nicht zu 100% ausgeschlossen werden kann, müssen die Turbinen regelmäßig überprüft und gewartet werden.

Der Aufbau der Pelton-Turbine kann – auf das Wesentliche beschränkt – folgendermaßen beschrieben werden: Aus dem Druckrohr zweigen die Düsenzuleitungen ab, die zur Düse bzw. zu den Düsen der Turbine führen. Die Düsen können mit einer Nadel, die über eine Spindel verschoben wird, geöffnet und geschlossen werden. Vor den Düsen werden so genannte Strahlumlenker angebracht. Deren Aufgabe ist das Ablenken des Wasserstrahls vor dem Abschalten der Turbine. Ein plötzlicher Stopp des Wasserstrahls durch rasches Schließen der Düsen könnte zu einem Druckstoß in der Druckrohrleitung und deren Beschädigung führen.

(rs/01-2016)