Viktor Kaplan und seine bahnbrechenden Erfindungen – Zum Andenken an das 100-jährige Jubiläum der Patenteinreichung
Anlässlich des 100-jährigen Jubiläums der Kaplan-Turbine wird ein kurzer Abriss des Werde¬gangs von Viktor Kaplan gegeben, und auf die Bedeutung dieser Turbinenbauart, der Entdeckung der Kavitation in Wasserturbinen sowie des Kaplan‘schen Konstruktionsverfahrens für alle Strömungsmaschinen wird eingegangen. Moderne Berechnungsverfahren für Kavita¬tion werden angerissen.
Die Kaplan-Turbine stellt eine der drei Hauptbauarten der Turbinenbranche dar neben der Pelton- und der Francis-Turbine. Etwa ein Drittel aller gebauten Turbinen weltweit sind Kaplan-Turbinen, sie erzeugen ca. 10 % der weltweiten Wasserkraft. Die hohe, auch wirtschaftliche Bedeutung Viktor Kaplans und seiner Erfindung wurde vielfach gewürdigt, nicht zuletzt zierte sein Konterfei in den 1970er und 1980er Jahren den damaligen Tausend-Schilling-Schein in Österreich.
Mehr noch als „nur" für große Durchflüsse mit niedrigen Fallhöhen ist die Kaplan-Turbine für stark veränderliche Fallhöhen und Durchflüsse geeignet, also für Charakteristika, wie sie gerade bei Laufkraftwerken an Flüssen mit ihren typischen Abflusskurven auftreten. Ohne Viktor Kaplans Turbine könnten Flusskraftwerke nicht vernünftig ausgerüstet und betrieben werden, andere ältere Versuche, z. B. die doppelflutige Francis-Turbine, blieben im Vergleich nur Stückwerk. Die spezifische Schnellläufigkeit der Kaplan-Maschine beginnt bei ca. nq = 100 min-1, bei Fallhöhen unter ca. 80 m (mit Spiralbeaufschlagung) und setzt sich fort bis hinunter zu Fallhöhen von ca. 20 m und niedriger, dann mit der Rohrturbine als typischer Vertreterin. Aufgrund der Doppelregelung gemäß seinem 1913er Patent mit verstellbaren Leitschaufeln (letztere wurden schon sehr viel früher von James B. Francis erfunden und in dem Kaplan-Patent auch explizit angesprochen) und den verstellbaren Laufschaufeln als seiner eigentlichen großartigen Erfindung kann die Kaplan-Turbine einen außerordentlich großen Fahrbereich von dem maximalen Durchfluss (bei ca. 125 % des Optimaldurchflusses) bis herunter zu ca. 25 % des optimalen mit nur ganz geringen Wirkungsgradeinbußen bei gleichzeitig weitgehender Kavitationssicherheit bearbeiten. Ein ähnlich weites Arbeitsgebiet kann nur die Pelton-Turbine abdecken, die aber bekanntlich als Freistrahlturbine auf einem vollkommen anderen Prinzip basiert.
Autor:
o. Univ.-Prof. Dr.-Ing. Helmut Jaberg
| Copyright: | © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH | |
| Quelle: | Wasserwirtschaft 06/2014 (Juni 2014) | |
| Seiten: | 6 | |
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