Pelton-Turbine: System Erlach
Die Pelton-Turbine System Erlach hat bis zu sechs Düsen an horizontaler Welle. Das bringt mehr Leistung je Maschine, kleinere Bauteile und guten Betrieb auch bei wenig Wasser. Erfunden hat sie Josef Erlach.
Die Pelton-Turbine: Aus Fallhöhe wird ein schneller Strahl
Düse, Strahl, Laufrad
Becher im Schnitt
Eigene Schemazeichnung.
Die Pelton-Turbine, oft auch Peltonturbine geschrieben, ist eine Wasserturbine für große Fallhöhen. Das Wasser kommt durch eine Druckleitung vom Berg. In der Düse wird sein Druck fast vollständig in Geschwindigkeit verwandelt. Der Strahl trifft die Becher am Rand eines Laufrads, wird geteilt und umgelenkt und gibt dabei fast seine ganze Energie ab. Erfunden hat die Turbine Lester Allan Pelton, sein Patent stammt von 1880.
Wie Düse, Strahl und Becher zusammenarbeiten, steht unter Pelton-Turbine Funktionsweise. Wie man von Fallhöhe und Wassermenge zur Maschine kommt, steht unter Pelton-Turbine Auslegung.
Pelton-Turbine und System Erlach: der Unterschied
Das System Erlach ist eine bestimmte Pelton-Turbine: Die Welle ist horizontal, und bis zu sechs Düsen sitzen rund um das Laufrad. Düse, Strahl und Becher arbeiten wie bei jeder Pelton-Turbine. Anders sind das Gehäuse und, je nach Wahl, der Zulauf.
| Merkmal | Pelton-Turbine, herkömmlich | Pelton-Turbine System Erlach |
|---|---|---|
| Lage der Welle | horizontal mit einer oder zwei Düsen, vertikal mit vier bis sechs | horizontal mit zwei bis sechs Düsen |
| Spritzwasser | fällt frei ins Gehäuse; bei vielen Düsen an horizontaler Welle fällt ein Teil auf das Laufrad zurück | zwei Leitringe fangen es auf und führen es zum Auslauf |
| Abstand der Düsen | horizontal mit drei Düsen nur 60 bis 70 Grad | frei wählbar, mit drei Düsen 120 Grad |
| Zulauf | Ringverteiler: jede Düse hat einen anderen Zulauf | Ringverteiler oder axialer Zulauf mit gleichen Rohren zu allen Düsen |
| Luft im Gehäuse | braucht eine gute Belüftung | Gehäuse schirmt das Laufrad ab und braucht deutlich weniger Luft |
Beleg: J. M. Erlach, New Pelton Concept, Viennahydro 2012, Full Paper, Abschnitt 1 bis 3; Faltblatt zur Viennahydro, 22. November 2012.
Pelton-Turbine, herkömmlich: Spritzwasser fällt auf das Laufrad zurück
Das Wasser, das die Becher verlässt, trägt noch etwa zwei bis vier Prozent der Energie des Strahls. Es spritzt auseinander und reißt viel Luft mit. Das Laufrad saugt selbst Luft an und kann dabei Schaum zurück in die Becher ziehen.
Bei einer oder zwei Düsen an horizontaler Welle läuft das Wasser nach unten ab. Bei mehr Düsen gelangt ein Teil nach oben, prallt am Gehäuse ab und fällt auf das Laufrad. Deshalb hat man Maschinen mit vier bis sechs Düsen bisher vertikal gebaut. Mehr dazu unter Pelton-Turbine horizontal.
Beleg: J. M. Erlach, New Pelton Concept, Viennahydro 2012, Full Paper, Abschnitt 1 und 2.2.
System Erlach, Lösung Leitringe: Zwei Ringe führen das Wasser ab
Josef Erlach ging von der vertikalen Maschine mit sechs Düsen aus und drehte sie um 90 Grad in die Horizontale. Damit das Spritzwasser das Laufrad nicht mehr trifft, setzte er in einem bestimmten Abstand einen Leitring. Dieser äußere Ring folgt der Hauptrichtung des Spritzwassers. Ein zweiter, innerer Ring bündelt Wasser und Schaum so, dass das Laufrad geschützt bleibt.
Ohne Leitringe
Mit Leitringen
Eigene Schemazeichnung nach J. M. Erlach, New Pelton Concept, Viennahydro 2012, Fig. 3, und dem Faltblatt von 2012, Fig. 2.
Im abfließenden Wasser steckt noch Bewegung. Es braucht deshalb wenig Platz, und das Gehäuse bleibt klein. Zusätzliche Bleche gegen Spritzwasser und Schaum sind nicht nötig.
Beleg: Viennahydro 2012, Full Paper, Abschnitt 2.3 und 3.1, Fig. 3; Patent EP 1 828 596 B1.
System Erlach, sechs Düsen horizontal: Die Düsen sitzen rund um das Laufrad, auch oben
Weil das Wasser geführt wird, können die Düsen überall am Umfang sitzen, auch oben. Ihr Abstand folgt nur noch dem, was das Laufrad verlangt. Eine Maschine mit drei Düsen kann 120 Grad zwischen den Düsen haben statt 60 bis 70. Horizontale Maschinen mit bis zu sechs Düsen werden möglich.
Das Gehäuse ist für alle Anordnungen von zwei bis sechs Düsen gleich aufgebaut.
Beleg: Viennahydro 2012, Full Paper, Abschnitt 2.5 und 3.2; Faltblatt zur Viennahydro 2012.
System Erlach, abgeschirmtes Gehäuse: weniger Luft, weniger Schaum
Eine herkömmliche Pelton-Turbine braucht eine gute Belüftung. Das Faltblatt von 2012 beschreibt das neue Gehäuse als geschlossenes System: Die Leitringe schirmen das Laufrad ab, die Maschine braucht deutlich weniger Luft, und das abfließende Wasser schäumt sichtbar weniger. Geschlossen heißt hier abgeschirmt, nicht druckdicht.
System Erlach, axialer Zulauf: eine zweite Erfindung, als Option
Nachdem das Spritzwasser beherrscht war, kam eine zweite Idee dazu: ein Zulauf in der Achse der Maschine, mit gleichen Rohren zu allen Düsen. Das Gehäuse mit den Leitringen arbeitet mit beiden Bauarten, mit dem herkömmlichen Ringverteiler und mit dem axialen Zulauf. Beide zeigt die Seite Pelton-Turbine Verteilrohr.
Beleg: Viennahydro 2012, Full Paper, Abschnitt 2.4 und 3.2; Patent EP 2 035 689 B1, Erfinder Josef Erlach und Thomas Staubli.
Nutzen des Systems Erlach: mehr Leistung je Maschine, kleinere Bauteile
- Leistungsdichte. Bis zu sechs Strahlen je Maschine statt zwei oder drei.
- Kosten. Bei gleicher Fallhöhe und Wassermenge lässt sich eine höhere Drehzahl wählen. Laufrad und Generator werden kleiner, das Gebäude auch.
- Volllast. Der Modellversuch zeigt bei Volllast eine klare Verbesserung gegenüber der vertikalen Maschine.
- Teillast. Der Vortrag von 2012 nennt eine flache Kennlinie und guten Betrieb bis hinunter zu 5 Prozent der Wassermenge. Mehr unter Pelton-Turbine Wirkungsgrad.
- Horizontale Welle. Alle Vorteile der horizontalen Bauart bleiben erhalten.
Beleg: Viennahydro 2012, Full Paper, Abschnitt 3.1; Faltblatt zur Viennahydro 2012.
System Erlach im Modellversuch: gemessen an der Hochschule Luzern
Die Maschine lief ab 2008 als Modell auf dem Prüfstand der Hochschule Luzern, unter Prof. Thomas Staubli. Vorversuche hatte es an der Universität Stuttgart gegeben. Wer gemessen hat und wer die Arbeit zitiert, steht unter Pelton-Turbine Forschung.
Beleg: Hochschule Luzern, Peltonturbinen-Prüfstand (horizontalachsig).
Herkunft des Systems Erlach: angemeldet 2004 und 2006, im Kraftwerk seit 2022
Das Prinzip, mit dem eine horizontale Pelton-Turbine sechs Düsen verträgt, geht auf Josef Erlach zurück. Er hat es 2004 und 2006 zum Patent angemeldet; in den Patentschriften heißt die Maschine Peltonturbine. Es wurde lizenziert, weiterentwickelt und 2022 erstmals in ein Kraftwerk gebaut. Die einzelnen Schritte mit ihren Belegen stehen unter Pelton-Turbine Geschichte.
Wo die Bauart heute läuft und wo sie geplant ist, steht unter Pelton-Turbine Kraftwerke. Wer sie baut, steht unter Pelton-Turbine Hersteller.
Pelton-Turbine System Erlach: alle Seiten in drei Ästen
01 Pelton-Grundlagen. Wie eine Pelton-Turbine arbeitet: Düse, Strahl, Becher, Gehäuse.
- Pelton-Turbine Funktionsweise
- Düse, Strahl, Becher: wie aus Fallhöhe Drehung wird.
02 Pelton-Auslegung. Eine Pelton-Turbine auslegen: von Fallhöhe und Wassermenge zur Maschine in dreizehn Schritten, mit Rechner.
- Pelton-Turbine Auslegung
- Von Fallhöhe und Wassermenge zur Pelton-Turbine in dreizehn Schritten: Strahl, Laufrad, Drehzahl, Generator, Becher, Gehäuse. Mit Rechner.
- Pelton-Turbine Düse
- Die Fallhöhe bestimmt, wie schnell der Strahl ist. Die Wassermenge bestimmt, wie dick er wird.
- Pelton-Turbine spezifische Drehzahl
- Die Kennzahl, die sagt, wie dick ein Strahl im Verhältnis zum Laufrad sein darf.
- Pelton-Turbine horizontal
- Bis zu sechs Düsen an horizontaler Welle: warum man das Wasser verteilt und warum eine Pelton-Turbine mit vielen Düsen sonst vertikal gebaut wird.
- Pelton-Turbine Verteilrohr
- Ein Rohr in der Mitte, gleiche Wege zu allen Düsen. Was die Verteilleitung einer Pelton-Turbine tut, woran man eine gute erkennt und welche zwei Bauarten es gibt.
- Pelton-Turbine Wirkungsgrad
- Sechs Düsen zum Abschalten an horizontaler Welle: warum der Wirkungsgrad bei wenig Wasser langsamer fällt.
03 Pelton-Turbine System Erlach. Die horizontale Pelton-Turbine mit bis zu sechs Düsen: die Erfindung, ihre Geschichte und ihre Belege.
- Pelton-Turbine Kraftwerke
- Wo die horizontale Pelton-Turbine mit sechs Düsen heute läuft und wo sie geplant ist.
- Pelton-Turbine Hersteller
- Wer mit Josef Erlach an der horizontalen Pelton-Turbine mit bis zu sechs Düsen gearbeitet hat und heute arbeitet.
- Pelton-Turbine Geschichte
- Von der ersten Anmeldung 2004 bis zur ersten Maschine im Kraftwerk 2022, mit Beleg je Schritt.
- Pelton-Turbine Patente
- Jede Patentfamilie mit Nummer, Erfindern, Priorität und heutigem Rechtsstand.
- Pelton-Turbine Forschung
- Modellversuch, Rechnungen an Hochschulen und die Arbeiten, die sich auf Erlach berufen.
- System Erlach in der Presse
- Was Tagespresse, Fachpresse und Forschung seit 2011 über das System Erlach geschrieben haben.
- Josef Erlach
- Lebenslauf, Werke und Auszeichnungen von Josef Erlach, dazu Philipp Erlach.
Josef Erlach und Philipp Erlach: Erfinder und Geschäftsführer
Josef Erlach ist Maschinenbautechniker mit dem Schwerpunkt Pelton-Turbinen. Nach Stationen bei Escher Wyss, Sulzer Escher Wyss, VA Tech Escher Wyss und Andritz Hydro und rund 25 Jahren Arbeit an den Normen für Wasserturbinen entwickelte er die Pelton-Turbine System Erlach. Sechs Patentfamilien zur Pelton-Turbine gehen auf ihn zurück, fünf davon zum System Erlach. IEC 1906 Award 2010, Hidroenergia 2014 Innovation Award. Der Lebenslauf steht unter Josef Erlach.
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Philipp Erlach ist Geschäftsführer der Erlach & Erlach GmbH, Miterfinder der Pelton-Turbine mit Saugstutzen und Mitautor der Veröffentlichungen von 2014, 2016 und 2026.
System Erlach, Veröffentlichungen: Vorträge 2012 und 2014, Aufsatz 2016, Beitrag 2026
- 2026
- Engineering with AI: Making Errors, Keeping the LessonsJosef Erlach, Philipp Erlach · Viennahydro 2026 · Beitrag 157, Vortrag am 20.11.2026
- 2016
- Neues Pelton-Konzept — bis zu sechs Düsen in horizontaler AnordnungJosef Erlach, Philipp Erlach · WasserWirtschaft · Jg. 106 (2016), Heft 10, S. 18–24 · DOI 10.1007/s35147-016-0148-z
- 2014
- We proudly present the first up to Six Jets Horizontal Pelton TurbineErlach & Erlach · Hidroenergia 2014 (ESHA), Istanbul · 21.–23.05.2014
- 2012
- New Pelton Concept — up to six nozzles horizontalJosef Martin Erlach · Viennahydro 2012, Wien · Full Paper, Vorstellung vor der Fachwelt am 22.11.2012 · Original-PDF · Volltext als Markdown
- 2012
- Grüß Gott, we’re Erlach & Erlach. We proudly present the first ever up to Six Jets Horizontal Pelton Turbine.Erlach & Erlach · Viennahydro 2012, Laxenburg · Faltblatt zum Vortrag, vier Seiten, 22.11.2012 · Original-PDF · Volltext als Markdown
Wer diese Arbeiten zitiert, steht unter Pelton-Turbine Forschung.
System Erlach, Patente: sechs Schriften, Rechtsstand vom 27. September 2026
- 2004
- EP 1 828 596 B1, „Peltonturbine mit einem Wasserabfuhrsystem“Erfinder: Josef Erlach · Priorität 17.12.2004 · erteilt 23.09.2009erloschen 2019 und 2020
- 2004
- EP 2 278 155 B1, „Peltonturbine mit einem Wasserabfuhrsystem (Teilanmeldung)“Erfinder: Josef Erlach · Priorität 17.12.2004 · erteilt 21.03.2012erloschen 2019 und 2020
- 2006
- EP 2 035 689 B1, „Peltonturbine mit einem Zulaufsystem“Erfinder: Josef Erlach, Thomas Staubli · Priorität 03.07.2006 · erteilt 21.09.2011in Kraft in Deutschland, Österreich und Frankreich, längstens bis 14.06.2027; in den übrigen Ländern und in China erloschen
- 2006
- EP 2 035 690 B1, „Düse mit Absperrelement“Erfinder: Josef Erlach · Priorität 03.07.2006 · erteilt 23.12.2009erloschen 2013 und 2014
- 2011
- EP 2 715 106 B1, „Peltonturbine mit Saugstutzen“Erfinder: Josef Erlach, Philipp Erlach · Priorität 12.07.2011 · erteilt 28.10.2015erloschen 2017 und 2018
- 2022
- AT 526 022 B1, „Peltonturbine“Erfinder: Josef Erlach · Priorität 17.03.2022Österreich: erteilt 2023, in Kraft. Deutschland: angemeldet, nicht erteilt
Was jede Patentfamilie schützt, steht unter Pelton-Turbine Patente.
System Erlach, Echo: Tagespresse, Fachpresse, Forschung
2011 stellten die Frankfurter Allgemeine Zeitung und die Zeitung für kommunale Wirtschaft die Erfindung vor. Die TU Wien nennt 2023 den Entwurfsansatz von Erlach und Staubli, Voith führt die Patente von Erlach in eigenen Schriften als Stand der Technik, und die Fachzeitschrift zek berichtet 2025 über die „Pelton Turbine System Erlach“ von Troyer.
Frankfurter Allgemeine Zeitung, Nr. 213, 13.09.2011, S. T 10; Zeitung für kommunale Wirtschaft, Ausgabe 10/2011, S. 43; Hahn u. a., Energies 16 (2023) 2737; EP 2 582 963 B1; zek Hydro, Oktober 2025, S. 66–67
Alle Berichte stehen unter System Erlach in der Presse.