Pelton-Turbine System Erlach: Verteilrohr

System Erlach, Verteilrohr: ein Rohr in der Mitte, gleiche Wege zu allen Düsen

Bei jeder Pelton-Turbine mit mehreren Düsen liegt zwischen der Druckleitung und den Düsen die Verteilleitung. Sie teilt das Wasser auf und ist gut, wenn jede Düse gleich viel Wasser bekommt und das Wasser ruhig ankommt. Jede Störung, die dabei entsteht, landet im Strahl. Ein unruhiger Strahl trifft die Becher schlechter, und das kostet Wirkungsgrad.

Je mehr Düsen eine Maschine hat, desto mehr hängt an der Verteilleitung. Mehr zur Zahl der Düsen unter Pelton-Turbine horizontal.

Das System Erlach hat bis zu sechs Düsen. Es bietet dafür neben dem herkömmlichen Ringverteiler eine eigene Bauart: den axialen Zulauf mit einem Verteilrohr in der Mitte.

Pelton-Turbine und System Erlach: zwei Verteiler, außen herum oder durch die Mitte

Pelton-Turbine, herkömmlicher Ringverteiler: Jede Düse sieht einen anderen Zulauf

Bei der verbreiteten Bauart läuft die Leitung wie eine Spirale um das Laufrad, und eine Düse nach der anderen zweigt ab. Die erste Düse bekommt das Wasser anders als die letzte. Der Vortrag von 2012 nennt für eine Maschine mit sechs Düsen als bekannten Erfahrungswert, dass die Düsen um plus minus 0,3 bis 0,6 Prozent voneinander abweichen, je nachdem, welche einzeln läuft. Der Versuch in Luzern zeigte bei Volllast eine Spannweite von 1,3 bis 1,6 Prozent unter dem Bestwert zwischen bester und schlechtester Düse. Den besten Zulauf hatte dort die letzte Düse. Bei einer anderen Leitung kann das anders sein. Josef Erlach rechnet in seiner Verlustbilanz für die Verteilleitung mit rund 1,5 Prozent.

Beleg: J. M. Erlach, New Pelton Concept, Viennahydro 2012, Full Paper, Abschnitt 2.4 und Fig. 6 (Abweichung abgelesen); Josef Erlach, 11.10.2026 (Verlustbilanz).

System Erlach, axialer Zulauf: gleiche Rohre für alle Düsen

Die Pelton-Turbine System Erlach bietet eine zweite Bauart. Das Wasser kommt in der Achse der Maschine an. Ein Verteilrohr in der Mitte gibt es an gleiche Rohre ab, die zu den Düsen führen. Als Vorbild für diese Rohre diente der Zulauf der letzten Düse im Ringverteiler, also der beste.

Jede Düse bekommt damit fast denselben Zulauf, gleich welche Düsen gerade laufen. Ist eine Düse geschlossen, ändert sich die Strömung zu den anderen nach der Patentschrift nur unwesentlich. Das gilt für den Zustand danach. Das Schließen selbst muss langsam genug geschehen, damit in der Druckleitung kein Druckstoß entsteht.

Im Modellversuch sank der Unterschied zwischen den sechs Düsen damit bei Volllast auf rund 0,4 Prozent unter dem Bestwert (Vortrag 2012, Fig. 5, abgelesen von Josef Erlach).

Beleg: Viennahydro 2012, Full Paper, Abschnitt 2.4 und Fig. 5; Patent EP 2 035 689 B1, Erfinder Josef Erlach und Thomas Staubli.

System Erlach, Fertigung des Zulaufs: Bauteile von der Stange, weniger Schweißnähte

• Der ganze Zulauf vom Absperrorgan bis zu den Düsen lässt sich aus üblichen Bauteilen des Rohrleitungsbaus fertigen.
• Gegenüber einem herkömmlichen Verteiler für sechs Düsen sinkt das Gewicht um etwa 20 Prozent, die Länge der Schweißnähte um bis zu 50 Prozent.
• Die Bauart lässt sich leicht an andere Laufräder anpassen. Bei einem Umbau bleibt das Verteilrohr, nur die Rohre zu den Düsen ändern sich.

Beleg: Viennahydro 2012, Full Paper, Abschnitt 3.2; EP 2 035 689 B1, Absätze 0007 und 0010.

System Erlach, Verteiler nach Wahl: Das Gehäuse mit Leitringen arbeitet mit beiden Bauarten

Der axiale Zulauf ist kein Muss. Das Gehäuse mit den Leitringen, der Kern des Systems Erlach, arbeitet auch mit einem herkömmlichen Ringverteiler.

Beleg: Viennahydro 2012, Full Paper, Abschnitt 3.2, Fig. 10 und 11.

System Erlach, Prüfung des Zulaufs: Versuch am Modell oder Rechnung der Strömung

Ob eine Verteilleitung das Wasser gerecht teilt, zeigt der Versuch am Modell oder die Rechnung der Strömung. Die Technische Universität Wien hat 2023 eine solche Rechnung für Verteilleitungen mit axialem Zulauf veröffentlicht, sie steht unter Pelton-Turbine Forschung. Wie sich die Bauart bei wenig Wasser auswirkt, steht unter Pelton-Turbine Wirkungsgrad.