Die Sillwerke bei Innsbruck
Repro: www.SAGEN.at
Bericht Bauunternehmung Ingenieur Josef Riehl:
I. Teil: Die Wasserbauten
II. Teil: Die Wasserkraftmaschinen
III. Teil: Die elektrischen Anlagen
IV. Teil: Die Stubaitalbahn
Bericht Zeitschrift Verein Deutscher Ingenieure:
Teil 1: Die Wasserkraftmaschinen der Sillwerke bei Innsbruck, A. Stamm, 1905.
Teil 2: Die Wasserbauten, Von Ingenieur Josef Riehl, Innsbruck, 1906.
Teil 3: Die elektrischen Anlagen. Von Dr. Ing. C. Arldt, 1906.
Teil 4: Die Sillwerke bei Innsbruck. Von Dr. Ing. C. Arldt, 1906.
I. Teil. Die Wasserbauten.
Ausgeführt durch die Bauunternehmung Ingenieur Josef Riehl in Innsbruck.
Allgemeines.
Die Fortschritte der Elektrotechnik haben bekanntlich eine ungemein vielseitige Verwendung der Elektrizität für Beleuchtung, für Gewerbe-, Industrie- und Bahnbetrieb ermöglicht. Die leichte, fast an keine Entfernung gebundene Zuleitung des Stromes, die bequeme Teilbarkeit der elektrischen Kraft läßt es für jedes größere Bedarfsgebiet als höchst vorteilhaft erscheinen, die Erzeugung der Energie an einer Stelle zu konzentrieren, und so sehen wir heute fast in jeder Stadt, ja fast in jedem größeren Orte elektrische Zentralen errichtet.
Zur Gewinnung bedeutender elektrischer Kraftmengen dienen gegenwärtig fast ausschließlich entweder Dampfmaschinen, oder — wo die örtlichen Verhältnisse es ermöglichen — die viel billigeren Wasserkräfte. Große Wasserkraftanlagen sind eine Errungenschaft neuester Zeit und haben sowohl der Wasserbautechnik, als auch dem Turbinenbau und der Elektrotechnik neue Aufgaben gestellt; sie haben die Aufmerksamkeit aller technischen und nationalökonomischen Kreise auf die Gebirgsländer, diese natürlichen und günstigsten Wasserkraftmagazine, gelenkt und scheinen geeignet, den Bergländern einen neuen, ungeahnten Aufschwung zu bringen.
In Tirol sind in jüngster Zeit, abgesehen von kleineren Anlagen bis zu 1500 PS, mehrere große Wasserkraftanlagen für die Abgabe elektrischer Energie errichtet worden. Die erste dieser Anlagen bilden die „Etschwerke“ bei den Städten Bozen und Meran (für 6000 PS), denen bald die „Brennerwerke“ in Deutsch-Matrei (ebenfalls für 6000 PS), dann das „Werk in Landeck“, die „Sillwerke“ der Stadt Innsbruck (bis zu 12 500 PS), die „Rienzwerke“ der Stadt Brixen (mit 3000 PS) folgten.
Demnach bilden die Sillwerke der Stadt Innsbruck die größten Wasserkraftanlagen Tirols und überhaupt der ganzen österreichisch-ungarischen Monarchie.
Von diesen Werken wurden die beiden ersteren durch den königl. bayerischen Baurat Dr. Ing. Oskar v. Miller in München projektiert, und es existieren hierfür Publikationen, während die Projektierung und Ausführung des bautechnischen Teiles der beiden letzten durch Ingenieur Josef Riehl in Innsbruck erfolgte.
Geschichtliches.
Bereits im Jahre 1888 war, hauptsächlich für Privatbeleuchtung bei Innsbruck, ein elektrisches Kraftwerk in Mühlau errichtet worden, wofür das Wasser des Wurmbaches mit einem Gefälle von 123 m ausgenutzt wird. Bei der geringsten Wassermenge von 0,4 bis 0,5 cbm ergab sich eine Leistung von 500 bis 600 PS. Diese Anlage ging im Jahre 1897 in den Besitz der Stadt über. Die stets steigende Zahl der Abnehmer für Licht und Kraft und das rasche Anwachsen der Landeshauptstadt machten in kurzer Zeit eine Vergrößerung des Werkes nötig. Diese Erweiterung der Anlage wurde im Jahre 1899 durch die Ausnutzung eines höheren Gefälles (rd. 357 m) bewirkt. Die dadurch gewonnene Kraftleistung betrug 1000 bis 1200 PS. Im Jahre 1901 wurde unterhalb der Schweinsbrücke in Mühlau ein weiteres Aushilfkraftwerk mit 150 bis 200 PS Leistungfähigkeit erbaut. Allein, auch diese Kraftmengen konnten den gesteigerten Anforderungen nur für kurze Zeit genügen; der Gemeinderat der Stadt Innsbruck musste daher auf eine neue Kraftquelle bedacht sein.
Da ein weiterer Ausbau am Wurmbach ausgeschlossen war, richtete der Gemeinderat sein Augenmerk auf die Gewinnung einer Wasserkraft an der Sill. Auf Vorschlag des Ingenieurs Josef Riehl wurde die Ausnutzung der mittleren Sillstufe als am vorteilhaftesten für die Interessen der Stadt ins Auge gefasst und ein ins Einzelne gehender Entwurf vom Ingenieur Karl Innerebner im August 1900 in Arbeit genommen und noch in demselben Jahre beendet. Nachdem die Stadtvertretung diesen Entwurf am 11. April 1901 genehmigt und die behördliche Konzession erhalten hatte, konnte in September 1901 der Bau in Angriff genommen und binnen zwei Jahren vollendet werden. Die Eröffnung und Inbetriebsetzung des Werkes fand am 7. Oktober 1903 statt.
Wasserverhältnisse des Sillflusses.
Die Sill nimmt ihren Ursprung im Brennersee, erhält ihre Hauptzuflüsse aus dem Obernberg-, Gschnitz-, Valser-, Schmirn-, Navis und Ruetztale und mündet bei Innsbruck in den Inn: ihr Niederschlaggebiet umfasst 854,5 qkm, wovon 320 qkm auf den Ruetzbach (Stubaital) entfallen. Die Länge des Flusslaufes beträgt 37,5 km, das Gesamtgefälle vom Ursprung (Brennersee in 1303 m Meereshöhe) bis zur Mündung in den Inn 733 m, woraus sich ein mittleres Gefälle von 19,6% ergibt.
Regelmäßige Beobachtungen der Wasserstände der Sill liegen seit dem Jahre 1895 vor. Zwischen dem bisher am Pegel in Steinach beobachteten niedrigsten Wasserstande (— 0,53 m) und dem größten Hochwasser (+ 0,80 m) ergibt sich ein Unterschied von 1,33 m. Alle übrigen Wasserstände bewegen sich innerhalb dieser Grenzen.
Von der k. k. hydrographischen Landesabteilung in Innsbruck sind die Niedrigwassermengen des Sillflusses mehrfach gemessen worden, und eine dieser Messungen ist von besonderem Wert, weil sie zur Zeit des niedrigsten seit 1895 festgestellten Pegelstandes — am 28. Februar 1901 — bei der Wehranlage der Brennerwerke angestellt wurde. Sie hat 3,55 cbm/sk Wasser ergeben. Für die Sillwerke nahm man demzufolge ein geringstes Niedrigwasser von 4,0 cbm an, da unterhalb des Wehres der Brennerwerke noch kleinere Zuflüsse einmünden.
Der tiefste Wasserstand und daher die geringste Wassermenge tritt stets Ende Februar und Anfang März ein.
Die Hochwassermengen des Sillflusses dürften 90,0 cbm nicht überschreiten und sind, wie langjährige Erfahrungen zeigen, nicht besonders gefahrbringend.
Das angeführte absolute Minimum tritt selten und auch dann nur für verhältnismäßig kurze Zeit auf. In der Regel ist noch gegen Ende Dezember und ebenso gegen Ende März eine Wassermenge von 7,0 bis 8,0 cbm vorhanden.
Die für die Sillwerke ausgenutzte Gefällstufe des Flusses beginnt am Krafthaus der Brennerwerke und hat bei einer Leitungslänge von rd. 8 km ein Gefälle von 195 m.
Bei 4 cbm Wasser gibt dies eine Mindestleistung von rd. 7500 PS, bei einem Mittelwasser von 7,5 cbm über 13 000 PS.
Obschon die Geschiebeführung des Sillflusses ziemlich bedeutend ist, wird sie doch durch mehrere Seen im oberen Flussgebiete, die als Klärbecken dienen, gemildert. Grobes Geschiebe führt die Sill unterhalb Matrei nicht mehr mit. Der Fluss und seine Seitenarme verlaufen fast durchweg im Urgebirge, und daher ist der mitgeführte Sand ziemlich quarzreich.
Die Eisverhältnisse des Flusses sind im allgemeinen nicht ungünstig. Nur in sehr kalten Wintern nämlich kommen einzelne kleinere Eisstöße und ein die ganze Wassertiefe durchsetzendes Schneeis vor. Wie die Erfahrung bei den bestehenden Werken gezeigt hat, ist es bei einiger Sorgfalt nicht schwierig, die daraus entspringenden Übelstände zu beseitigen und einen ungestörten Betrieb zu ermöglichen.
Gefällsverhältnisse.
Das mittlere Gefälle ist nicht gleichmäßig über den Flusslauf verteilt. Es besteht eine Steilstufe vom Brenner bis Stafflach und eine mehr ebene Strecke bis Matrei. Die Steilstufe und die darauf folgende ebenere Strecke bis Matrei sind für große Wasserkraftanlagen nicht geeignet: erstere der geringen 'Wassermenge, letztere des geringen Gefälles wegen. Außerdem ist die ebene Strecke durch kleinere Werke bereits teilweise ausgenützt. Für große Anlagen kommt daher lediglich der Flusslauf von Matrei bis Innsbruck in Betracht.
Es sind drei in der Natur gegebene Stufen zu unterscheiden:
Die erste Stufe von Matrei bis zur Zentrale der Brennerwerke weist bei einer Länge von rund 1 km ein Gefälle von 84 m auf, ergibt daher bei Annahme von 3,55 cbm Minimalwasser rd. 3000 PS, im Mittel aber, bei 7,0 bis 8,0 cbm Wasser, eine Kraft von 6000 PS.
Die zweite, für die Sillwerke ausgenützte Stufe geht von der Zentrale der Brennerwerke aus und endet an dem für die Anlage eines Turbinenhauses einzig geeigneten Punkte, dem Südbahnkilometer 82,8 gegenüber. Diese Stufe weist, wie schon erwähnt, bei einer Leitungslänge von rund 8 km ein Gefälle von 195 m auf. Sie ergibt bei 4,0 cbm Minimalwasser rund 7500 PS minimale Kraft und bei einem mittleren Wasser von 7,5 cbm über 13 000 PS.
Die unterste, zweckmäßig ausnützbare Stufe ergibt bei einer Fluss- bzw. Leitungslänge von 5,6 km 60,0 m Nutzgefälle und bei einem Minimum von 6,0 cbm 3600 PS.
Die relativ beste Steilstufe befindet sich demnach unterhalb Matrei und ist bereits durch die Brennerwerke ausgenützt. Von den beiden letzteren Gefällstufen erwies sich auf Grund eingehender Kostenberechnungen die mittlere als die günstigere: sie dient nunmehr den Sillwerken. Für die Ausnützung der untersten Stufe besitzt, wie bereits erwähnt, die Stadt Innsbruck ebenfalls die Konzession und wird von derselben im Bedarfsfälle später Gebrauch machen.
Topographisches und Geologisches.
Die Sill fließt in einer engen Schlucht, deren Abhänge teils felsig, teils bewaldet sind, bis Innsbruck. Nur an einer einzigen Stelle, 2 km flussaufwärts von der Stefansbrücke, erweitert sich das Tal und bildet rechts und links flache Wiesengründe, welche die Anlage einer Zentrale ermöglichten. Eine zweite Ausweitung befindet sich am Ende der Sillschlucht, bei Innsbruck.
Von Matrei bis Schönberg fällt das heutige Silltal ungefähr mit dem präglazialen Silltale zusammen, doch ist das junge tiefer. Von Schönberg abwärts liegt die heutige Sillschlucht östlich von der alten Talsohle, welche mit dem gegenwärtigen Ruetztale nahezu zusammenfällt.
Die Silltallinie trifft ferner mit einer tektonischen Störungslinie, einer Verwerfung zusammen. Phyllitischer Schiefer bildet die Gesteine am rechten Sillufer, die von Osten her gegen die Spalte einfallen und an der Bruchstelle stark zertrümmert sind. An der linken Talflanke steht Glimmerschiefer an.An Stellen, wo der Taleinriss nicht genau mit der Verwerfung zusammenfällt, treten die Gesteine der einen Talseite auf die andere über.
Das alte präglaziale Tal wurde zur Glazialzeit mit Grundmoränen und fluviativen Gebilden, Sand und Schotter bis zur Höhe der heutigen Terrasse Schöneberg-Igls aufgefüllt. Der postglaziale Taleinriss durchschnitt diese Sedimente und drang dann in das unterliegende feste Gestein ein. Stellenweise finden sich im alten Tale Reste des einstigen Talschotters in Form von Konglomeraten.
Allgemeine Anordnung.
Zu den Hauptbestandteilen jeder größeren Wasserkraftanlage zählt die Wasserfassung, bestehend aus Wehr, Sandfängen und dgl., die Zuleitung, der Behälter, die Druckrohrleitung mit Leerlauf, das Turbinenhaus, der Unterwasserkanal und endlich verschiedene Nebenteile, wie Zufahrt usw.
Wie aus dem Lageplane, Fig. 1 ersichtlich, schließt die Wasserfassung der Sillwerke unmittelbar an den Unterwassergraben der Brennerwerke an. Dadurch wird das Verbleiben einer unausgenutzten Gefällstufe zwischen beiden Kraftwerken vermieden.
Für die Zuleitung des Wassers von der Fassungsstelle zum Kraftwerke wurde die linke Talseite benutzt. Es erschien auf den ersten Anblick etwas kühn, eine 7,5 km lange Zuleitung in diese Tallehne einzufügen. Ein offener Kanal, der den Windungen des Geländes hätte folgen müssen, erwies sich als unsicher, weil bei der steilen Lehne infolge der wechselnden Beschaffenheit des Untergrundes ungleichmäßige Fundamente erforderlich gewesen wären. Man beschloss daher, die ganze Zuleitung als Stollen auszuführen. Für einen solchen war die Schichtung des Gesteines, das von der Lehne in das Berginnere fällt, von Vorteil und bot die größte Sicherheit; daneben gestatteten die vielen Talwindungen, den Stollen an zahlreichen Stellen in den Mulden nahe an die Oberfläche zu legen, wodurch eine Menge Angriffspunkte für den Bau gewonnen wurden.
Der Zuleitungstollen mündet in den Behälter am Schönberge im Wasserschloss, von dem die Rohrleitungen zum Kraftwerk sowie der Leerlauf abzweigen.
Der Platz für das Kraftwerk war, wie schon erwähnt, innerhalb der beschriebenen Gefällstufe von der Natur bereits gegeben. Das felsige, schluchtartige Silltal weitet sich 2 km oberhalb der Stefansbrücke und bildet links und rechts vom Flusse flache Wiesengründe. Hierhin war das Turbinenhaus zu legen. Eine zweite, wenn auch nur geringfügige Talverbreiterung, die den Einbau eines großen Kraftwerkes ermöglicht hätte, ist zwischen dieser Stelle und der Wehranlage nicht vorhanden.
Unterhalb des Kraftwerkes mündet der Leerlauf in den Unterwasserkanal ein, der das Wasser wieder in die Sill zurückleitet, Fig. 2.
Hinweis SAGEN.at: Hier eine vergrößerte Darstellung dieser Abbildung.
Eine Anzahl Gebäude für Betriebszwecke und Wohnungen für das Bedienungspersonal vervollständigen die Anlage.
Der Höhenunterschied zwischen dem Wasserspiegel im Unterwassergraben (bei mittlerem Wasserstande) und dem Oberwasser beträgt 194,6 m. Hiervon werden 7,6 m für die Zuleitung des Wassers von der Fassung zum Behälter im Wasserschloss verbraucht; Fig. 3.
Hinweis SAGEN.at: Hier eine vergrößerte Darstellung dieser Abbildung.
Es verbleibt sohin eine ausnutzbare Druckhöhe von 187 m. Da Saugrohre bei den Turbinen vorerst nicht eingebaut sind, reicht die wirksame Druckhöhe mit 183,75 m nur vom Wasserspiegel im Behälter bis zur Turbinenwelle. Die wasserbaulichen Teile des Werkes sind für eine Wassermenge von 8 cbm/sk bemessen, die, wie schon erwähnt, während des größten Teiles des Jahres der Sill entnommen werden kann. Bei weiterem Ausbau des Werkes wird die jetzige Mindestwassermenge von 4 cbm durch Einbeziehung des Ruetzbaches und anderer, kleinerer Zuflüsse indessen noch um weitere 1,5 bis 2 cbm/sk vermehrt werden können.
Wehranlage.
Da die Wasserfassung der Sillwerke knapp an die Brennerwerke anschließt, lag es nahe, in erster Linie das bereits entkieste Abwasser aus dem Unterwassergraben der letzteren Werke zu verwenden. Um jedoch nicht auf die stark schwankende Menge dieses Abwassers allein angewiesen zu sein, musste man einen eigenen Wehrbau zum Bezüge unmittelbar aus dem Sillfluss errichten. Denn, nicht allein durch die Brennerwerke, sondern auch durch mehrere andere, flussaufwärts gelegene Werke mit unterbrochenem Betriebe werden starke Schwankungen im Wasserzufluss verursacht, die sich besonders bei Niedrigwasser unangenehm fühlbar machen.
Es war ferner auf die Eisverhältnisse der Sill und auf möglichste Entsandung des Wassers Bedacht zu nehmen, da erfahrungsgemäß der quarzhaltige Sillsand zur raschen Abnutzung der Turbinenschaufeln Veranlassung gegeben haben würde.
Wie Fig. 4 zeigt, besteht die Wasserfassung aus einem Grundwehr, daran anschließenden Hochwasser- und Schotterschleusen, zwei Sandfängen und den erforderlichen groben und feinen Rechen, Schleusen usw.
Die Unterwassergräben der Brennerwerke sind durch ein gemauertes Gerinne unmittelbar mit den Sandfängen der Sillwerke verbunden; in letzteren hat das Wasser nochmals Gelegenheit, seine Sinkstoffe abzulagern.
Der große Wassertümpel, welcher durch das 3,5 m hohe Stauwehr im Sillflusse gebildet wird und ungefähr 5000 cbm Inhalt hat, dient zum selbsttätigen Ausgleich der Schwankungen im Wasserzufluss. Gelangt aus den Brennerwerken weniger Wasser, als erforderlich ist, in die Sandfänge der Sillwerke, so fließt der Mehrbedarf aus dem Wassertümpel zu.
Gelangt zu viel Wasser aus den Brennerwerken in die Sandfänge, so fließt der Überschuss über die Überfallmauern und durch den groben Rechen in den Tümpel zurück.
Die Hochwasserschleusen sind als Doppelschleusen zum Heben und Senken ausgebildet, damit insbesondere die angestauten Eisschollen und die zerkleinerten Eisstöße abgeschleust werden können. Fig. 5.
Damit sich die Eisschollen an den Stäben des Grobrechens nicht spießen, und, um die umständlichen Abeisungsarbeiten zu erleichtern, ist der obere Teil des Grobrechens mit einer abnehmbaren Holzabdeckung versehen, welche 1 m tief in das Wasser eintaucht. Die verbleibende Durchflussöffnung ist noch immer groß genug, um die erforderliche Betriebswassermenge durchschleusen zu können. Fig. 6 und 7.
Der Verbindungskanal der Brennerwerke sichert den Sillwerken stets ohne Störung durch eine Vereisung der Sill die Wassermenge, welche den Brennerwerken im Winter zur Verfügung steht.
Seitlich vom Wehr ist ein Gebäude mit Wohnraum für einen stets anwesenden Schleusenwärter errichtet. In demselben Gebäude befindet sich auch eine Kesselanlage, welche zur Herstellung heißen Wassers dient, das in isolierten Rohrleitungen zu den Schleusen geleitet wird, um dort etwaige Vereisungen an den Aufzügen auftauen zu können. Der sehr geräumige Kesselraum bildet gleichzeitig den Wärmraum für die mit den Abeisungsarbeiten beschäftigten Arbeiter.
Das Eindringen von groben Geschieben in die Kanalleitung wird durch den Grobrechen und dessen Fussmauer, die 1,20 m über Bachsohle emporsteht, verhindert. Dieses Geschiebe kann durch die Hochwasserschleuse ununterbrochen abgetrieben werden.
Zur Ablagerung der feineren Sinkstoffe schließt sich an die Wehranlage ein breiter Sandfang an: der obere Teil des Zuleitungkanales ist ebenfalls als Sandfang ausgebildet. Als dritter Sandfang wirkt der Behälter des Wasserschlosses am Stollenende.
Holz und andre Schwimmkörper werden durch eiserne Rechen von 30 und 15 mm Maschenweite verhindert, in den Kanal einzudringen.
Zur Ableitung des Hochwassers sind zwei Hochwasserschleusen vorgesehen, die bei eintretendem Hochwasser vollständig gezogen werden.
An der linken Seite der Wehranlage führt ein bequemer Fahrweg entlang: ein 1,8 m breiter Bedienungssteg stellt gleichzeitig die Verbindung mit dem rechten Ufer und dem Schleusenwärterhause her: Fig. 4 und 8.
Das Mauerwerk bei den Hochwasserschleusen ist aus Granitquadern aufgeführt. Das Grundwehr hat einen Betonkern und besitzt Granitquaderverkleidung.
Besondere Sorgfalt wurde der Herstellung der Sohlenpflasterung im Bereiche der Hochwasserschleusen gewidmet; mehrere 3 m tiefe, mit Portlandzement gemauerte Steinkasten dienen als Sohlensicherung.
Die Bauausführung wurde dadurch sehr erleichtert, dass der Wehrkörper und der erste Sandfang ohne besondere Wasserbelästigung ausgeführt werden konnten. Es wurde nämlich vor dem eigentlichen Wehrbau der Zuleitungskanal zu den Brennerwerken hergestellt und das ganze Wasser der Sill in diesen Kanal eingeleitet. Infolgedessen blieben die Baustellen des Wehres und des Sandfanges frei vom fließenden Wasser und die Gründung konnte mit Hilfe von Handpumpen leicht erfolgen.
Die Fundamente des Wehres und der Sandfänge ruhen auf einer Felsschicht.
Zuleitungtunnel.
Von den Sandfängen führt nun der 7566 m lange Tunnel bis zum Behälter des Wasserschlosses. Die Tunnelprofile sind in Fig. 9 bis 11 abgebildet. Wandungen und Sohle sind aus Beton, das Deckengewölbe aus Bruchsteinmauerwerk hergestellt. Um die Wassergeschwindigkeit zu erhöhen und den Beton wasserdicht zu machen, sind die vom Wasser bespülten Wandflächen mit glattem Portlandzementverputz versehen.
Der Stollen hat ein Gefälle von 0,1 %. Seine Leistungsfähigkeit beträgt 7,9 cbm/sk. Hierbei reicht der Wasserspiegel bis zur Kämpferhöhe. Bei voller Belastung fließt das Wasser mit einer mittleren Geschwindigkeit von 2,25 m/sk und hat daher rd. 1 Stunde nötig, um von der Wehranlage bis zum Behälter zu gelangen.
Sieben Einsteighäuschen, Fig. 12, die an geeigneten Stellen in Entfernungen von rd. 1 km zu einander errichtet sind, erleichtern die zeitweiligen Besichtigungen und die Ausbesserungen des Stollens.
Die meisten Quellen, welche beim Stollenvortrieb angeschnitten wurden, sind in den Kanal eingeleitet. Damit durch dieses ununterbrochen durchfließende Wasser Reparaturen nicht gehindert werden, führen an vier Stellen Entleerungsrohre mit abnehmbarem Verschluss aus dem Tunnel nach bestehenden Wässerläufen an der Berglehne.
Zwischen km 3 und 4 des Tunnels wurden starke Wasseradern unterhalb der Kanalsohle angeschnitten, die nicht eingeleitet werden konnten. Sie wurden daher in eigenen, unterhalb der Kanalsohle betonierten Gerinnen zusammengefasst und durch einzelne Seitenstollen, die für den Vortrieb des Hauptstollens hergestellt waren, an die Berglehne abgeleitet.
Der Stollenvortrieb gestaltete sich an den nassen Stellen sehr schwierig, da dort auch starke Druckerscheinungen auftraten.
Am 17. September 1901 wurde mit den Bauarbeiten begonnen, am 31. Oktober 1902 war der Stollen vollständig vorgetrieben, und im März 1903 war er ausgemauert und verputzt.
Behälter.
Der Zuleitungskanal mündet in den Behälter des Wasserschlosses am Schönberge, Fig. 13 - 15.
Der steile Hang, an dem der Behälter liegt, ließ es ratsam erscheinen, den Bau so weit als möglich in den Berg hineinzuverlegen und nur diejenigen Teile an der Lehne hervorragen zu lassen, welche die Schützen und Rechen enthalten, deren Bedienung eine größere lichte Höhe erforderlich macht, Fig. 16.
Zu zwei Dritteilen ist der Behälter demnach tunnelartig in den Berg eingebaut. Die großen Kosten dieses Einbaues gaben Veranlassung, die Abmessungen des Behälters so weit zu beschränken, als es die Zwecke, die er zu erfüllen hat, zuließen.
In erster Linie soll nämlich verhindert werden, dass der Stollen durch das ununterbrochen zufließende Wasser bei plötzlicher Betriebsabstellung unter Druck gesetzt, oder der Behälter überschwemmt werde. Eine in den Behälter eingebaute 20,5 m lange Überfallmauer, deren Krone 0,80 m tiefer liegt als die Bedienungsplattform bei den Schleusen, dient zur Ableitung des überschüssigen Wassers. Für den unwahrscheinlichen Fall, dass bei vollem Betriebe plötzlich alle Turbinen abgestellt würden, müssten 7,5 cbm/sk Wasser über den Überfall geleitet werden. Die Überflutung würde in diesem Falle rd. 0,35 m hoch sein, so dass sich die Bedienungsplattform immer noch 0,45 m über dem Wasserspiegel befinden würde.
Der Behälter hat ferner die Aufgabe, die Geschwindigkeit des zufließenden Wassers, die bei vollem Betriebe 2,25 m/sk beträgt, so weit herabzumindern, dass es ruhig durch die eisernen Rechen in die Rohrleitung strömt und Wirbelbildungen, besonders hinter den Rechen und beim Einfluss in die Rohrleitung, vermieden werden.
Der Wasserquerschnitt im Behälter ist so bemessen, dass die Geschwindigkeit beim Rechen unter voller Belastung 0,30 m beträgt; dabei lagert das Wasser weitere Sinkstoffe an der Sohle des Behälters ab, die von Zeit zu Zeit oder auch ununterbrochen durch die Leerlaufschleuse abgeleitet werden können. Letztere dient auch zur gänzlichen Entleerung des Behälters.
In den Behälter ist weiter eine ziehbare Schneeschleuse eingebaut, die ungefähr 1 m tief in das Wasser eintaucht und schräg zur Wasserrichtung gestellt ist. Das etwa noch in den Behälter gelangende Schneeeis, das an der Oberfläche längs dieser Schneeschleuse treibt, wird durch eine sich daranschließende Schützenöffnung der Überfallmauer in den Leerlauf abgeführt.
Vom Behälter zweigen zwei Rohrleitungen ab, die mit Schützen gesperrt werden können. Damit keine Schwimmkörper in die Rohrleitungen gelangen, ist vor deren Mündung ein eiserner Rechen von 14 mm Maschenweite angebracht.
Den Zweck eines Ausgleichbeckens erfüllt der Behälter nur in geringem Maße, da, wie schon erwähnt, große Abmessungen außerordentliche Kosten verursacht hätten, im Übrigen aber auch die Schwankungen des Wasserzuflusses schon durch den Tümpel bei der Wehranlage ausgeglichen werden. Immerhin ist bei Niedrigwasser, d. i. bei 4 cbm Betriebsmenge, im Behälter und im angrenzenden Stollenteile eine Wasserreserve von ungefähr 2000 cbm angestaut, und dieser Stau reicht vom Behälter 2 km weit in den Stollen zurück. Bei stärkerem Betrieb ist die Wasserreserve naturgemäß geringer. Der Betrieb hat daher so zu erfolgen, dass auch bei größtem Bedarfe stets etwas Wasser über den Überfall abfließt.
Die Herstellung des Behälters erfolgte in Beton, des Deckengewölbes in Bruchsteinmauerwerk. Alle durch das Wasser bespülten Flächen sind glatt verputzt.
Das Wasserschloss steht mit dem Kraftwerk und mit dem Schleusenwärterhaus an der Wehranlage in telephonischer Verbindung.
Rohrgraben.
Für den vollen Ausbau des Werkes ist eine doppelte, parallele Rohrleitung vom Behälter zu den Turbinen in der Zentrale vorgesehen, von denen bisher, wie beschrieben, eine Leitung verlegt ist, Fig. 17.
Der Achsabstand der beiden Rohrstränge soll 3,30 m betragen. Von der zweiten geplanten Rohrleitung ist, um den späteren Ausbau zu erleichtern, das oberste trichterförmige Ansatzrohr in den Behälter einbetoniert Da die steile, teilweise brüchige Berglehne für die Ausführung einer an das Gelände sich anschmiegenden Rohrleitung nicht besonders geeignet ist, wurde die Rohrtrasse vom Behälter bis zur Grundebene des Turbinenhauses in das Gelände eingeschnitten und in gerader Linie geführt, wodurch die Ausführung eines Rohrstollens erforderlich wurde. — Die Rohrtrasse ist unter einem Gefällswinkel von 36° geneigt.
Der Rohrstollen hat eine lichte Weite von 2,45 m und eine lichte Höhe (senkrecht zur Rohrrichtung) von 2,30 m. - Die Länge beträgt rund 93,0 m.
Der untere Teil des Stollens liegt in Glimmerschiefer, der obere in einer Länge von 25,0 m in Glazialschutt.
Die Rohrleitung ruht an mehreren Stellen auf gemauerten Unterlagen, und zwar ist am oberen Teile der Rohrleitung jedes dritte Rohrstück unterstützt, hingegen hat im Rohrstollen und abwärts desselben jedes einzelne Rohr ein gemauertes Auflager. - Der schlechte Untergrund vom Rohrstollen abwärts bis zum Turbinenhausplateau machte eine sehr tiefe Grundlegung dieser Auflager erforderlich.
Die Rohrauflager nehmen nur die Druckkomponente senkrecht zur Rohrleitung auf. Die Druckkomponente in der Richtung der Rohrleitung soll durch Einbetonierung der Rohrleitung in Mauerblöcke an zwei Stellen beim Einsteigschacht und beim Rohrkrümmer aufgenommen werden. - Ersterer Block ist in Verbindung mit der Stollenmauerung und diese mit dem gewachsenen Felsen, womit eine solide Befestigung der oberen Rohrleitung gegeben ist. - Der Mauerkörper beim Rohrkrümmer ist gegen die Tendenz des Aufbiegens des Krümmers durch Armierung mit Flacheisen hinreichend widerstandfähig gemacht worden.
Im Rohrstollen und zwischen Rohrkrümmer und Zentrale sind Ausdehnungsmuffen angebracht. Diese gleichen nicht nur die Spannungdifferenz infolge der Ausdehnung der Rohrleitung aus, sondern verhindern auch, dass die in der Richtung der Rohrleitung wirkende Druckkomponente als Zug auf das oberhalb befindliche Mauerwerk übertragen wird, was besonders beim Anschluss an den Behälter bedenklich wäre.
An der Rohrleitung sind mehrere Mannlöcher angebracht, und mit diesen im Zusammenhang vier gemauerte Einsteigschächte ausgeführt.
Am Ende des ausgeführten Rohrstranges zweigen drei Rohrstutzen, die die Längsmauer der Zentrale durchsetzen, zu den Turbinen ab. Vom zweiten Rohrstutzen zweigt das Entleerungsrohr lotrecht zum Unterwassergraben ab.
Die Rohrleitung ist durchwegs mit Erde abgedeckt, um das Einfrieren ihres Wasserinhaltes bei Betriebabstellung zu verhüten.
Die gesamte Mauerung des Rohrgrabens wurde in Beton ausgeführt.
Der Stollenvortrieb erfolgte von unten nach oben mit einem horizontalen Förderstollen in der Mitte und gestaltete sich wegen des erforderlichen Einbaues und des starken Gefälles schwierig.
Leerlauf.
Das über die Überfallmauer und durch die Leerlaufschleuse des Behälters abfließende Wasser wird in einem separaten Gerinne, dem Leerlaufe, längs der Lehne abgeleitet und dem Sillflusse wieder zugeführt, Fig. 17.
Der Abhang, über welchen der Leerlauf zu führen war, ist sehr steil, das Gesamtgefälle und die abzuführende Wassermenge bedeutend. — Der Leerlauf war ursprünglich als offenes Gerinne von gleichmäßigem Gefälle und einem Gefällsbruche bzw. Beruhigungtümpel oberhalb der Reichsstraßenunterfahrt projektiert. Dieses Gerinne sollte mit Holzbohlen verkleidet werden. Bei der wasserrechtlichen Verhandlung wurden weitere Gefällsbrüche oberhalb und unterhalb der Straße vereinbart.
Die Herstellungkosten des Leerlaufes nach diesem Plane stiegen jedoch so in die Höhe, dass eine andere Lösung versucht wurde, und dies führte zum Ausbau des Leerlaufes in Kaskadenform. — Vom Behälter bis zum Plateau besteht das Gerinne aus 3,5 m weiten Kaskaden von 3,20 m durchschnittlicher Höhe und 5,0 m durchschnittlicher Länge.
Die Herstellung der Mauerung erfolgte gleichfalls in Beton, und zur Abdichtung derselben gegen Wasserdurchdringung wurde glatter Portlandzementverputz angewandt. Am vorderen Ende der Kaskaden ist ein Maueraufbau von 0,80 m Höhe vorgesehen, welcher die Bildung eines Wassertümpels ermöglicht, um den schädlichen Einfluss des herabstürzenden Wassers auf die gemauerte Sohle abzuschwächen. Zur Entleerung des Tümpels ist in der Aufmauerung ein 10 cm weites Rohr eingebaut. — Die Sohle der Kaskaden ist außerdem mit Bohlen aus Lärchenholz verkleidet.
Sämtliche Kaskaden sind, um Eisbildungen der Spritzwasser hintanzuhalten, mit lärchenen Pfosten abgedeckt.
Der Leerlauf mündet in der Grundebene des Turbinenhauses in den Unterwassergraben ein, Fig. 18.
Kraftwerk und Hochbauten.
Das Kraftwerk besteht in einer geräumigen, massiv in Bruchstein mit Portlandzementmörtel gemauerten Maschinenhalle von 44,0m Länge und 14,5 m Breite und ist für die Unterbringung von 6 Maschinenaggregaten dimensioniert, Fig. 19.
Die Fundamente für die Turbinen und Dynamos sind aus bestem Portlandzementbeton; letztere sind zugänglich und münden in einen lichten, breiten, zur Kabelaufnahme geeigneten 2,20 m hohen Gang.
Die Dachkonstruktion der Halle besteht aus eisernen Dachbindern (französischen Polonceauträgern) und ist mit doppelter Holzschalung überdeckt, um die Bildung von Kondenswasser und Abtropfen desselben auf die Maschinenteile zu verhindern.
Für die Ventilation der Halle sind drei Dachreiter mit doppelten, von der Halle aus verschließbaren Ventilierfenstern angebracht.
An die Halle stößt der einstöckige Schaltbau an, ebenso das Kanzlei- und Wohngebäude, das verschiedene Räumlichkeiten für Werkstätten, Magazine, Kanzleien und Waschküche, Badezimmer u. s. w. sowie die Wohnung für den Werkführer enthält. Fig. 20.
In einem in der Nähe freistehenden Gebäude sind außerdem vier Wohnungen für die Maschinisten errichtet.
Da das Kraftwerk sehr entlegen ist, hat die Stadtgemeinde Innsbruck zur Versorgung der in demselben Bediensteten mit Lebensmitteln ein Wirtschaftgebäude mit Stallung, Scheune, Wagenschuppen und Wohnung für einen Knecht, errichtet.
Unterwassergraben.
Der Unterwassergraben zieht sich unter der Maschinenhalle als ein 4,5 m breiter überwölbter Kanal hin.
Die Kanalsohle besteht unter den Entleerungrohren der Turbinen sowie beim Entleerungrohr der Rohrleitung aus massiven Granitblöcken, um dem starken Angriff des ab fließenden Wassers widerstehen zu können.
Außerhalb des Kraftwerkes ist der Unterwassergraben als offenes Gerinne ausgeführt, Fig. 18. Seine Einmündung in die Sill ist parallel zur Flussrichtung gelegt.
Es sei noch erwähnt, dass an Holz 15600 cbm, an Zement 730 Eisenbahnwagenladungen, an Dynamit 26000 kg verwendet wurden.
Seit der Eröffnung des Werkes (Oktober 1903) bis zur Gegenwart hat noch keine Betriebsstörung stattgefunden.
Das Wehr von Eis zu befreien, ist nur einmal, am kältesten Tage, erforderlich gewesen. Messungen haben ergeben, dass die Wassertemperatur von —1,2° am Wehr auf + 1,3° im Behälter stieg; es trat mithin im Stollen eine Erwärmung von 2,5° ein, welche genügte, das Wasser im Behälter stets eisfrei zu halten.
Der Bau des Werkes wurde vom Ingenieur Karl Innerebner geleitet, der auch den Entwurf im Einzelnen ausgearbeitet hatte. Von der Gemeinde Innsbruck war zur Beaufsichtigung der Bauausführung der städtische Ingenieur Albert Leyrer bestellt. Die Ausstattung der Hochbauten rührt von dem städtischen Ingenieur Ferdinand Mayr her.
Quelle: Die Sillwerke bei Innsbruck, Herausgegeben von der Bau-Unternehmung Ingenieur Josef Riehl Innsbruck 1906 und im selben Druck Herausgegeben von der A.E.G.-Union Elektricitäts-Gesellschaft Wien 1906.
weiter zu Teil 2: Die Wasserkraftmaschinen
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