<Desc/Clms Page number 1>
Wasserstroma. bleuker.
EMI1.1
des Wassers ermöglicht, wobei die Strömungsrichtung des in einer geschlossenen Leitung fliessenden Wassers geändert und eine Abbiegung der Wassersäule unter möglichst kleinen Winkel ohne Druckverluste ermöglicht wird. Der Appart ist bei Zentrifugalpumpen, Wasserkraftanlagen uzw. vorteilhaft anwendbar und gestattet im letzteren Falle die Koslen für die
EMI1.2
fülrungsform ; Fig. 4 ist ein Schnitt durch einen hydraukonischen Rückgewinner: Fig. 5 ist ein Grundriss der in Fig. (i gezeigten Ansführungsform; Fig. 6 ist ein Schuill durch ein
EMI1.3
und Rückgewinners an einer Wasserkraftanlage.
Fig. 8 zeigt eine andere Anwendungsform des Hydraukonusses an einer Wasserkraftanlage.
Trifft ein freier Strahl von kreisförmigem Querschnitt auf eine rechtwinkelig zur Achse des Strahles stehende Ebene, so nimmt, wie die VErsuche zeigten, das nach allen Richlungen abgelenkte Wasser die Form eines mit dem Strahl Gleichachsigen Konoides an, welche
EMI1.4
gebildet. Mit A-B ist eine senkrecht zum Strahl an einer Stelle kurz vor Wahrnehnung der Aufschlagwirkung gelegte Ebene bezeichnet. In der Ebene G-H und in allen zur Platte parallelen Ebenen sind die GEschwindigkeiten und Drücke der in der betreffenden Ebene liegenden, von der Strahhnitte gleich weit entfernten Wasserteilche, z. R. a, a', gleich. Dies
EMI1.5
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
An den durch die Linie c- (Fig. l) angedeuteten Stellen, ausgenommen jene an der Begrenzungsflche, wo die Geschwindigkeit jener des Strahles gleichbleibt, sind die Drucke am grössten und die Geschwindigkeiten am geringsten. Beim Austritt aus dem Hydraukonus sind die Drücke wieder in Geschwindigkeit umgewandelt und die Geschwindigkeiten und die Drücke haben wieder annähernd das Mass erlangt, das sie beim Eintritt in den Hydraukonus (Ebene A-B) hatten. Dies trifft für alle Strahlenfäden zu und jene in der Achse des Strahles, wo die Gesehwindigkeit sukzessive in Druck übergeht bis zum Aufschlagpunkt c. wo die Geschwindigkeit Null wird und der Druck gleich dem Gefälle des Strahles ist.
Um die hydraukonische Wirkung für die Rückgewinnung von Druck aus Geschwindig. keit auszunutzen, wird gemäss der Erfindung eine konoidale Kammer mit axialem Einlass und radialem Auslass nahe der Aufslossfläche gebaut, deren Wände ein grösseres Volumen ein- schliessen als jenes, welches der Form eines freien Hydraukonusses entspricht. Wenn der freie Hydraukonus in einer konoidalen Kammer eingeschlossen ist, verzögert die Reibung des Wassers an den konoidalen Wänden die Geschwindigkeit der äusseren Wasserfäden und der durch die Zentrifugalkraft dieser Wasserfäden ausgeübte Druck nimmt bei ihrer Richtungs- änderung ab.
Der Grund der Vergrösserung der konoidalen Kammer über die einem freien Hydraukonus entsprechende Kapazität hinaus war der, einen Druck durch die Zentrifugalkraft
EMI2.2
der Fäden herrührende Druckabnahme zu kompensieren.
Die Geschwindigkeitsabnahme der Strahlfäden längs den konoidalen Wänden macht es auch notwendig, beim Austritt aus der konoidalen. Kammer eine grössere Kapazität vorzusehen als die entsprechende Kapazität am Austritt eines freien Hydraukonus, um die Druckabnahme von der Basismitte nach dem Austritt längs der Basis des eingeschlossenen Hydrallkonus beizubehalten, wie dies längs der Basis des freien Hydraukonusses der Fall ist. Demgemäss wurde der Abstand zwischen der unteren Fläche der konoidalen Wand und der Oberfläche der Aufstossplatte gegenüber dem entsprechenden Abstand des freien Hydraukonusses vergrössert.
Nachdem zunächst ein eingeschlossener Hydraukonus mit den Eigenschaften eines freien Hydraukonusses vorgesehen wurde, wobei der Druck längs der Fläche der konoidalen Wand gleich jenem der Fläche des Strahles beim Eintritt ist, wurde eine weitere konoidale Kammer gebaut und mit hydraukonischer Rückgewinner bezeichnet, deren Wände eine in der Strömungs-
EMI2.3
schlossenen Hydraukonusses vorgesehenen Wände. Hiebei bilden die Wände der Kammer einen Divergenzwinkel mit der natürlichen Form des eingeschlossenen Hydraukonusses.
In Fig. 2 bezeielmet 10 eine sieh einem freien Hydraukonus anpassende Kammer von allmählich zunehmender Kapazität mit konoidaler Wand 11, kreisförmigen Einlass 12, Platte 13 und ringförmigem Auslass 14, von welchem das Wasser nach allen Richtungen ausfliesst. Die Krümmung der Wand 11 ist eine solche, dass das Wasser die Wand bestreicht und innerhalb der Kammer einen freien Hydraukonns bildet. Der zentrale Wasserfaden fliesst in die Mitte der Ablenkplatte 16 und gewinnt hiebei an Druck, während seine Geschwindigkeit bis Null im Punkt 16 abnimmt. Da er aber von diesem Punkt an längs der Platte abgelenkt wird und der hohe Druck in den niederen übergeht, nimmt seine Geschwindigkeit zu, so dass die Energie des Wasserfaden in der Hauptsache konstant bleibt.
Durch die Platte wird das Wasser von innen abgelenkt und durch das Ablenken des Wassers nach allen Richtungen werden Schwankungen der Zentrifugalkraft in Strahlfäden von gleichem radialen Abstand vermieden, so dass Wirbel und Energieverluste verursachende Querströmungen vermieden werden.
Die Fig. 3 und 4 zeigen einen hydraukonischen Ablenker. welcher vorteilhaft in Verbindung mit Zentrifugalpumpen angewandt werden kann, wobei die hohe Geschwindigkeit des aus dem Pumpengehäuse austretenden Wassers in Druck für Nutzarbeit in einer in der Be- wegungsrichtung des aus dem Pumpengehäuse austretenden Wassers gemessenen kurzen Distanz umgewandelt werden kann. Der Ablenker besitzt eine hydraukonisehe Kammer 25 mit konoidalen Wänden 26, Einlass 27, flacher Aufschlagplatte 28 in solchem Abstand von den konoidalen Wänden der Kammer, dass eine ringförmige, nach allen Richtungen offene Austrittsöffnung 31 gebildet wird.
Ein Gehäuse 32 bildet eine Aufnahmekammer 33 für das aus der ringförmigen Öffnung 31 austretende Wasser, die allmählich in die Auslassöffnung 34 übergeht und eine in der Richtung der Strömung allmählich zunehmende Kapazität besitzt.
Die Querschnittsfläche des ringförmigen Auslasses 31 ist grösser als jene" des Einlasses 27. und die Krümmung der konoidalen Wände 26 ist derart, dass eine konoidale Kammer von leicht zunehmender grösserer Kapazität als jene, welche für die Gestalt des eingeschlossenen Hydraukonusses erforderlich ist, geschaffen wird. Durch die Platte, 95 wird das Wasser unter möglichst kleinem Winkel ohne innere Störung abgelenkt.
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
Kniestücken mit kleinem Radius. Diese Vorrichtung Besitzt konidale Wände 35, welche in der Strömungsrichtung vom Einlass 36 an nach aussen abbiegen und eine hydraukonisehe Kammer 37 bilden.
Diese Kammer ist mit einer quer zu ihrem Auslass 39 gerichteten, im Knie liegenden Ahlenkplatte 38 versehen. Die gebogenen Wände reichen über und um die Platte. 38 und bilden mit ihr eine Kammer mit dem rechtwinklig zum Einlass 36 liegenden Auslass 39. Die Platte 38 ist vom Ende des Knies und von dessen Boden entfernt und es ist so um sie herum und unter ihr ein ununterbrochener Durchlass 40 gebildet, dessen Auslass 41 mit der Austrittsöffnung 42 des Kniestückes kommuniziert.
Durch die Anformung der hydraukonischen Kammer 37 am Kniestück ist das Wasser veranlasst, seine Richtung in einem kleinen Raume und ohne störende Wirkungen zu ändern.
EMI3.2
anlagen (Wasserrädern, vertikalen Franzisturbinen usw.) können die in den sonst üblichen gebogenen Leitungen von konstantem Querschnitt auftretenden Verluste vermieden und es kann Druck aus Geschwindigkeit auf kurze Distanz unter dem Laufrad zurückgewonnen und gleich- zeitig eine kostspielige Ausgrabung umgangen werden.
Fig. 7 zeigt ein in den Betonabzugskanal einer Wasserkraftmaschine eingebautes hydraukonisches Kniestück. Vom Laufrad 50 entweicht das Wasser in einem vertikalen, sich in der Strörnungsrichtung erweiternden Teil der Aufnaluneleitung 51. Dieser Teil ist am unteren Ende zu einer hydraukonischen Kammer 52 ausgebogen, Eine ebene Platte 54 bildet die Basis des Hydraukonusses und ein ringförmiger Auslass 53 führt vom letzteren in die die Platte 54 umgebende Sammelkammer 55. Das über und unter der Platte 54 -durchfliessende
EMI3.3
richtung erweiernden Ablasskanal 57 und fliesst bei 58 ganz aus dem Abzugsschacht in das Unterwasser.
Es ist ersichtlich, dass Kammer 52, Auslass 53, Platte 54, Sammelkammer a5 und Auslass 56 ein dem in den Fig. 4 und 5 gezeigten Kniestück ähnliches, aber in Beton
EMI3.4
51 gesetzt werden.
In Fig. 8 ist der untere, nach aussen abgebogene freihängende Teil der das Wasser vom Laufrad 61 aufnehmenden Leitung 6'0 als konoidale Kammer ausgebildet und es ist eine Ablenkplatte 62 gegenüber der kolloidalen Kammer angeordnet. Vom Austritt 64 der konoidalen Kammer führt ein ringförmiger, sich erweiternder Raum 6'3 in eine rund um und über der Platte 6. 8 liegende Sammelkammer 65. Auf diese Weise ist man imstande, das vom LaufradkommendeWasserohnevonWirkelenherrürendeStörungenrechtwinkligabzulenken und in den Abzugskanal abzulassen, und mit grösstem Wirkungsgrad aus Geschwindigkeit
EMI3.5
Winkel eine kostspielige Ausgrabung vermieden wird.
Vorzugsweise soll der grösste Austrittsdurchmesser der hydraukonischen Kammer mindestens das zweieinhalbfache des Durchmessers betragen, welchen diese Kammer an der Stelle aufweist, wo ihre Erweiterung beginnt. Ferner soll das Stromablenkelement von der Stelle des maximalen Durchmessers der Kammern einen Abstand haben, der kleiner ist als ein Drittel der Differenz zwischen dem grössten Ausflussdurchmesser der Kammer und ihrem Durchmesser an der Stelle, wo ihre Erweiterung beginnt. Der ringförmige Auslass der konoidalen Kammer kann auch statt kontinuierlich, unterbrochen sein.
Unter ringförmiger Öffnung soll hier überhaupt eine Öffnung verstanden sein, deren Umfang gegenüber der axialen Abmessung wesentlich grösser ist, und welche einen zur Achse des Laufrades radialen Austritt des Wassers gestattet. Statt flach kann der Boden der hydraukonischen Kammer, d. h. die Aufstossfläche. auch konisch, konvex oder konkav sein. Zweckmässig ist er zur Achse des aufstossenden Strahles konzentrisch. Die Form
EMI3.6
PATENT-ANSPRÜCHE :
1.
Wasserstromablenker. gekennzeichnet durch eine Kammer mit kegel-oder trompeten- förmigen Wandungen die in der Stromrichtung stetig und in steigendem Masse divergieren und sich nahe dem Austrittsende nach allen Richtungen im wesentlichen senkrecht zur Achse des rohrförmigen Teiles nach aussen derart erweitern, dass die Kammer in jedem Punkte einen Querschnitt aufweist, der etwas grösser ist als der an diesem Punkte vom freien (nicht ein-