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Turbine oder Kreiselpumpe.
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verhältnissen während des Betriebes auf nahezu gleicher Höhe erhalten, wenn man die Schaufeln des Li. L, frades bei jeder eintretenden Betriebsänderung durch anders gestaltete Schaufeln ersetzen könnte.
Dabei hätte sich der Einlasswinkel der Schaufeln um einen andern Betrag zu ändern wie der Auslasswinkel.
Nun sind schnellaufende Wasserturbinen bekannt, deren Laufrad mit einem Kranze drehbarer,
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gezeigt wird, nur möglich w äre, wenn man bei Drehung dieser Schaufeln deren Einlass- und Auslasswinkel um verschieden grosse Beträge ändern könnte. Im folgenden sind Gegenstand der Erfindung bildende Turbinen und Kreiselpumpen beschrieben, deren Laufrad in all sich bekannter Weise mit zwei Kränzen drehbarer Schaufeln versehen ist, wobei sich aber die Schaufeln beider Kränze, im Gegensatze zu be-
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aber um verschiedene Winkel verdrehen lassen.
Dadurch wird die gleiche Wirkung erzielt, wie'wenn das Laufrad dieser Kreiselmaschinen mit einem Kranze von während des Betriebes austauschbaren Schaufeln versehen wäre, es lässt sich also der Wirkungsgrad auch bei starken Änderungen der Betriebsverhältnisse auf gleich hohem Stand erhalten.
Fig. 1-4 veranschaulicht die wesentlichen Teile einer derartigen Kreiselmasehine. Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch das Leit-und Laufrad, Fig. 2 ein Querschnitt durch das Laufrad, Fig. 3 zeigt einen Bestandteil und Fig. 4 die aufgerollte Mantelfläche des Leit- und Laufrades und die Stellvorrichtung für die Laufradschaufeln. Das Wasser fliesst durch ein Leitrad 111 mit festen Schaufeln oder auch unter Wegfall dieses Rades dem Laufrade zu. Letzteres ist mit zwei hintereinander liegenden Kränzen von Drehschaufeln c und d versehen. Die Drehzapfen e und t der Schaufeln sind in dem auf der Antriebswelle a aufgekeilten Hohlkörper b zweimal gelagert und tragen die Hebel g bzw. i.
Die Hebel g sind durch Stangen h mit einem Armkreuz kc verbunden, das von einem in der Ausbohrung der Welle a befindlichen, verschiebbaren Rohre o getragen wird. In ähnlicher Weise sind die Hebel i durch stangen j mit einem zweiten Armkreuz ka verbunden, das fest auf einer vom Rohre o umschlossenen, ebenfalls verschieb-
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stellung der Laufradschaufeln während des Betriebes auf gleicher Höhe halten lässt, wird durch die folgende Entwicklung dargetan.
Es möge vorerst das Verhalten der veranschaulichten Turbine bei geänderter Wasserzufuhr festgestellt werden, wenn man ihr zweikränziges Laufrad durch ein Rad ersetzt, das in bekannter Weise bloss einen Kranz drehbarer Schaufeln besitzt, wo aber der obere Teil dieser Schaufeln die gleiche Stellung und Krümmung aufweist wie die Schaufeln c des neuen Laufrades und der untere Teil genau so gestaltet ist wie die Schaufeln d des neuen Rades. Das Geschwindigkeitsdreieck 1, 2, 3 (Fig. 4) gibt die Beziehung zwischen der Umfangsgeschwindigkeit u des Laufrades, der wahren Eintrittsgeschwindigkeit Cl des Wassers am Radumfange und der zugehörigen relativen Eintiittsgeschwindigkeit tpj.
In dem Geschwindigkeitsdreiecke 4, 5, 6 ist der Zusammenhang zwischen der Umfangsgeschwindigkeit M, der wahren Ars-
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trittsgeschwindigkeit C2 und der Relativgeschwindigkeit U'z dargestellt. Durch Anfeinander1egen dieser beiden Dreiecke erhält man das Geschwindigkeitsdiagramm Fig. 6.
Die Verbindungslinie der beiden Dreieckspitze p = C1 cos a stellt bekanntlich die Kraft dar, mit welcher die am Umfange sekundlich durchfliessende Einheit der Wassermasse auf die Schaufeln in der Bewegungsrichtung des Rades wirkt, also pu = ghe die von der Masseneinheit des Wassers bei einem Nutzgefälle ! ;
, entwickelte Leistung.
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mit unvermindertem Wirkungsgrade arbeiten, so muss auch dann noch die Einheit der Wassermasse am Radumfange die Leistung pu entwickeln, also trotz Änderung ihrer Meridiangeschwindigkeit auf die Schaufeln den Druck p ausüben, tn Fig. 7 ist in kräftigen Linien das Diagramm verzeichnet, welches sich dann ergibt, wenn die zugeführte Wassermenge etwa auf die Hälfte der ursprünglich zugeleiteten
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veranschaulicht. Aus Fig. 7 ist zu entnehmen, dass der Wirkungsgrad bei Abnahme des Wassers auf etwa die Hälfte nur dann gleichbleiben kann, wenn sich der oberste Teil der Schaufel um den Winkel s, der unterste Teil um den wesentlich kleineren Winkel S verdrehen liesse, was bei derselben Schaufel natürlich nicht möglich ist.
Man müsste also die Schaufel während des Betriebes gegen eine anders gestaltete aus-
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Wassers vornehmlich von den Einlass-und Auslasswinkeln abhängt, so lässt sich die vorstehende Forderung erfüllen, wenn man ein Laufrad mit zwei Schaufelkränze gemäss Fig. 1-4 verwendet, versehen mit einer Einrichtung, welche ermöglicht, während des Betriebes die Schaufeln beider Kränze um verschieden grosse Winkel zu verdrehen. Zweckmässigerweise wird man die Schaufeln des einen Kranzes gegen die
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grössten Teil der von der Turbine entwickelten Leistung.
Wenn daher bei Verdrehung der Laufradschaufeln die näher der Achse liegenden Teile der Schaufeln weniger günstig arbeiten, so wird dadurch der gesamte Wirkungsgrad doch nur um geringes herabgesetzt, wenn nur die äussersten Teile der Schaufeln richtig gestaltet und bei Änderung der Betriebsverhältnisse richtig verdreht werden.
Fig. 9 bringt das Geschwindigkeitsdiagramm einer axialen Kreiselpumpe mit einem Laufrade gleich dem der Turbine, für welche das Diagramm Fig. 7 gilt, und einer Förderhöhe gleich dem Turbinen- gefälle, u. zw. ebenfalls für die volle und halbe Wassermenge. Das Wasser gelangt unter Wegfall des Leitrades parallel zur Radachse in das Laufrad. Das in kräftigen Linien verzeichnete Diagramm bezieht sich auf die Förderung der kleineren Wassermenge, das in schwachen Linien verzeichnet auf Heben der
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zu verstellen sind, wenn man dieselbe etwa in einer andern Anlage mit grösserer Aufschlagswassermenge, aber kleinerem Gefälle bei unvermindertem Wirkungsgrade verwenden will.
In Fig. 5 ist eine vereinfachte Ausführung der neuen Turbine dargestellt. Beide Drehschaufel-
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selben in der Bohrung der Welle a liegenden verschiebbaren Spindel'11 verstellt. Die Hebel 0 und i haben verschiedene Länge. Die Drehungswinkel der Schaufeln c einerseits und der Schaufeln d anderseits stehen dann in einem bestimmten Verhältnisse, und kann man daher, streng genommen, den gleichen
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Kränzen von DrehscÍ1aufeln verwenden. Man m ird dann das Wasser ebenfalls durch ein radiales Leitrad zuführen oder das Leitrad weglassen. Man kann auch noch ein Laufrad mit einem Kranze axialer Drehschaufeln und einem Kranze radialer Drehschaufeln verwenden.
Laufläder, wie vorbesehrieben, können auch bei Kreiselgebläsen zur Anwendung kommen, um den Wirkungsgrad bei wechselnden Betriebsverhältnissen hochzuhalten.
Verwendet man die Gegenstand der Erfindung bildende Turbine und Kreiselpumpe bei dem bekannten hydraulischen Getriebe, wo eine Kreiselpumpe eine Flüssigkeit in Umlauf versetzt, die dann eine oder mehrere Turbinen betätigt, so kann man die Drehzahl der Turbinen durch Verdrehung ihrer Laufradschaufeln und damit das Übersetzungsverhältnis des Getriebes bei nahezu gleichbleibendem Wirkungsgrade ändern.