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Es ist bekannt, die Vorteile einer rotierenden verlustarmen Potentialströmung für Kreiselmaschinen (Turbinen oder Pumpen) auszunutzen. Um dies zu ermöglichen, muss das Gehäuse der Kreiselmaschine dieser Strömung angepasst werden, wozu auch gehört, dass der Sporn des Gehäuses so angeordnet ist, dass beim Zusammentreffen des (im Falle der Turbine) in das Gehäuse einströmenden bzw. (im Falle der Pumpe) aus dem Gehäuse ausströmenden Wassers mit dem im Gehäuse rotierenden Wasser keine hydraulisch ungünstigen Verhältnisse entstehen.
Es ist auch bekannt, für wechselnde Betriebszustände, also wenn man mit veränderlicher Wassermenge, veränderlichem Gefälle usf. rechnen muss, das Spiralgehäuse einem mittleren Zustand entsprechend auszubilden, also auch dem Sporn eine mittlere Richtung zu geben.
Derartige Gehäuse wurden mit oder ohne Leitvorrichtungen für Turbinen oder Pumpen ausgeführt.
Die empfindlichste Stelle solcher Spiralgehäuse ist in der Regel der Sporn, weil in seinem Bereich leicht Wirbel, Wandablösungen und Totwasserräume entstehen, die vom hydraulischen Standpunkte aus sehr nachteilig sind. Wird nun der Sporn nur für einen mittleren Betriebszustand richtig ausgebildet, so ruft jede Abweichung von diesem mittleren Betriebszustand schon ungünstige hydraulische Verhältnisse im Bereiche des Sporns hervor. An allen übrigen Stellen des Gehäuses, das für einen mittleren Betriebszustand richtig konstruiert ist, äussern sich Änderungen des Betriebszustandes in einem viel geringeren Masse.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Spiralgehäuse für Kreiselmaschinen, das mit oder ohne Leitvorrichtungen gebaut werden kann und das sich von den bekannten Spiralgehäusen dadurch unterscheidet, dass der Sporn im Gehäuse beweglich angeordnet ist, u. zw. so, dass er bei wechselnden Betriebszuständen jeweils in die zur Vermeidung von Wirbeln od. dgl. günstigste Richtung eingestellt werden kann. Man kann zu diesem Zweck den Sporn frei beweglich machen, so dass er sich selbsttätig in die zur Vermeidung von Wirbeln od. dgl. günstigste Richtung einstellt, oder man kann seine Bewegung von einem Regelungsorgan abhängig machen.
In baulicher Beziehung kann diese Beweglichkeit des Sporns auf verschiedene Weise ermöglicht werden.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein Spiralgehäuse gemäss der Erfindung senkrecht zur Laufradachse o. Handelt es sich um eine Turbine, so strömt das Wasser in den Kanal aein und gelangt in den Spiralraum, in dem die rotierende Potentialströmung entsteht. Der Sporn b ist hier als starre, zugeschärfte Platte oder Zunge ausgebildet, die um eine Achse c, die am Gehäuse gelagert ist und hier parallel zur Laufradaehse o liegt, geschwenkt werden kann. Wie der in Fig. 2 dargestellte Aufriss zeigt, erstreckt sich die Spornzunge b über den ganzen Zwischenraum zwischen den beiden Abschlusswänden d und e des Spiralgehäuses.
Durch die Verschiedenheit der Geschwindigkeiten und Massenwirkungen des zu beiden Seiten des Sporns strömenden Wassers sind verschiedene Drücke zu beiden Seiten des Sporns bedingt, die Winkelabweichungen der Strömung hervorrufen. Da die Winkelabweichungen von diesen beiden Faktoren abhängig sind, die ihrerseits von der Beaufschlagung abhängen, so werden sie bei verschiedenen Beaufschlagungen verschieden sein. Wäre die Richtung des Sporns, wie dies bisher üblich war, nur für eine mittlere Beaufschlagung gewählt worden, so würde seine Richtung für alle andern vorkommenden Beauf- schlagungen mehr oder weniger nach der einen oder nach der andern Seite von der ideellen Richtung abweichen und hiedurch würden dort Wirbel, Wandablösungen usw. entstehen, die für die Arbeitsweise der Kreiselmaschine sehr nachteilig sind.
Ist aber die Spornzunge b gemäss der Erfindung frei beweglich,
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herrschenden Druckverhältnissen entsprechende Richtung selbsttätig einstellen und damit sind die eben angedeuteten Nachteile in der vollkommensten Weise vermieden.
Man kann den beweglichen Sporn auch zwangläufig in die der jeweiligen Beaufschlagung entsprechend Stellung bringen, wenn man ihn, wie dies Fig. 3 andeutet, mittels eines Gestänges f mit einer Regelungsvorrichtung in Verbindung bringt, die selbst unter dem Einfluss der wechselnden Betriebsverhältnisse steht. Zum Festhalten des Sporns b in der jeweils günstigsten Richtung bedarf es dabei keiner besonderen Kraft, da nur jene geringen Kräfte erforderlich sind, die zur Überwindung des Reibungswiderstandes beim Verstellen des Sporns genügen.
Zur Erreichung der erforderlichen Verstellbarkeit des Sporns kann dieser auch als biegsame oder elastische Platte ausgebildet werden, deren hinterer Rand am Gehäuse fest eingespannt ist, die aber im übrigen frei in das Gehäuse hineinragt. Die Biegsamkeit oder Elastizität dieser Platte muss dabei so beschaffen sein, dass der Sporn selbsttätig die jeweils günstigste Gestalt und Lage annehmen kann.
Man kann den Sporn aber auch als biegsame oder elastische Membran ausbilden, die nicht nur an ihrem hinteren Rand, sondern auch an den beiden sich daran anschliessenden Längsrändern in dem Gehäuse eingespannt ist.
Die Fig. 4 zeigt einen Querschnitt eines solchen Membransporns b, der etwa aus Gummi, Leder, einem imprägnierten Textilstoff od. dgl. bestehen kann und dessen Längsränder in Lagern g mit Wulsten h drehbar oder fest eingespannt sind, während der hintere Rand ebenfalls fest eingespannt oder drehbar befestigt sein kann.
Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform eines solchen Membransporns, bei dem die Längsränder in dem Gehäuse fest eingespannt sind. In jedem Falle kann die biegsame oder elastische Membran zumindest teilweise die hydraulisch günstigste Gestalt und Stellung annehmen.
Die gänzliche oder teilweise Beweglichkeit und Einstellbarkeit des Sporns kann aber im Rahmen der Erfindung in mannigfach anderer Weise konstruktiv erreicht werden.
Die vorteilhaften Wirkungen eines beweglichen Sporns können auch für die Endteile von Leitwänden, die mitunter bei Spira, lgehäusen zur Anwendung kommen, ausgenutzt werden, indem man auch die Endteile dieser Leitwände in ähnlicher Weise beweglich macht, wie dies hier für den Sporn beschrieben
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deren Enclteil k in ähnlicher Weise ausgebildet werden kann wie der Sporn b, so dass also dieser Endteil k der Leitwand (oder der Leitwände) bei wechselnden Betriebszuständen gleichfalls in die jeweils günstigste
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Es sei noch erwähnt, dass es bereits bekannt ist, in den Kanal a zur Beeinflussung der Beaufschlagung verstellbare Regelungsorgane einzubauen oder den Durchflussquerschnitt auf andere Weise zu verändern, wozu auch schon elastische Organe vorgeschlagen worden sind.
Diese Regelungs-oder sonstigen Organe haben aber den Zweck, eine Änderung des Betriebszustandes hervorzurufen, nicht aber den Sporn oder die Leitwände wechselnden Betriebszuständen anzupassen. Der bewegliche Sporn oder der bewegliche Endteil von Leitwänden gemäss der Erfindung hat eben nicht den Zweck, eine bestimmte Wasserströmung zu erzwingen oder zu ändern, sondern soll vielmehr entsprechend einer vorhandenen Strömung eingestellt werden, so dass der hauptsächlichste Strömungsausgleich sofort hinter dem Sporn erfolgt und nicht erst im Rotationshohlraum.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Spiralgehäuse für Kreiselmaschinen (Turbinen oder Pumpen) mit oder ohne Leitvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Sporn im Gehäuse derart ganz oder teilweise beweglich angeordnet ist, dass er bei wechselnden Betriebszuständen jeweils in die zur Vermeidung von Wirbeln od. dgl. günstigste Richtung eingestellt werden kann, u. zw. bei freier Beweglichkeit des Sporns selbsttätig oder auch zwangläufig, etwa in Abhängigkeit von einem Regelungsorgan.