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Laufrad für schnellaufende Kreiselmaschinen.
Die üblichen schnellaufenden Kreiselmaschinen mit im Wesen axialer Beaufschlagung des Laufrades, beispielsweise Kaplanturbinen, zeigen die unerwünschte Eigenschaft, dass sich bei starker Verunreinigung des Betriebswassers durch Gras, Laub und ähnliches Geschwemmsel dieses an den Eintrittskanten der Laufradschaufeln festsetzt. Die hiebei entstehende ungünstige Veränderung der Schaufelprofile im Verein mit der auftretenden Querschnittsverengung bewirken einen Leistungsabfall, der sich besonders bei kleineren Laufrädern störend fühlbar macht und eine häufige Reinigung der Maschine erfordert.
Die Erfindung betrifft nun eine derartige Ausgestaltung der Laufradschaufeln, dass ein Festsetzen des Geschwemmsels an den Schaufeleintrittskanten vermieden wird. Zu diesem Behufe werden die Eintrittskanten in der nachstehend angegebenen Weise gegen die Umfangsrichtung des Rades geneigt angeordnet, so dass ein Abschwemmen des sich ansetzenden Geschwemmsels durch die Wirkung der Strömung, unterstützt durch die Fliehkraft, ermöglicht wird.
Fig. 1 zeigt die linke Hälfte eines Kaplanturbinenlaufrades im Aufriss, Fig. 2 das gleiche Laufrad, projiziert auf eine zur Radachse senkrechte Ebene.
1 ist die Laufradnabe, 2 eine der Laufradschaufeln mit der Eintrittskante 3.6 stellt ein Massenteilchen des Geschwemmsels dar, das durch die Wasserströmung gegen die Eintrittskante 3 gepresst wird. Bei der Drehung des Laufrades im Sinne des Pfeiles 12 wirkt auf das Teilchen in radialer Richtung die Fliehkraft 7, deren Komponente 8 dasselbe von der Kante abzuheben trachtet, während es die Komponente 9 entlang der Kante 3 nach aussen zu verschieben sucht. Es ist einleuchtend, dass ein umso grösserer Anteil 8 der Fliehkraft 7 auf das Teilchen 6 abhebend wirkt, je kleiner der Winkel a ist, den die Richtung der Fliehkraft 7 mit jener der kantensenkrechten Komponente 8 einschliesst. Dieser Winkel erscheint auch als Neigungswinkel der Eintrittskantentangente 10 mit der Umfangsrichtung 11 in der Projektion der Schaufel 2 auf eine zur Laufradachse X-X senkrechte Ebene.
Untersuchungen haben ergeben, dass eine befriedigende Wirkung auch bei stark verunreinigtem Betriebswasser sich dann einstellt, wenn zumindest im äussersten Viertel 4, 5 der in radialer Richtung gemessenen Schaufellänge L der Winkel a den Wert von 400 nicht überschreitet. In diesem Falle ist erfahrungsgemäss die Fliehkraftkomponente 8 genügend gross, um entgegen der Wirkung des Wasserdruckes das Geschwemmsel von der Eintrittskante abzuheben oder zumindest so weit aufzulockern, dass es von der Wasserströmung erfasst und fortgeschwemmt werden kann.
Da die schädigende Wirkung des festgesetzten Geschwemmsels gerade an den äussersten Schaufelteilen am grössten ist, weil diesen der Hauptanteil an der Energieumsetzung zufällt und dort die grössten Geschwindigkeiten herrschen, so genügt es, die vorstehend angegebene Ausbildung der Schaufeleintrittskante auf deren äusserstes, in radialer Richtung gemessenes Viertel zu beschränken ; es ist jedoch nur vorteilhaft, auch die der Laufradachse näher gelegenen Kantenteile in der gleichen Weise auszubilden, soferne nicht anderweitige Rücksichten eine andere Ausgestaltung verlangen. Desgleichen kann der
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sein. Im letztgenannten Falle verläuft die Projektion des betreffenden Teiles der Eintrittskante 3 auf eine zur Laufradachse senkrechte Ebene nach einer logarithmischen Spirale.
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Obgleich der Druck, mit dem das Geschwemmsel von der Wasserströmung an die Schaufeleintrittskante gepresst wird, nicht allein von der Lage dieser Kante abhängt, sondern auch von der spezifischen Drehzahl des Laufrades, der Profilform und andern Faktoren beeinflusst wird, so gewährleistet die oben angegebene Regel doch für alle in Betracht kommenden Fälle die Erreichung der angestrebten Wirkung und in ihrem Rahmen kann die Neigung der Eintrittskante den jeweiligen Verhältnissen derart angepasst werden, dass die erwünschte Wirkung ein Höchstmass erreicht.