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Radialwasserturbine mit einem Axialauslauf
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Ziel der Erfindung ist eine Radialwasserturbine mit einem Axialauslauf der eingangs angeführten Art, welche im Druckhöhenbereich von 50 bis 150 m, bei Teillast und Druckhöhenschwankungen, einen wesentlich besseren Wirkungsgrad als die bisher bekannten Turbinen besitzt und die gleichzeitig eine Verminderung der Pulsationen im Saugrohr ermöglicht.
Erreicht wird dies bei einer Radialwasserturbine der eingangs angeführten Art dadurch, dass ein an sich bekannter Leitapparat mit einem unteren und einem oberen feststehenden Kranz und Drehschaufeln sowie Drehscheiben vorgesehen sind, durch deren Schlitze die Drehschaufeln hindurchgehen, wobei der mit der zusätzlichen Nabe verschiebbare Kranz anströmseitig vor den feststehenden Kränzen des Leitapparates angeordnet ist und aussen einen zylindrischen Wandteil aufweist, der zwischen dem Einlauf des Ständers und dem Leitapparat versenkbar ist.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist zur axialen Verstellung der zusätzlichen Nabe ein im Innern der nicht verstellbaren Naben angeordneter Servoantrieb vorgesehen, und die axiale Verschiebung des Kran- zes des Leitapparates erfolgt mittels eines Servoantriebes, der mit einem feststehenden Kolben ausgebildet ist, welcher am oberen unbeweglichen Kranz des Leitapparates der Turbine befestigt und von einem mittels Drucköl beaufschlagbaren, über ein Gestänge mit dem verschiebbaren Kranz verbundenen Zylinder umgeben ist.
Nach einem andern Merkmal der Erfindung können die Drehscheiben im oberen verschiebbaren Kranz des Leitapparates befestigt und die zur Verdrehung der Schaufeln dienenden Servoantriebe auf den Zapfen dieser Schaufeln angeordnet sein, wobei der verschiebbare Kranz des Leitapparates auf der Aussenseite als zylindrischer Schild ausgebildet ist.
Gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal können die Drehscheiben abwechselnd im oberen verschiebbaren Kranz und unteren unverschiebbaren Kranz des Leitapparates befestigt sein, und die durch die Schlitze der unteren Drehscheibe hindurchgehenden Drehschaufeln können in Richtung der Turbinenachse verstellbar sein und deren Zapfen zu ihrer Verdrehung Gleitfedern aufweisen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von zwei Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen in den Fig. l und 2 im Längsschnitt dargestellt sind, näher erläutert.
Die Wasserturbine besitzt ein Laufrad --1-- mit einer unverschiebbaren Nabe --2--, die an einer Hohlwelle --3-- befestigt ist. An der Nabe--2-- sind die unverdrehbaren Schaufeln-4-des Laufra- des --1-- befestigt, das eine zusätzliche, in Achsrichtung der Turbine verschiebbare Nabe--5-- mit Schlitzen --6-- besitzt, durch welche die Schaufeln --4-- hindurchgeführt sind. Die Nabe--5-- ist mit Hilfe eines Servomotors --7-- verschiebbar.
Die Turbine besitzt weiters einen Ständer-8-, eine Spirale-9-- und einen Leitapparat --10-mit einem unbeweglichen unteren Kranz --11-- und einen unbeweglichen oberen Kranz-12-, wel-
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--8-- befestigt- -14-- verschiebbar ist.
Die zusätzliche Nabe --5-- ist von aussen in Form eines zylindrischen Schildes --29-- ausgebildet.
Der zylindrische Schild --29-- bedeckt den Raum zwischen der verschiebbaren Nabe--5-- und der unverschiebbaren Nabe --2--. Der zylindrische Schild --29-- ist notwendig, um Leerlaufverluste in der Pumpe zu verhindern, welche an den oberen Enden der Schaufeln--4-- entstehen könnten, die sich im Zwischenraum zwischen der verstellbaren Nabe --5-- und der unverstellbaren Nabe --2-- befinden. Der Schild --29-- trennt das sich mit dem Laufrad-l-drehende Wasser von dem Wasser, welches sich im Zwischenraum zwischen dem oberen verschiebbaren Kranz-13-- und dem unverschiebbaren Kranz-12- des Leitapparates--10-- befindet.
Der verschiebbare Kranz --13-- besteht auf der Aussenseite aus einem zylindrischen Schild
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drehbare Scheiben--22-- im oberen verschiebbaren Kranz --13-- und sind im oberen unverschiebbaren Kranz --12-- befestigt.
In der Radialwasserturbine mitAxialauslauf gemäss Fig. 3 gibt es zweiArten vonDrehschaufeln-21 und 27--. Die Schaufeln --21-- gehen durch Drehscheiben --22-- im oberen verschiebbaren Kranz-13- und sind im oberen nicht verschiebbaren Kranz --12-- befestigt, wogegen die Schaufeln --27-- durch
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Drehscheiben --28-- im unteren Kranz--11-- gehen und im oberen verstellbaren Kranz-13-befe- stigt sind.
Zur Sperrung des Leitapparates--10-- gemäss Fig.2 mit Hilfe der Schaufeln--21 und 27-- sind die letzteren, welche durch die Schlitze der unteren Scheiben --28- hindurchgehen, längs der Turbinenachse verschiebbar ausgebildet, wogegen die Schaufeln--21-- mit flügelförmigen Servomotoren--23-- versehen sind, welche die Drehung und die gegenseitige Überdeckung aller Schaufeln--21 und 27-- des Leitapparates--10-- bewirken.
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che die Drehung dieser Schaufeln gestatten.
Bei der Ausführung gemäss Fig. 2 dient der zylindrische Schild --15-- nicht der Trennung und des- halb ist seine Höhe gleich der maximalen Änderung der Höhe des Leitapparates --10--.
Die Doppelregelung der Wasserturbine wird mittels gleichzeitiger Änderung der Höhe des Leitap- parates-10-und des Laufrades --1-- sowie der Öffnung des Leitapparates --10-- durchgeführt.
Die Arbeit der Servomotoren-7, 14 und 23--, welche diese Änderungen vornehmen, wird durch die Abhängigkeit bestimmt, welche eine optimale Arbeitsweise der zu regelnden Wasserturbine ergibt.
Die Wasserturbine kann gegebenenfalls als umkehrbare Maschine (Pumpenturbine) verwendet werden. Hiebei gewährleistet ihre Konstruktion einen maximalen Wirkungsgrad sowohl bei der Arbeit als Turbine, wie auch bei der Verwendung als Pumpe. Bei der Umstellung der Maschine von der Turbine auf Pumpenarbeit kann der Leitapparat gemäss Fig. 1 durch die Drehung der Schaufeln um 1800 als Richtapparat verwendet werden.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Radialwasserturbine mit einem Axialauslauf, einem Spiralgehäuse, einem Ständer, einem Laufrad mit einer in Richtung der Turbinenachse unverschiebbaren, an einer Hohlwelle befestigten Nabe und an dieser fest angebrachten Laufradschaufeln, einer zusätzlichen, in Richtung der Turbinenachse verstellbaren Nabe, die die Nabe mit den Laufradschaufeln abströmseitig überdeckt, aussen in Form eines zylindrischen Schildes ausgebildet sowie mit Schlitzen versehen ist, durch welche die Schaufeln des Laufrades und gegebenenfalls auch des Leitapparates hindurchgehen, und einem am Umfang des zylindrischen Schildes befindlichen Kranz, der in Richtung der Turbinenachse gleichzeitig mit der zusätzlichen Nabe des Laufrades verschiebbar ist, so dass am Laufradeintritt im Durchflussabschnitt ein stufenloser Strömungsquerschnitt entsteht,
dadurch gekennzeichnet, dass ein an sich bekannter Leitapparat (10) mit einem unteren (11) und einem oberen (12) feststehenden Kranz und Drehschaufeln (21 und 27) sowie Drehscheiben (22,28) vorgesehen sind, durch deren Schlitze die Drehschaufeln (21,27) hindurchgehen, wobei der mit der zusätzlichen Nabe (5) verschiebbare Kranz (13) anströmseitig vor den feststehenden Kränzen (11,12) des Leitapparates angeordnet ist und aussen einen zylindrischen Wandteil (15) aufweist, der zwischen dem Einlauf des Ständers (8) und dem Leitapparat versenkbar ist.