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Verfahren und Vorrichtungen zum Betriebe von Schnelläufer-Francisturbinen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Schnelläufer-Francisturbinen und die zur Ausübung dieses Verfahrens erforderlichen Vorrichtungen. Bei SchnelläuferFrancisturbinen besteht bekanntlich die Gefahr, dass sich bei Teilbelastungen im Laufrad Störungen im Wasserlauf ergeben, indem in der Nähe des Radbodens das Wasser nicht
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durch wird der Wirkungsgrad der Turbine sehr ungunstig beciunusst.
Nach der Erfindung wird dieser Übelstand dadurch behoben, dass dem Wasser bei Teil belastung in der Turbine Luft beigemischt wird. Diese bildet mit Wasser ein Gemisch. dessen spezifisches Gewicht wesentlich kleiner ist als dasjenige des Wassers. Weil aber das Gesamtgewicht des n der Zeiteinheit durch die Turbine fliessenden Luft-Wasser-
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erheblich grösser ist als dasjenige des Wassers allein. Dieses Gemisch ist deshalb befähigt, an allen Stellen der Turbine, 8150 auch in der Nahe des Hadllodens, die für einen ungestörten Durchfluss uötige Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten
Die Luft kann dem Wasser an solchen Stellen der Turbine zugefuhrt werden, wo Unterdruck herrscht. In diesem Fall ist die Turbine befähigt, die erforderliche Luftmenge selbsttätig anzusaugen.
Es kann aber auch die Luft an solchen Stellen der Turbine zu- geführt worden, wo Überdruck herrscht. In diesem Fall muss die Luft vorerst auf diesen Überdruck verdichtet werden. Hiezu können Kolben-, Kreisel oder irgend welche Verdichter als Hilfsmittel verwendet werden. Es kann auch das verfugbare Gefalle des Wassers ausgenutzt werden, um die Luft in einer Strahlvorrichtung auf den gewünschten Druck zu bringen. In diesem Fall ka@ man das aus der Strahlvorrichtung austretende Luft-Wassergemisch dem Laufrad zufügen oder es kann die Luft durch eine entsprechende Einrichtung vom Wasser abgeschieden und allein zur Turbine geführt werden.
Da die für eine richtige Wirkungsweise erforderliche Luftmenge von dem Grad der Teilbelastung abhängig ist, wird die der Turbine zugeführte Luftmenge durch besondere Hilfsmittel geregelt. Diese Hilfsmittel können in Abhängigkeit gebracht werden entweder
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regler der Turbine oder von einem Druckregler irgend welcher Art oder von einem in Abhängigkeit, von der Wassermenge stehenden Regler.
Die Zeichnung zeigt drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes. Alle Beispiele beziehen sich auf lotrechta (hsige, aussen beaufschlagte Schnelläufer-Francisturbinen.
In allen drei Beispielen bezeichnet 1 den Laufradboden, 2 die Laufschaufeln, 3 den Aussenkranz des Laufrades. Die Wassermenge wird durch die beweglichen Leitschaufeln 4 geregelt, die in den feststehenden Gehäusewänden a und 6 gelagert sind.
Nach Fig. 1 wird die Luft der Turbine unterhalb der Laufschaufeln 2 zugeführt, also an einer Stelle, wo sich das Wasser bereits im Saugrohr 7 befindet. Zu diesem Behuf wird ein um das Saugrohr 7 angeordneter Ringkanal S durch ein Rohr 9 mit der Aussenluft in Verbindung gebracht, die durch den Trichter 10 und das Rohr in Richtung
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der Pfeile in den Ringkanal 8 und von hier durch ringsum verteilte Bohrungen 11 in das Saugrohr gelangen und sich daselbst mit dem aus dem Laufrad austretenden Wasser mischen kann.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform soll die Luft dem Wasser im oberen Teil des zwischen den Laufschaufeln 2 und den beweglichen Leitschaufeln 4 befindlichen Spaltes zugeführt werden. Weil daselbst Überdruck herrscht, muss die Luft vor dem Eintritt zum mindeste ebenfalls denselben Überdruck erhalten. Sie wird deshalb durch eine besondere, in der Zeichnung nicht dargestellte, an sich bekannte Vorrichtung verdichtet, alsdann durch das Rohr 12 in den im Deckel 5 angeordneten Ringkanal 13 und von hier durch Bohrungen 14 in den Spalt gepresst.
Unmittelbar am Austritt der Bohrungen 14 wird sie sich mit dem an diesen Bohrungen vorbeifliessenden Wasser mischen und es wird dieses Gemisch, wie gewünscht. hauptsächlich an diejenige Stelle des Laufrades hinfliessen, wo ein Rückströmen des Wassers am meisten zu befürchten ist, d. i. in die Nähe des Radbodens 1.
Nach Fig. 3 wird ebenfalls bereits mit entsprechender Pressung versehene Luft durch das Rohr 15 in de zwischen dem Deckel 16 und dem Laufradboden 1 befindlichen
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mittelbar hinter den Austrittskante der Laufschanfeln 2 in den Saugraum austritt und sich daselbst mit dem aus dem Laufrad austretenden Wasser mischt. Zur Regelung der zugeführten Luftmenge ist in das Rohr 15 ein Rundschieber 19 eingebaut, der durch das Gestänge 20, dz B. vom Geschwindigkeitsregler der Turbine aus, betätigt werden kann. Der Rundschieber 19 ist in Fig. 4 im Querschnitt und in grösserem Mass heraus-
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kann bewirkt werden, dass je nach Wunsch Luft bei einer grösseren oder kleineren Teilbelastung der Turbine zugeführt wird.
Statt des Drehschiebers J9 kann selbstverständlich irgend ein anderes bekanntes Regelungsglied (Ventil, Klappe oder dgl.) verwendet werden.
Derartige Regelungsvorrichtungen können selbstverständlich ebensogut in die Luftzuleitungen 9 in Fig. 1 oder 12 in Fig. 2 eingebaut sein.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Betriebe von Schnelläufer-Francisturbinen, dadurch gekennzeichnet, dass bei Teilbelastung dem Wasser in der Turbine Luft beigemischt wird.