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Laufrad für Erelselmaschinen.
Bei den bisher verwendeten Laufrädern von Kreiselmaschinen wurden die theoretisch ermittelten
Sehaufelwinkel und Krümmungen der Laufschaufeln nur an der vorderen Seite der letzteren eingehalten, während die Formgebung des Schaufelrückens hauptsächlich nur mit Rücksicht auf die erforderliche Festigkeit erfolgte und höchstens eine Zuschärfung der Ein-und Austrittskanten vorgenommen wurde.
Neuere Versuche haben jedoch gezeigt, dass dem Schaufel-rücken eine viel höhere Bedeutung zukommt als bisher angenommen wurde, ja dass dessen richtige Formgebung für die gute Wirkungsweise der Kreiselmaschine in vielen Fällen wichtiger ist als jene der Schaufelvorderseite. Der Grund hiefür liegt darin, dass das Arbeitsmittel bei seiner Ablenkung längs der konkaven Vorderseite der Schaufel eine zwangläufige Führung findet und eine nennenswerte Störung der Strömung selbst dann nicht auftritt, wenn diese Schaufelvorderseite den theoretischen Voraussetzungen nicht genau entspricht. An der konvexen Schaufelrückenseite hat jedoch eine Abweichung von der theoretisch richtigen Form die Ablösung des Flüssigkeitsstrahles von der Schaufelwand zur Folge, wodurch die Bildung von Wirbeln und damit seine Störung der geordneten Strömung unvermeidlich ist.
Das Wesen der Erfindung besteht nun darin, dass nicht die Vorderseite, sondern die Rückenseite der Laufradschaufeln so gestaltet wird, wie es den Forderungen der Theorie entspricht, während die Sehaufelvorderseite eine Form erhält, die mit Rücksicht auf die Festigkeit oder Herstellung geboten erscheint und mit der Form der Rückenfläche nicht identisch sein muss.
In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand an einigen Ausführungsbeispielen von Wasserturbinenlaufrädern erläutert und werden sich die weiteren Erklärungen einfachheitshalber nur auf Wasserturbinen beziehen, können aber natürlich sinngemäss auch auf alle andern Arten von Kreiselmaschinen Anwendung finden.
Fig. 1 zeigt die linke Hälfte des Laufrades einer Wasserturbine im Aufriss, wobei die gestrichelte
Linie ss den Schnitt einer Stromfläche mit der Bildebene darstellt. Die Fig. 2 und 3 stellen den nach der Methode der konformen Abbildungen in die Ebene ausgebreiteten Schnitt der Stromfläche ss (Fig. 1) mit zwei benachbarten Laufschaufeln S dar. In Fig. 2 ist das Schaufelprofil nach der bisher üblichen
Art ausgeführt, indem die Schaufelvorderseite V den theoretisch erforderlichen Eintrittswinkel ss und
Austrittswinkel 8 besitzt und die in hydraulischer Hinsicht erwünschte Krümmung aufweist, während die Rückenseite R lediglich nach praktischen Gesichtspunkten geformt ist. In dem gezeichneten Beispiel besteht sie aus den Geraden b und dem Kreisbogen a, könnte aber naturgemäss auch eine beliebige andere Form haben.
Fig. 3 zeigt zwei Schaufelprofile nach der Erfindung. Wie ersichtlich kommen die theoretisch bestimmten Winkel ss und S nur der Schaufelrückenfläche R zu, wogegen sie bei der Schaufelvorderseite V nicht mehr auftreten. Es ist selbstverständlich, dass in jedem Falle die Schaufelvorderseite von der theoretisch richtigen Rückenseite nicht mehr abweichen soll, als dies mit Rücksicht auf die Festigkeit und Herstellung nötig ist.
Besonders stark tritt die im früheren geschilderte Empfindlichkeit der Schaufelrückenseite gegen unrichtige Winkel dann in Erscheinung, wenn es sich um Laufräder handelt, wie solche in der Patentschrift Nr. 73820 beschrieben sind. Der diesen Rädern eigentümliche Strömungszustand verlangt ein besonders sorgfältiges Einhalten der theoretisch richtigen Winkel, die, wie in der oberwähnten Patentschrift gezeigt ist, nach dreidimensionalen Gesichtspunkten bestimmt werden müssen, weil hier die übliche Stromfadenund Stromflächentheorie unbrauchbare Winkel ergibt.
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Derartige Räder haben die Eigenschaft, dass zwischen zwei benachbarten Schaufeln längs der ganzen Schaufel oder eines Teiles derselben keine Zelle vorhanden ist, was dann eintritt, wenn die Länge ^ (Fig. 2 und 3) des Schnittes der Schaufel mit einer Stromfläche kleiner ist als die in der gleichen Stromfläche vorhandene Teilung t.
Wird gemäss vorliegender Erfindung die Schaufelrückenfläohe auf dreidimensionaler Grundlage ausgeführt, so lässt sich nach dem Gesagten eine wesentliche Verbesserung der Wirkungsweise solcher Räder erzielen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Laufrad für Kreiselmachinen, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Rückenseite (R) der Laufradschaufeln (Fig. 3) die nach der Theorie sich ergebenden Winkel und Krümmungen aufweist, die Schaufelvorderseite (V) hingegen so geformt ist, wie dies durch Festigkeits-oder Herstellungsrücksichten geboten erscheint.