AT99786B - Laufrad für schnellaufende Wasserturbinen. - Google Patents

Laufrad für schnellaufende Wasserturbinen.

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  Laufrad für schnellallfende Wasserturbinen. 



   Bei den üblichen Bauweisen von schnellaufenden Wasserturbinen tritt nicht selten der Fall ein, dass sich bei gleichbleibendem Drehmoment keine eindeutig bestimmte Drehzahl der Turbine einstellt. 



  So kann z. B. das gleiche Drehmoment unter sonst gleichen Verhältnissen bei zwei oder mehreren voneinander erheblich abweichenden Laufraddrehzahlen zustandekommen, je nach dem dieses Moment durch Belastung oder Entlastung der Turbine erzielt wird. Diese Erscheinung ist auf schwankende Strömungszustände in der Turbine   zurückzuführen,   die dadurch bewirkt werden, dass die Gestaltung und gegenseitige Anordnung der   Schaufelflächen   den für eine   gleichbleibende Wasserströmung   erforderlichen Voraussetzungen nicht entsprechen. Derartige   schwankende Strömungen   rufen im Betriebe grosse Nachteile hervor, weil die von der Turbine angetriebene Arbeitsmaschine eine gleichbleibende Drehzahl verlangt.

   Dazu kommen noch Schwierigkeiten in der Regelung solcher Turbinen und die mit jedem schwankenden   Strömungsvorgang -U1lVermeidliche   sprunghafte Veränderung des Wirkungsrades. 



   Die Erfindung löst die Aufgabe, die geschilderten Nachteile zu beheben. Zu diesem Behufe wird ein Laufrad mit im Wesen axialer Beaufschlagung verwendet, dessen Laufradschaufeln senkrecht oder schräg zur Laufradachse gerichtet sind. Die Erfindung besteht darin, dass wenigstens ein in der Nähe der Saugrohrwand befindlicher Schnitt einer   Stromfläche   mit zwei benachbarten Schaufeln so beschaffen ist, dass die von dem Eintrittspunkt normal zu den Stromlinien gezogene Trajektorie nur ein Nachbarschaufelprofil und dieses nur innerhalb jenes Drittels der ganzen Schaufelprofillänge schneidet, welche von dem   Austiittspunkt   aus gemessen wird,

   wobei der Laufradeintrittswinkel in der benachbarten   Stromfläche   als obere Grenze den Wert von   450 besitzt.   Es ist nämlich durch den Versuch festgestellt worden, dass hauptsächlich die der Saugcohrwand benachbarten Schaufelteile eine besondere Gesetz-   mässigkeit   in der Form und gegenseitigen Lage der Schaufelprofile verlangen, um bei allen für den Betrieb bestimmten Drehzahlen eine gleichbleibende Wasserströmung mit Sicherheit zu gewährleisten. 



     F : g. 1   zeigt die linke Laufradhälfte einer Wasserturbine nach der Erfindung im Aufriss. Die   Laufradfchaufeln   S sind ungefähr senkrecht auf die Laufradwelle gerichtet. Fig. 2 veranschaulicht im Schnitte mit der   Stromfläche     z-z   zwei in unmittelbarer Nähe der Saugrohrwand befindliche benachbarte Schaufeln. In F ; g. 3 ist ein Laufrad mit schräg zur Laufradachse geneigten Schaufeln dargestellt und Fig. 4 zeigt zwei Nachbarschaufeln im Schnitt mit der   Stromfläche     y-y.   



   Zur Erzielung der gewünschten Schnelläufigkeit darf der mittlere Eintrittswinkel ss", in Fig. 2 und 4 der relativen Wasserströmung nicht gross sein. Anderseits darf aber auch   das Verhältnis zwischen     Schaufelprofillänge X   und Schaufelteilung t weder zu gross noch zu klein sein. Ist es zu gross, so können kleine   Winkel A",   keinen Erfolg bringen, weil die Wasserreibungsverluste zu gross sind. Die gewünschte 
 EMI1.1 
 zwar gross, aber es wächst damit auch die Gefahr des Eintrittes schwankender Strömungszustände. Genügen aber die Weite X t und ", den eingangs erwähnten Bedingungen, so ist hiedurch nicht nur die   gewüinbehte Gleichmäss'gkeit   der Wasserströmung gesichert, sondern auch die Erreichung entsprechend hoher spezifischer Drehzahlen    gewährleistet.   



   Zieht man, wie aus den F'g. 2 und 4 ersichtlich, vom Eintrittspunkte E des Schaufelprofiles senkrecht zu den Stromlinien s-s die Trajektorie n-n, so schneidet diese nur ein Nachbarprofil, u. zw. so, dass der Schnittpunkt P innerhalb jenes Drittels der ganzen   Profillänge        gelegen ist, das vom Austrittspunkte A auq gemessen wird. Diese Beziehung soll wenigstens in einer der   Saugrohiwand   benaeh- 

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 barten   Stromfläehe   erfüllt sein. Falls es jedoch die Festigkeit der Schaufel zulässt, so empfiehlt es sieh, auch die äusseren Schaufelteile, also etwa die von den äusseren   Schamelenden   bis zur   Stromfläche     -i   (Fig. 1) reichenden Schaufelflächen, nach der geschilderten Beziehung auszugestalten. 



   Die besprochenen Vorteile sind   selbstverständlich   nicht von einer bestimmten   Zuführungsrichtung   des Wassers zum Laufrad abhängig. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist, wie aus den eingezeichneten Stromflächen zu entnehmen, eine Umlenkung des Wassers vor dem Eintritt in das Laufrad vorgesehen. 



  Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zeigt keine derartige Umlenkung. Die Laufradschaufeln sind dort gegen die Laufradwelle geneigt, ohne dass durch diesen Umstand die im Wesen axiale Beaufschlagung des Rades gestört wird. Auch hier ist durch Fig. 4 gezeigt, dass die gewünschte Beziehung zwischen dem   Winker puder   Teilung t und der Profillänge   X   eingehalten ist. Da jedoch in diesem Ausführungbeispiel der mittlere Eintrittswinkel ss kleiner ist als in Fig.   2, so   besitzt auch ein nach Fig. 4 ausgebildetes Laufrad eine höhere   Schnelläufigkeit   und demnach auch grössere Reibungsverluste. Um aber dennoch den Wirkungsgrad eines solchen Rades zu verbessern, wird der Schnittpunkt P der Normal-   trajektorie n-n m ; t   dem Nachbarprofil mehr gegen den Austrittspunkt A verschoben.

   Aus den gleichen Gründen empfiehlt es sich, von der üblichen äusseren und inneren Laufradbegrenzung abzusehen, die Schaufeln also nur mit einer entsprechend ausgebildeten Nabe   N   fest oder verstellbar zu verbinden. 



   Ein nach der Erfindung ausgebildetes Laufrad kann überall dort Verwendung finden, wo neben entsprechender Schnelläufigkeit auf eine von der Drehzahl, Wassermenge und Gefällshöhe in weiten Grenzen unabhängige Gleichmässigkeit der Wasserströmung Gewicht gelegt wird. Selbstverständlich erfüllt aber eine solche Radbeschaufelung nur bei Wasserturbinen die beabsichtigte Wirkung, weil es sich dort in der Hauptsache um die Umsetzung von Druckenergie in äussere Arbeitsleistung handelt. 



  Bei Kreiselpumpen   oder-geblasen, Schiffspropellern u.   dgl., wo es sich in der Hauptsache um den entgegengesetzten Umsetzungsvorgang handelt, lässt sich selbstverständlich diese Wirkung nicht erzielen. 



  Ebenso bedarf es keiner besonderen Begrünung, dass sich die geschilderten Vorteile nur bei gleichzeitiger Benutzung jener Vorrichtungen erreichen lassen, die zur Erzielung eines geordneten   strömungsvorganges   in der Turbine unter allen Umständen erforderlich sind. Dazu gehören die Beaufschlagung des Laufrades durch eine entsprechend ausgebildete Leitvorrichtung und die Abführung des Wassers durch ein Saugrohr, das im Bedarfsfalle noch einen entsprechenden Saugrohrrückgewinn   ermöglicht. Ebenso   muss während des Betriebes das ganze Laufrad von strömendem Wasser erfüllt sein.

Claims (1)

  1. PATENT-ANSPRUCH : Laufrad für schnellaufende Wasserturbinen mit im Wesen axialer Beaufschlagung, dessen Laufradschaufeln senkrecht oder schräg zur Laufradachse gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens EMI2.1 mit zwei benachbarten Schaufeln (8) so beschaffen ist, dass die von dem Eintrittspunkt (E) normal zu den Stromlinien gezogene Trajektorie (n-n) nur ein Nachbarschaufelprofil und dieses nur innerhalb jenes Drittels der ganzen Schaufelprofillänge (À) schneidet, welches von dem Austrittspunkt (A) aus gemessen wird, wobei der Laufradeintrittswinkel (ss) in der betrachteten Stromfläche als obere Grenze den Wert von 450 besitzt.
AT99786D 1917-07-11 1917-07-11 Laufrad für schnellaufende Wasserturbinen. AT99786B (de)

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