CH101024A - Impeller for reversible centrifugal machines, in particular water turbines. - Google Patents

Impeller for reversible centrifugal machines, in particular water turbines.

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CH101024A
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CH
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impeller
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blade
water turbines
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German (de)
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Huguenin Albert
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Huguenin Albert
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    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/14Rotors having adjustable blades
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Description

  

  Laufrad für umkehrbare Kreiselmaschinen, insbesondere Wasserturbinen.    Die     Laufradein-    und     Austrittswinkel    be  einflussen in erheblichem Masse den Wir  kungsgrad von Turbinen, da von der Grösse  dieser Winkel der stossfreie Eintritt des trei  benden Mediums     ins    Laufrad und die     Aus-          trittsverluste        iabhängen.    Bei in nur     einer     Richtung laufenden Turbinen ist es für den       Konstrukteur    verhältnismässig leicht, diese       Winkel    der gegebenen Wassermenge und .der  Umdrehungszahl anzupassen und dadurch  einen guten Wirkungsgrad zu erzielen.

   An  ders     liegen    dagegen die     Verhältnisse,    wenn  die Turbine in beiden Richtungen zu laufen  hat, wie das zum     Beispiel    bei     Gezeiten-Was-          serkraftanlagen    der Fall ist. Bei fest ange  ordneten     Laufradschaufeln    kann in diesem  Falle für die. eine Drehrichtung auf Kosten  der andern wohl ein verhältnismässig guter  Wirkungsgrad erreicht werden.

   Will man  nun aber für die eine Drehrichtung einen all  zuschlechten .Wirkungsgrad vermeiden, so  muss bei fest angeordneten     Laufradschaufeln     für beide Drehrichtungen im gleichen     Masse     eine     gewisse    Verschlechterung des Wirkungs  grades in Kauf genommen werden.  



       Um,    nun bei umkehrbaren Kreiselmaschi  nen in beiden Drehrichtungen einen guten    Wirkungsgrad zu erzielen, sind erfindungs  gemäss     die        Laufradschaufeln    drehbar im Lauf  rad angebracht und in dessen Nabe derart  befestigt, dass die Befestigung bei Erfordernis  gelöst und bei beliebiger Winkellage der  Schaufeln zur     Laufradachse    wieder herge  stellt werden kann.  



  Jede     Laufradschaufel    kann zweckmässig  einen konischen Sitz aufweisen, der in eine  konische Bohrung der Nabe     hineinpa.sst,    und  die Lösung der Befestigung der Laufrad  schaufeln kann durch     Erzeugung    einer rela  tiven Bewegung radial zur     Laufradachse    zwi  schen     Laufschaufelsitz    und     ,einem    zur Lage  rung dieses Sitzes dienenden Zapfen erfolgen.  Neben zum Lösen der Verbindung zwi  schen Laufschaufeln und Laufradnabe die  nenden     Mitteln    kann noch eine Vorrichtung  zum Verdrehen der     gelösten    Laufschaufeln  vorgesehen sein.  



  Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine  beispielsweise Ausführungsform .des Erfin  dungsgegenstandes veranschaulicht, und es  ist:       Fig.    1 ein senkrechter Schnitt durch eine  Wasserturbine mit     einem    Laufrad nach vor  liegender Erfindung, und           Fig.    2 ein     wagrochter    Schnitt nach der  Linie     II-II    der     Fig.    1, wobei die arbeiten  den Schaufelflächen in     Draufsicht    veran  schaulicht sind.  



  In den Figuren sind die     Laufschaufeln     mit dem Bezugszeichen 1 belegt. Jede dieser       Schaufeln    weist einen konischen Sitz 2 auf,  der in     eine    konische Bohrung der Nabe 3 des  Laufrades hineinpasst. Die konischen Sitze 2       der    Laufschaufeln 1 sind mit Innengewinde  versehen, von denen jedes mit dem     Gewinde          eines    zur Lagerung des betreffenden Sitzes  dienenden Zapfens 4 zusammenarbeitet. Jeder  Sitz     \?        ist    ferner mit einem Zahnrad 5 und  ,jeder Zapfen 4 mit einem Zahnrad 6 versehen.

    Die Zahnräder 5 greifen in ein gemeinsames  Zahnrad 7     ein,    das mit einer hohlen Welle 8  fest verbunden ist. Mit der letzteren ist ferner  ein Zahnrad 9 fest verbunden. Die Zahnräder  6 der Zapfen 4 arbeiten mit einem gemein  samen Zahnrad 10 zusammen, das mit. einer  von der Welle 8 umgebenen Welle 11 starr  verbunden ist. Auf die Welle 11 ist ferner  ein Zahnrad 12     aufgekeilt.    Die Welle 11 ist  mit einer     achsialen    Längsbohrung 13 verse  lien, die zur Zuführung von Schmiermittel  nach dem Mittelpunkt des Laufrades dient,  von wo dasselbe durch Kanäle den einzelnen  umlaufenden Teilen dieses Rades zugeführt  wird.

   Die Wellen 8 und 11 erstrecken sich  in eine Bedienungskammer 14, in welcher die  nicht gezeigten     Mittel    angeordnet sind, die  mit den Zahnrädern 9 und 12 zusammen  arbeiten.  



  Für gewöhnlich nehmen die verschiedenen  Teile     die    in     Fig.    1 und 2 gezeigte Lage ein,  in welcher der konische Sitz 2 jeder Lauf  schaufel fest gegen die ihm zugeordnete ko  nische Fläche der Nabe 3 gepresst wird, so       d.ass    die Laufschaufeln 1. relativ zur     La.ufrad-          achse        festgehalten    sind. Für     .den    Fall, dass  nun     eine    Verstellung der Laufschaufeln 1.  vorzunehmen ist, so wird vorerst unter Ver  mittlung des Zahnrades 12 die Welle 11 ver  dreht, wobei durch Festhalten von Zahnrad 9  und Welle 8 eine Verdrehung der Laufrad  sehaufeln 1 ausgeschlossen ist.

   Jene Verdre  hung hat somit nur eine relative Bewegung    radial zur     Laufradachse    der     Laufradsitze    2  und somit der Schaufeln 1 zur Folge. Dadurch  wird die Befestigung der letzteren gelöst, da  kein weiteres festes Anpressen der schrägen  Flächen der Sitze 2 und der Nabe 3 gegen  einander stattfindet. Sobald .die     Befestigung     der Schaufeln 1 in der erwähnten Weise ge  löst ist,     wird        auch    die Welle 8 durch Ver  mittlung des Zahnrades 9 genau mit Welle  11 und Zahnrad 12 in Umdrehung gesetzt,       zwecks    Verdrehung der gelösten Schaufeln 1  um ihre Längsachse.

   Sobald die Schaufeln  1. um den erforderlichen Betrag um ihre  Längsachse gedreht worden sind, wird das  Rad 9     mit,dem    dasselbe treibenden Rad wie  der festgehalten und hierauf dafür     gesorgt,     dass die Welle 11 im entgegengesetzten Sinne  wie vorher gedreht wird, damit die Lauf  schaufeln 1 nunmehr so lange in radialer  Richtung nach     einwärts    bewegt werden, bis  die schrägen Flächen der Sitze 2 und der  Nabe 3 wieder fest gegeneinander     gepresst    und  dadurch die Laufschaufeln 1 in der Nabe 3  des Laufrades festgehalten werden.

      Die beschriebene Einrichtung ermöglicht,  es, die Laufschaufeln 1 um beliebige Beträge  um ihre     Lä,ngsaehse    zu verdrehen und bei     be-          lie'biger    Winkellage zur     Laufradachse        wie-          dem    in der Nabe 3 des Laufrades zu befe  stigen. Zweckmässig wird die Lösung der Be  festigung während des Stillstandes des Lauf  rades vorgenommen.     Erforderlichenfalls    kann  aber auch dafür gesorgt werden, dass eine  Verstellung während des Laufens des Rades  möglich ist.  



  Die Erfindung lässt sich auch an Lauf  rädern von Kreiselpumpen und selbst von  Dampfturbinen anbringen, die in beiden Rich  tungen zu laufen haben.



  Impeller for reversible centrifugal machines, in particular water turbines. The impeller inlet and outlet angles have a considerable influence on the efficiency of turbines, since the impact-free entry of the floating medium into the impeller and the outlet losses depend on the size of this angle. In the case of turbines running in only one direction, it is relatively easy for the designer to adapt these angles to the given amount of water and the number of revolutions, and thereby to achieve good efficiency.

   On the other hand, the situation is different when the turbine has to run in both directions, as is the case, for example, with tidal hydropower plants. With firmly arranged impeller blades can in this case for the. one direction of rotation at the expense of the other a relatively good efficiency can be achieved.

   However, if one wants to avoid all too bad an efficiency for one direction of rotation, a certain deterioration in efficiency must be accepted to the same extent for fixedly arranged impeller blades for both directions of rotation.



       In order to achieve good efficiency in reversible centrifugal machines in both directions of rotation, according to the invention, the impeller blades are rotatably mounted in the impeller and fixed in its hub in such a way that the attachment is released when required and again at any angular position of the blades to the impeller axis can be.



  Each impeller blade can expediently have a conical seat that fits into a conical bore of the hub, and the solution of the attachment of the impeller can blades by generating a relative movement radially to the impeller axis between the blade seat and one used to support this seat Cones take place. In addition to releasing the connection between the rotating blades and the impeller hub, a device for rotating the released rotating blades can also be provided.



  In the accompanying drawing, an example embodiment .des Invention is illustrated, and it is: Fig. 1 is a vertical section through a water turbine with an impeller according to the present invention, and Fig. 2 is a horizontal section along the line II-II of FIG 1, the working of the blade surfaces being illustrated in plan view.



  The rotor blades are given the reference number 1 in the figures. Each of these blades has a conical seat 2 which fits into a conical bore in the hub 3 of the impeller. The conical seats 2 of the rotor blades 1 are provided with internal threads, each of which cooperates with the thread of a pin 4 serving to support the seat in question. Each seat \? is also provided with a gear 5 and each pin 4 with a gear 6.

    The gears 5 mesh with a common gear 7 which is firmly connected to a hollow shaft 8. With the latter, a gear 9 is also firmly connected. The gears 6 of the pin 4 work with a common gear 10 together with. a shaft 11 surrounded by the shaft 8 is rigidly connected. A gear 12 is also keyed onto the shaft 11. The shaft 11 is verse with an axial longitudinal bore 13, which is used to supply lubricant to the center of the impeller, from where the same is fed through channels to the individual rotating parts of this wheel.

   The shafts 8 and 11 extend into an operating chamber 14 in which the means, not shown, are arranged, which work with the gear wheels 9 and 12 together.



  The various parts usually assume the position shown in FIGS. 1 and 2, in which the conical seat 2 of each rotor blade is pressed firmly against the conical surface of the hub 3 assigned to it, so that the rotor blades 1. relative to the La.ufrad- axis are fixed. In the event that an adjustment of the blades 1. is to be made, the shaft 11 is initially rotated under the mediation of the gear 12, whereby by holding the gear 9 and shaft 8 a rotation of the impeller sehaufeln 1 is excluded.

   That Verdre hung thus only a relative movement radially to the impeller axis of the impeller seats 2 and thus the blades 1 result. This releases the fastening of the latter, since there is no further firm pressing of the inclined surfaces of the seats 2 and the hub 3 against one another. As soon as the attachment of the blades 1 is solved in the above-mentioned manner, the shaft 8 is also set in rotation by means of the gear 9 precisely with the shaft 11 and gear 12, for the purpose of rotating the loosened blades 1 about its longitudinal axis.

   As soon as the blades 1. have been rotated around their longitudinal axis by the required amount, the wheel 9 is held with the same driving wheel as the one and then it is ensured that the shaft 11 is rotated in the opposite direction as before, so that the barrel shovels 1 can now be moved inward in the radial direction until the inclined surfaces of the seats 2 and the hub 3 are pressed firmly against each other again and the rotor blades 1 are thereby held in the hub 3 of the impeller.

      The device described enables the rotor blades 1 to be rotated about their length by any amount and to be fastened again in the hub 3 of the rotor at any angle to the rotor axis. The solution of the fastening is expediently made while the impeller is stationary. If necessary, however, it can also be ensured that an adjustment is possible while the wheel is running.



  The invention can also be applied to impellers of centrifugal pumps and even of steam turbines that have to run in both directions.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Laufrad für umkehrbare KreiseInraschi- nen, insbesondere Wasserturbinen, dadurch gekennzeichnet, dass die drehbaren Schaufeln des Laufrades in dessen Nabe derart befestigt sind, dass die Befestigung bei Erfordernis ge löst und bei beliebiger Winkellage der Schau- feln zur Laufradachse wieder hergestellt wer den kann. UNTERANSPRÜCHE: 1. Laufrad nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jede Laufradschaufel einen konischen Sitz aufweist, der in eine konische Bohrung der Nabe hineinpasst. . PATENT CLAIM: Impeller for reversible circle machines, especially water turbines, characterized in that the rotatable blades of the impeller are fastened in its hub in such a way that the attachment is released when required and can be restored at any angular position of the blades to the impeller axis . SUBClaims: 1. Impeller according to claim, characterized in that each impeller blade has a conical seat which fits into a conical bore of the hub. . Laufrad nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung der Befestigung der Laufrad- schaufeln durch Erzeugung einer relativen Bewegung radial zur Laufradachse zwi schen Laufschaufelsitz und einem zur La gerung .dieses Sitzes dienenden Zapfen er folgt. 3. Laufrad nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass neben zum Lösen der Verbindung zwischen Laufschaufeln und Nabe dienenden Mitteln eine besondere, zum Verdrehen der gelösten Laufschaufeln dienende Vorrichtung vorgesehen ist. 4. Impeller according to claim and sub-claim 1, characterized in that the solution of the attachment of the impeller blades by generating a relative movement radially to the impeller axis between the blade seat and a pin serving for the bearing. 3. Impeller according to claim, characterized in that in addition to the means used to release the connection between the rotor blades and the hub, a special device is provided which is used to rotate the detached rotor blades. 4th Laufrad nach dem Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass eine zum Drehen der gelösten Laufschaufeln dienende hohle Welle eine zum Drehen der Laufschaufelzapfen die nende zweite Welle umgibt und diese Wel len in eine Bedienungskammer sich er strecken, von der aus die Zentralschmie rung des Laufrades erfolgt. Impeller according to claim and dependent claims 1 to 3, characterized in that a hollow shaft serving to rotate the loosened blades surrounds a second shaft for rotating the blade journals and these waves extend into an operating chamber from which the central forge tion of the impeller takes place.
CH101024D 1922-07-04 1922-07-04 Impeller for reversible centrifugal machines, in particular water turbines. CH101024A (en)

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GB (1) GB200492A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1135763B (en) * 1952-07-29 1962-08-30 Weingarten Ag Maschf Crank press, punch or the like with hydraulic drive

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1135763B (en) * 1952-07-29 1962-08-30 Weingarten Ag Maschf Crank press, punch or the like with hydraulic drive

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GB200492A (en) 1923-10-11

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