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.