CH117414A - Water turbine with free wheel interior and radial inflow and outflow on the outer wheel circumference as well as with regulating device for changing the inlet arc length. - Google Patents

Water turbine with free wheel interior and radial inflow and outflow on the outer wheel circumference as well as with regulating device for changing the inlet arc length.

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CH117414A
CH117414A CH117414DA CH117414A CH 117414 A CH117414 A CH 117414A CH 117414D A CH117414D A CH 117414DA CH 117414 A CH117414 A CH 117414A
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CH
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regulating device
free
arc length
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Elemer Banki
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Elemer Banki
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Description

  

      Wassertarbine    mit freiem Radinnerem und radialer Ein- und     Ausströmung    am     äussern     Radumfang sowie mit Reguliervorrichtung zur     Änderung    der     Einlassbogenlänge.       Bei Turbinen mit freiem     Radinnern    und  radialer Ein- und Ausströmung an dem äu  ssern     Radumfange    wurden bereits Regulier  vorrichtungen verwendet, durch welche     die          Beaufschlagung    ohne erhebliche     Änderung     des     Eintrittswinkels    geändert werden kann.

    Die Änderung der     Beaufschlagung        bewegte     sich jedoch bisher innerhalb enger- Grenzen,  da man die Vergrösserung der     Einlassbogen-          länge    nur bis zu dem Grenzwert statthaft  erachtete, bei welchem der Wasserstrahl die  Welle im freien Trommelinnern noch nicht  streift. Die     Schluckfähigkeit    der Turbine  blieb infolgedessen auch bei maximaler     Be-          aufschlagung    gering und die Belastung  konnte nur innerhalb enger Grenzen geändert  werden.

   Ein weiterer Nachteil dieser Tur  binen besteht darin, dass ihr Wirkungsgrad  bei Rückstau im     Unterwasser    erheblich ver  mindert wird, indem die leer laufenden  Schaufeln auf das Stauwasser wie Pumpen  einwirken, wodurch an Energie viel verzehrt  wird.  



       Vorliegende    Erfindung beruht auf der         Erkenntnis,    dass man an der     bisher--als    un  erschütterlich     gegoltenen    Voraussetzung,  nach welcher der Wasserstrahl das Trommel  innere ohne     Streifung    der Welle durchzu  laufen hat, nicht festzuhalten braucht.

       Theo-          retische        Erwägungen    führten zu der durch  Versuche bestätigten Tatsache, dass in einem  Wasserstrang, welcher das freie Trommel  innere auf     beiden    Seiten der-Welle ausge  breitet durchläuft, solche Stromlinien ent  stehen, bei welchen nur ganz unerhebliche  Energieverluste auftreten, so dass die     Durch-          strömturbine    auch dann tadellos wirkt, wenn  die Welle nicht in Luft, sondern in Wasser  läuft.  



  Solange, bis man mit der     Vergrösserung     der     beaufschlagten    Bogenlänge unter dem  Grenzwert bleibt,     -über    welchen der     das-          Trommelinnere    durchlaufende Wasserstrang  im freien -     Trommelinnern-    keinen Räum-  mehr findet, so     dass    - die äussern     --Strom-          fädere    gezwungen sind;

   unter Umkehrung     der:     Bewegungsrichtung - durch die     Eintritts-          schaufelkanäle    auszuströmen, arbeitet die      Turbine im wesentlichen in gleicher Weise  und mit demselben Wirkungsgrad wie die  bekannten     Freistrahl-(Freiström-)Turbinen,     nur dass im Trommelinnern je nach der     Be-          aaifschlagung    ein mehr oder minder hoher  Überdruck entsteht. Über den erwähnten  Grenzwert entsteht im Trommelinnern ein  hoher Überdruck, wodurch der Wasserstrang  sich über sämtliche     Ausflusskanäle    ausbrei  tet.

   Der     Wirkungsgrad    wird zwar infolge  der Umkehrung der Bewegungsrichtung ein  zelner Wasserfäden in den     Einlassschaufel-          ka.nälen        theoretisch    vermindert, jedoch ist  dieser Verlust     praktisch    ohne Belang, da, die  überwiegende Mehrzahl der Wasserfäden mit  vollem Wirkungsgrad arbeitet.  



  Füllt der die Turbine durchlaufende  Wasserstrang sämtliche freien Schaufelka  näle aus, so nimmt der Wirkungsgrad bei  Rückstau im     Unterwasser    nicht. ab, indem  nur die für die Turbine ohnedies verloren  gehende     Ausflussgeschwindigkeit        vermindert:     wird.  



  Die Erfindung besteht demnach darin,  dass die bekannte     Durchströmturbine    mit  eineu     Reguliervoriiclitung    versehen wird,  welche die Vergrösserung der der freien       Durchströmung    entsprechenden geringen Ein  trittsbogenlänge in dem Masse ermöglicht,  dass dadurch der Wasserstrang die Welle  überflutet. Hierdurch wird erreicht, dass die       Leistungsfähigkeit    der     Durchströmturbine     bei zunehmender Belastung in einem     bisher     unerreichbar erachtetem Masse     gesteigert     wird.

   Als Weiterentwicklung der Erfindung  wird das Mass der Vergrösserung der Ein  trittsbogenlänge soweit ausgedehnt, dass da  durch das freie Trommelinnere durch den  durchlaufenden     Wasserstrang    ausgefüllt wird,  wobei durch sämtliche freien Schaufelkanäle  Wasser ausfliesst. Hierdurch wird einer  seits die Leistung"-- und     Schluckfähigkeit    der  Turbine bis zur denkbaren     äussersten    Grenze  gesteigert, anderseits wird eine Turbine ge  schaffen, welche auch bei Rückstau im     Un-          terwasser    mit vorzüglichem Wirkungsgrad  arbeitet.

      Die Zeichnung stellt eine Ausführungs  form des Erfindungsgegenstandes in senk  rechtem Schnitt dar.     Fig.    1 zeigt die Re  guliervorrichtung auf geringe     Beaufschla-          gung    eingestellt, wobei die Turbine in     be-          kannt.er    Weise als     Freiströmturbine    arbeitet;       Fig.    2 zeigt dieselbe in der der     grössten        Be-          aufsehlagung    entsprechenden Grenzlage.  



  Das Innere der bekannten Turbinentrom  mel     a    mit Schaufeln<I>b</I> ist ganz frei, nur die  Welle e setzt ihre Mitte durch. Die Trommel  ist in dem gleichzeitig den     Einla.ssk    anal     (.1z     und     Auslasskanal   <B><U>d.,</U></B> umfassenden Gehäuse     d     eingeschlossen. Die den     Einlasskanal        dl    bil  dende Rückwand ist in der     Nähe    der Trom  mel nach einer logarithmischen Spirale aus  gebildet, damit der     Wasserstrang    allen Schau  feln unter gleichem Winkel und auf dein     kÜr-          zesten    Wege zugeführt. wird.

   Unmittelbar  über der Trommel     a    ist am     Einlasskanal        dl     eine Klappe e     vorgesehen,    deren Achse     e1    in  den beiden Seitenwänden des Gehäuses d  drehbar gelagert ist.

   Das eine Ende der     Achse          cl    ragt aus der Seitenwand hervor und ist mit  Vorrichtungen zum Festlegen in verschiede  nen Drehlagen     versehen.    Der Flügel der  Klappe e     bildet    eine     Fortsetzung,der    Vorder  wand des     Einlasskanals        dl    und wird, zumin  dest an seinem freien Ende, nach einer loga  rithmischen Spirale ausgebildet.

   Ein an der       Nabe    der     Klappe        vorgesehener        Anscbla.g        r_     stösst in der     äussersten,    der grössten     Beauf-          schlagung        entsprechenden    Lage der     Klappe     gegen eine Fläche am Gehäuse an. Die ge  zeichneten Stromlinien zeigen die Bahn der  einzelnen Wasserfäden an.  



  In der in     Fig.    1     darg-estellt.en,    einer     g##-          ringen        Beaufsclil < igitng        entsprechenden        Lago     dient die Klappe     c    nur zur     Bestimmung    der  Diele des     @#@'#isser.#traüges,    so dass     tler    in die  Turbine     eintretende    Wasserstrang nur durch  die spiralförmig     ausgebildete    Rückwand,     als,-)     einseitig geleitet.

   wird, was aber bei     dünnem     Wasserstrahl erfahrungsgemäss     genügt.     



  In der äussersten, der grössten     Beaufschla-          gung    entsprechenden Lage,     Fig.    2, der Klappe  e legt sich ihr freies Ende auf dem Trommel  umfang eng an, so dass der Wasserstrang      bis zu seinem     Eintritt    beiderseitig geleitet  wird, damit alle Wasserfäden unter rich  tigem Winkel in die     Trommel    eintreten.  



  Die Erfindung ist nicht auf die beschrie  bene     R.eguliervolrrichtung    beschränkt,     vieh-          mehr    umfasst sie die Verwendung jeglicher  Reguliervorrichtungen von beliebiger Aus  führung, welche die Vergrösserung der     Beauf-          schlagungsbogenlänge    über den oben genau  <B>t</B> angegebenen Grenzwert hinaus     ermöglicher.     n



      Water tarsi with free wheel interior and radial inflow and outflow on the outer wheel circumference as well as with regulating device for changing the inlet arch length. In the case of turbines with a free wheel interior and radial inflow and outflow on the outer wheel circumference, regulating devices have already been used, through which the application can be changed without significantly changing the entry angle.

    The change in the admission, however, has so far been within narrow limits, since the increase in the length of the inlet bend was only considered permissible up to the limit value at which the water jet does not yet touch the shaft in the free interior of the drum. As a result, the capacity of the turbine to swallow remained low even at maximum admission and the load could only be changed within narrow limits.

   Another disadvantage of these turbines is that their efficiency is considerably reduced in the event of a backwater in the underwater because the idling blades act like pumps on the backwater, which consumes a lot of energy.



       The present invention is based on the knowledge that there is no need to adhere to the condition previously considered unshakable, according to which the water jet has to run through the inside of the drum without grazing the shaft.

       Theoretical considerations led to the fact, which has been confirmed by experiments, that in a water line that extends through the free inner drum on both sides of the shaft, such streamlines arise in which only very insignificant energy losses occur, so that the Turbine works flawlessly even if the shaft does not run in air but in water.



  As long as, with the increase of the applied arc length, remains below the limit value, beyond which the water line running through the inside of the drum cannot find any clearing in the free - inside of the drum - so that - the outer - strands are forced;

   reversing the: direction of movement - flow out through the inlet vane channels, the turbine works essentially in the same way and with the same efficiency as the known free-jet (free-flow) turbines, only that inside the drum a more or less depending on the admission high overpressure occurs. Above the limit value mentioned, a high overpressure is created inside the drum, causing the water strand to spread out through all outflow channels.

   The efficiency is theoretically reduced as a result of the reversal of the direction of movement of individual water threads in the inlet blade channels, but this loss is practically irrelevant, since the vast majority of the water threads work with full efficiency.



  If the water line running through the turbine fills all the free Schaufelka channels, the efficiency does not decrease with backwater in the underwater. by only reducing the outflow velocity, which is lost anyway for the turbine: is.



  The invention therefore consists in that the known throughflow turbine is provided with a regulating device which enables the enlargement of the small inlet arc length corresponding to the free throughflow to the extent that the water line floods the shaft. What is achieved hereby is that the performance of the flow-through turbine is increased to an extent previously unattainable with increasing load.

   As a further development of the invention, the extent of the enlargement of the entrance arch length is expanded to such an extent that it is filled through the free interior of the drum by the continuous water strand, with water flowing out through all free vane channels. As a result, on the one hand, the power and absorption capacity of the turbine is increased up to the conceivable outermost limit, and on the other hand, a turbine is created which works with excellent efficiency even in the case of backwater in the underwater.

      The drawing shows an embodiment of the subject matter of the invention in a vertical section. FIG. 1 shows the regulating device set to low load, the turbine operating in a known manner as a free-flow turbine; FIG. 2 shows the same in the limit position corresponding to the largest overlay.



  The inside of the well-known turbine drum a with blades <I> b </I> is completely free, only shaft e penetrates its center. The drum is enclosed in the housing d simultaneously encompassing the inlet channel (.1z and outlet channel <B><U>d.,</U> </B>. The rear wall that forms the inlet channel dl is near the The drum is shaped like a logarithmic spiral so that the water line is fed to all the blades at the same angle and on the shortest route.

   Immediately above the drum a, a flap e is provided on the inlet channel dl, the axis e1 of which is rotatably mounted in the two side walls of the housing d.

   One end of the axis cl protrudes from the side wall and is provided with devices for fixing in various rotational positions. The wing of the flap e forms a continuation, the front wall of the inlet channel dl and is, at least at its free end, formed according to a logarithmic spiral.

   An anscbla.g r_ provided on the hub of the flap abuts against a surface on the housing in the outermost position of the flap, which corresponds to the greatest impact. The drawn streamlines show the path of the individual water threads.



  In the lake shown in Fig. 1, a g ## - ring beaufsclil <igitng, the flap c is only used to determine the floorboard of the @ # @ '# isser. # Sluggish, so that the water line entering the turbine only through the spiral-shaped rear wall, as, -) passed on one side.

   is, but experience has shown that this is sufficient with a thin water jet.



  In the outermost position, corresponding to the greatest exposure, FIG. 2, of the flap e, its free end rests closely on the drum circumference, so that the water strand is guided on both sides until it enters, so that all water threads are at the correct angle enter the drum.



  The invention is not limited to the described regulating device, but rather includes the use of any regulating device of any design which enables the length of the application arc to be increased beyond the limit value specified precisely above . n

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Wasserturbine mit freiem Radinnern und radialer Ein- und Ausströmung an dem äussern Radumfange, sowie mit Reguliervor richtung zur Änderung der Einlassbogenlänge, dadurch gekennzeichnet, dass die Reguliervor richtung derart ausgebildet und angeordnet wird, dass sie die Vergrösserung einer der freien Durchströmung an einer Seite der Welle entsprechenden geringen Beaufschla- gungsbogenlänge bis zu dem Wert ermöglicht, bei welchem die Welle von dem das freie Trommelinnere durchströmenden Wasser strang überflutet wird. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. PATENT CLAIM: Water turbine with free wheel interior and radial inflow and outflow on the outer wheel circumference, as well as with regulating device for changing the inlet arc length, characterized in that the regulating device is designed and arranged in such a way that it enlarges one of the free flow on one side the shaft corresponding to a short arc length up to the value at which the shaft is flooded by the water strand flowing through the free interior of the drum. <B> SUBClaims: </B> 1. Turbine nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch derartige Ausbildung und Anordnung der Reguliervorrichtung, durch welche die Vergrösserung der Be- aufschlagungsbogenlänge bis: zu dem Wert ermöglicht wird, bei welchem der durchlaufende Wasserstrang das Trom melinnere ausfüllt. 2. Turbine nach Patentanspruch und Unter- anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reguliervorrichtung aus einer, im Einlasskanal als Fortsetzung der Vorder wand des letzteren angeordneten, zumin dest an ihrem freien Ende nach einer loga rithmischen .Spirale ausgebildeten Klappe besteht. Turbine according to patent claim, characterized by such a design and arrangement of the regulating device, by means of which the enlargement of the loading arc length is made possible up to the value at which the water strand passing through fills the drum interior. 2. Turbine according to claim and sub-claim 1, characterized in that the regulating device consists of a flap arranged in the inlet channel as a continuation of the front wall of the latter, at least at its free end according to a logarithmic .Spirale.
CH117414D 1925-02-21 1926-02-01 Water turbine with free wheel interior and radial inflow and outflow on the outer wheel circumference as well as with regulating device for changing the inlet arc length. CH117414A (en)

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