Durchströmturbine. Die Erfindung betrifft eine Durchström- 7 Unter einer Durchströmtumbine ist dabei eine Turbine verstanden, bei der der Wassereintritt und der Wasseraustritt radial am Umfang des seitlich durch Radscheiben geschlossenen trommelförmigen Laufrades er folgt.
Um in einer Durchatrömturbine grosse Wassermengen bei verhältnismässig kleinem Durchmesser des Laufrades verarbeiten zu können, ist bereits -die Ausdehnung des Be- aufschla.gungsbogens über ein Viertel des Radumfanges und darüber hinaus durch eine entsprechende Vergrösserung der Einlaufdüse und ihres Regelgliedes (Schieber oder der gleichen) vorgeschlagen worden. Diese Düsenvergrösserung hat aber den Nachteil, dass beim Arbeiten mit Teilwassermengen der hydraulische Wirkungsgrad sehr schlecht wird.
Der hydraulische Wirkungsgrad ist, wie auch die Versuche zeigen, dann am besten, wenn die Düse voll geöffnet und ge füllt ist, so dass der Wasserstrahl durch seine Leitflächen zwangläufig im richtigen Winkel auf möglichst kurzem Wege gegen,die Lauf- radschaufelung geführt wird.
Um nun bei grosser Beaufschlagung des Rades auch bei Teilwassermengen den best- mögliehsten Wirkungsgrad zu erreichen, sind gemäss .der Erfindung mindestens zwei mit unabhängig voneinander betätigbaren Regel organen versehene Düsen .derart hintereinan der angeordnet, dass am Laufradumfang min destens ein fast ununterbrochener Beauf- schlagungsbogen auch bei gleichzeitigem Ar beiten mit mehreren hintereinan.derliegenden Düsen erreicht werden kann.
Die beiliegende Zeichnung stellt ein Aus führungsbeispiel der Erfindung dar, und zwar zeigen Fig. 1 die Vorderansicht desselben. Fig. 2 einen Schnitt durch die Turbine nach Linie II II in Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf das Einlauf gehä.use des Leitwerkes der Turbine;
die Fig. 4, 5 und 6 zeigen verschiedene An ordnungen für die Verteilung des gesamten Durchflussquerschnittes auf die einzelnen Düsen, und die Fig. 7 zeigt einerseits den durch Ver suche bestätigten Verlauf des Wirkungs grades ri', wie er mit einer dargestellten Durchströmturbine erreicht wird, und an derseits den Verlauf, wie er mit den bisher bekannten Durchströmturbinen mit gleicher Gesamtbeaufschlagung erreicht werden kann.
In Fig. 1 und 2 ist mit 1 die Welle des Turbinenlaufrades 2 bezeichnet, das durch eine Querwand 3 in zwei ungleiche Hälften 4 und 5 unterteilt ist. Oberhalb des Tur binenlaufrades befindet sich das Leitwerk mit den vier Düsen 7 bis 10.
Die Fig. 2 zeigt die Düsen 7 und 8 im Schnitt. Jede Düse besitzt evolventenartig gekrümmte Leitflächen, die einen stossfreien Eintritt des Wassers in die Schaufeln des Turbinenlaufrades ermöglichen. Die einen Leitflächen der Düsen werden durch die Regelglieder bildenden Drehschaufeln 11 und 12 gebildet. Jedes Regelglied besitzt einen besonderen Zapfen 13 bezw. 14 und kann un abhängig von den übrigen Regelgliedern ver stellt werden. Die Zapfen 13 bezw. 14 sind in dem Einlaufgehäuse 6 drehbar gelagert.
Um eine Trennung des Wasserstrahls innerhalb des Beaufschlagungsbogens am Radumfang zu vermeiden, sind die evolven- tenartige Leitfläche 15 der Düse 8 und die durch das Regelglied 11 gebildete innere Leitfläche 16 der Düse 7 so geführt, dass sich beide Flächen in einer am Umfang des Schaufelrades liegenden Geraden schneiden.
Die Düsen 7 und 9 bezw. die Düsen 8 und 10 haben in Richtung des Umfanges je gleiche Austrittsweiten a, bezw. a.2 und dem gemäss auch je gleich lange Beaufschlagungs- bögen b1 bezw. b2, wobei jedoch die Bögen b1 und b2 verschieden lang sind.
Ausserdem unterscheiden sich die Düsen 7 und 9 bezw. 8 und 10 durch die verschiedene Bemessung ihrer axialen Längen c3 bezw. c4. Die Fig. 4 zeigt schematisch die dabei entsprechende Querschnittsunterteilung der Düsen. Statt der Unterteilung nach Fig. 4 kann auch eine solche nach Fig. 5 oder nach Fig. 6 vorgesehen werden.
Zweckmässig wird die Unterteilung .dabei so vorgenommen, dass der gesamte Durchflussquerschnitt in mög lichst gleichmässigen Stufen unterteilt werden kann.
Bei der Regelung wird dahin gestrebt, dass möglichst viele Düsen mit voller Öff nung arbeiten und insbesondere die Düsen mit kurzer mittlerer Weglänge benutzt wer den. Arbeiten jedoch beispielsweise die Düsen 7 und 8 zusammen, so ist bei der Re gelung so vorzugehen, dass zunächst die Düse 8 allein und die Düse 7 erst nach Ab schluss der Düse 8 geregelt wird. Dadurch wird erreicht, dass der Wasserstrahl stets in einem ununterbrochenen Beaufschlagsbogen am Laufradumfang eintritt.
Die Fig. 7 zeigt in der mit ?i bezeich neten Kurve den Verlauf ,des hydraulischen Wirkungsgrades, wie er sich bei Durchström- turbinen mit besonders grosser Beaufschlagung aus einer einzigen Düse erreichen lässt. Die Kurve il' zeigt den durch Versuchsergebnisse bestätigten Verlauf des hydraulischen Wir kungsgrades bei einer Durchströmturbine; wie oben beschrieben, bei der die Regelung des gesamten Durchflussquerschnittes, wie oben beschrieben, vorgenommen worden ist.
Wie bereits erwähnt, schneiden sich die Leitflächen 15 und 16 in einer am Lauf radumfang liegenden Geraden. Bei dieser An ordnung tritt eine Unterbrechung des Wasser strahls am Umfang des Laufrades nicht ein. Dies ist die in Hinsicht auf den. Wirkungsgrad beste Ausführung. Das Ganze kann aber auch .derart ausgebildet sein, dass dies nur annä hernd zutrifft und die Wasserstrahlen aus beiden Düsen sich nicht bereits am Umfang des Rades vereinigen, sondern sich zwischen den Strahlen ein kleiner Zwischenraum be findet.
Cross-flow turbine. The invention relates to a throughflow turbine in which the water inlet and the water outlet radially on the circumference of the drum-shaped impeller, which is laterally closed by wheel disks, is understood to mean a turbine.
In order to be able to process large amounts of water in a through-flow turbine with a relatively small diameter of the impeller, the expansion of the loading arc over a quarter of the wheel circumference and beyond by a corresponding enlargement of the inlet nozzle and its control element (slide valve or the like) has been proposed. However, this enlargement of the nozzle has the disadvantage that the hydraulic efficiency becomes very poor when working with partial amounts of water.
As the tests show, the hydraulic efficiency is best when the nozzle is fully open and filled, so that the water jet is guided through its guide surfaces at the correct angle and the shortest possible path towards the impeller blades.
In order to achieve the best possible efficiency even with partial water volumes when the wheel is heavily loaded, according to the invention at least two nozzles provided with independently operable regulating members are arranged one behind the other in such a way that at least one almost uninterrupted arc of action on the impeller circumference can also be achieved when working with several consecutive nozzles.
The accompanying drawings illustrate an exemplary embodiment of the invention, namely FIG. 1 shows the front view of the same. FIG. 2 shows a section through the turbine along line II II in FIG. 1, FIG. 3 shows a plan view of the inlet housing of the tail unit of the turbine;
4, 5 and 6 show different arrangements for the distribution of the entire flow cross-section to the individual nozzles, and FIG. 7 shows on the one hand the course of the degree of efficiency ri 'confirmed by Ver search, as it is achieved with a flow turbine shown , and on the other hand the course, as it can be achieved with the previously known flow turbines with the same total admission.
In FIGS. 1 and 2, 1 denotes the shaft of the turbine runner 2, which is divided into two unequal halves 4 and 5 by a transverse wall 3. The tail unit with the four nozzles 7 to 10 is located above the turbine impeller.
2 shows the nozzles 7 and 8 in section. Each nozzle has involute-like curved guide surfaces, which enable the water to enter the blades of the turbine runner without impact. The one guide surfaces of the nozzles are formed by the rotary blades 11 and 12 forming the control elements. Each control member has a special pin 13 BEZW. 14 and can be adjusted independently of the other control elements. The pin 13 respectively. 14 are rotatably mounted in the inlet housing 6.
In order to avoid a separation of the water jet within the loading arc on the wheel circumference, the evolve-like guide surface 15 of the nozzle 8 and the inner guide surface 16 of the nozzle 7 formed by the control element 11 are guided in such a way that both surfaces are located in one on the circumference of the paddle wheel Cut straight lines.
The nozzles 7 and 9 respectively. the nozzles 8 and 10 each have the same outlet widths a, respectively in the direction of the circumference. a.2 and according to the equally long transfer form b1 resp. b2, but the arcs b1 and b2 are of different lengths.
In addition, the nozzles 7 and 9 differ respectively. 8 and 10 respectively by the different dimensioning of their axial lengths c3. c4. 4 shows schematically the corresponding cross-sectional subdivision of the nozzles. Instead of the subdivision according to FIG. 4, one according to FIG. 5 or FIG. 6 can also be provided.
The subdivision is expediently made in such a way that the entire flow cross-section can be subdivided into steps that are as even as possible.
The aim of the regulation is to ensure that as many nozzles as possible work with full opening and, in particular, that the nozzles with a short mean path length are used. However, if the nozzles 7 and 8 work together, for example, the procedure for control is such that initially the nozzle 8 is controlled on its own and the nozzle 7 is controlled only after the nozzle 8 is closed. This ensures that the water jet always enters the impeller circumference in an uninterrupted arc of application.
In the curve denoted by? I, FIG. 7 shows the course of the hydraulic efficiency, as can be achieved in flow turbines with a particularly high pressure from a single nozzle. The curve il 'shows the course of the hydraulic efficiency, confirmed by test results, for a flow turbine; as described above, in which the regulation of the entire flow cross-section has been carried out as described above.
As already mentioned, the guide surfaces 15 and 16 intersect in a straight line lying on the running wheel circumference. In this arrangement, an interruption of the water jet does not occur on the circumference of the impeller. This is the in terms of the. Efficiency best execution. The whole thing can, however, also be designed in such a way that this is only approximately the case and the water jets from both nozzles do not already combine at the circumference of the wheel, but there is a small space between the jets.