Anlage zur Untersuchung hydraulischer Maschinen, insbesondere Wasserturbinen und Modelle solcher, unter Betriebsbedingungen. Die Untersuchung hydraulischer Maschi nen, insbesondere von Wasserturbinen und Modellen solcher, geschieht für gewöhnlich in besonderen Versuchsständen von Labora torien, wobei eine gewisse Wassermenge mit Hilfe von Pumpen der Versuchsturbine zu geführt und in einem meist geschlossenen Kreislauf umgewälzt wird.
Der Betrieb sol cher Versuchseinrichtungen gestaltet sich je doch recht teuer, indem eine grosse und schwere Wassermasse umzuwälzen ist. Hin- zu kommt, dass sich bei notwendiger senk rechter Wellenanordnung die Montage, sowie der Ein- und Ausbau von Rädern langwierig und schwierig gestaltet, insbesondere des unten liegenden Saugrohres, so dass bei vor zunehmenden Änderungen viel Zeit verloren geht und infolgedessen erhebliche Kosten entstehen.
Bei Verwendung von Wasser als Arbeitsmittel ist es ferner fast unmöglich, genaue Druck- und Geschwindigkeitsmessun gen vor, nach und im Laufrad durchzufüh- ren. Auch stehen meistens lediglich kleine Gefälle zur Verfügung, so dass nur mit ver hältnismässig kleinen Bremsleistungen gear beitet werden kann.
Es ist nun bekannt, dass sich Luft und andere Gase bei Strömungsvorgängen im Unterschallgebiet bis zu verhältnismässig gro ssen Geschwindigkeiten angenähert wie ein inkompressibles Medium verhalten. Unter Ausnutzung dieser Erkenntnis kann daher ein solches Gas nicht nur für qualitative, sondern auch für quantitative Messungen als Ersatz für Flüssigkeiten verwendet werden.
Um die weiter oben erwähnten Mängel rein hydraulischer Versuchsstände zu beheben, ist daher eine Anlage zur Untersuchung hydraulischer Maschinen, insbesondere Was serturbinen und Modellen solcher unter Be triebsbedingungen, gemäss vorliegender Er findung mit einem Gebläse, ferner mit ein stellbaren Mitteln zum Beeinflussen von Ge fälle und Durchströmmenge und einer Volu- menmesseinrichtung ausgestattet, wobei das Gebläse aus der Umgebung angesaugte Luft durch die zu untersuchenden Teile,
sowie durch die Volumenmesseinrichtung fördert und diese Luft nach dem Durchströmen der genannten Teile wieder ins Freie strömt.
Unter Beachtung der zulässigen Grenzen für die Geschwindigkeiten können in einer solchen Anlage hydraulische Maschinen und Modelle solcher unter Bedingungen betrieben werden, welche bezüglich Geschwindigkeits-,
Druck- und Gefällsverhältnisse genau mit denen des wirklichen Wasserbetriebes über- einstimmen. An Stelle des natürlichen Was sergefälles tritt dabei eine bestimmte Druck differenz der Luft vor und nach der zu untersuchenden Maschine. Die Drehzahl der Luftturbine wird höher als diejenige einer entsprechenden Wasserturbine sein, lässt sich aber so wählen,
dass die Geschwindigkeits dreiecke im Modellversuch und in der Wirk lichkeit ähnlich sind. In einer solchen Luft anlage lassen sich sämtliche gewünschten mengenmässigen Untersuchungen, Wirkungs gradbestimmungen, Betriebscharakteristiken und dergleichen genau durchführen und die Resultate unmittelbar auf Wasserbetrieb übertragen. Dabei gestaltet sich der Betrieb billig, da zum Beispiel Luft in beliebiger Menge überall zur Verfügung steht und viel leichter als Wasser ist, also weniger Masse in Umlauf zu setzen ist.
Im weiteren kann die Anlage derart ausgebildet sein, dass sich für die zu untersuchende Maschine oder das zu untersuchende Modell irgend eine Achsen richtung wählen lässt, das heisst die Maschine oder das Modell können vorteilhaft auch waagrecht angeordnet werden. In einem sol chen Falle kann das Ganze derart ausge bildet sein, dass sämtliche Teile leicht zu gänglich sind und Druckanschlüsse an belie bigen Punkten vorgesehen werden können.
Auch lassen sich rasch Änderungen an der Versuchsanlage oder an dem zu untersuchen den Teil vornehmen, weil eben die ganze An lage von allen !Seiten zugänglich ist und da her leicht zusammengebaut und wieder aus einander genommen werden kann. Ferner können in Luftströmungen die Menge, Ge schwindigkeiten und Drücke in verschiedenen Punkten viel leichter und genauer gemessen werden als in Wasserströmungen, wo bei den in Betracht kommenden Wassergeschwindig keiten Messrohre leicht in störende Schwin gungen geraten und Luftsäcke in den Mess- ieitungen die Resultate leicht fälschen.
Verschiedene Fördermengen und ver schiedene Gefälle lassen sich erforderlichen falls in einer Anlage der erwähnten Art mit Hilfe der einstellbaren Mitteln dadurch leicht erzeugen, dass diese,Mittel die Drehzahl und die Schaufelstellung des Gebläses ändern, oder in der Förderleitung eine Drosselung bewirken. Indem man das Gebläse als ein oder mehrstufiges Aalrad mit im Betrieb von aussen verstellbaren Schaufeln ausrüstet, lässt sich eine äusserst rasche Regelung von Druck- und Fördermenge erreichen.
Als weitere Vorteile kommen gute Regu liermöglichkeit sowie der Umstand in Be tracht, dass der Beharrungszustand für die Messungen fast augenblicklich erzielbar ist, im Gegensatz zum Betrieb mit Wasser, das grosse Trägheit besitzt.
Der Vollständigkeit halber sei noch er wähnt, dass bei Untersuchungen, die mit Luft durchgeführt werden, die Schaufeln des Modellrades und andere Anlageteile aus Holz oder Leichtmetall bestehen können, was eine weitere Verbilligung der Untersu chungen bedingt und zudem grosse Umfangs geschwindigkeiten zulässt, was wiederum grö sseren Gefällen entspricht. Bei gleichen Ab messungen des Rades lassen sich infolge dessen grössere Bremsleistungen erzielen.
Auf der beiliegenden Zeichntmg sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes in vereinfachter Darstellungsweise veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt eine Anlage, bei welcher Luft durch den zu untersuchenden Teil hin durch gesaugt wird, während Fig. 2 eine Anlage zeigt, bei welcher Luft durch den zu untersuchenden Teil hin durch gedrückt wird. In Fig. 1 bezeichnet 1 die Leitvorrich tung und 2 das Laufrad des Modelles einer Wasserturbine. Eine Bremsvorrichtung 3 elektrische Bremse, Wasserbremse, Torsions- stab) kann dem Laufrad 2 die erzeugte Lei stung abnehmen. An die Teile 1, \? schliesst sich ein Saugrohr 4 an und an dieses ein divergierendes Rohr 5.
Letzteres ist -an einen Ausgleichbehälter 6 angeschlossen. 7 ist eine Einrichtung zum Ordnen und Richten einer durchfliessenden Strömung. Diese Einrich tung 7 steht durch einen Krümmer 8 mit dem Ausgleichbehälter 6 in Verbindung. 9 bezeichnet eine als Düse ausgebildete Volu- menmesseinrichtung und 10 ein mehrstufiges Axialgebläse, das seinen Antrieb von einem Motor 11 erhält. An Stelle eines mehrstufi gen Axialgeblä.ses kann auch nur ein ein stufiges oder ein Radialgebläse vorgesehen sein.
Dem Axialgebläse 10 sind eine Saug leitung 12, die als Diffusor ausgebildet ist, und eine Auspuffleitung 13 zugeordnet. Gegenüber der Austrittsmündung der Lei tung 13 ist eine als einstellbare Prellplatte 14 ausgebildete Drosselvorrichtung vorge sehen.
Bei der beschriebenen Anlage saugt das Axialgebläse 10 Luft aus der Umgebung vor erst durch die Leitvorrichtung 1 und das Laufrad 2 des zu untersuchenden Modelles und dann durch die Leitungen 4, 5. Die Teile bis zum Fördergebläse, sowie dieses selbst befinden sich somit. unter Unterdruck. Der Ausgleichbehälter 6 zusammen mit der Ein richtung 7 bewirken einen Geschwindigkeits ausgleich und ein Richten der vom Gebläse <B>1.0</B> angesaugten Luft, bevor sie in die Mess- düse 9 gelangt, so dass letztere genaue Men genmessungen vorzunehmen gestattet.
Die beschriebene Anordnung bietet Gewähr, dass die Zuströmung zur Turbine eine ganz gleichmässige ist, was von besonderer Bedeu tung für genaue Untersuchungen ist.
<B>Z.-</B> Die dar;gestellte Anlage besitzt Mittel zur Regelung der Drehzahl und zur Verstellung der Schaufeln des Gebläses 1.0. Mit FElfe dieser Mittel, sowie auch mit Hilfe der Prellplatte 14 sind in der beschriebenen An- lage verschiedene Fördermengen und ver schiedene Gefälle erzeugbar.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Anlage ist ein mehrstufiges Axialgebläse 15, welches seinen Antrieb von einem Motor 16 erhält, in der Strömungsrichtung der vom Gebläse 15 geförderten Luft betrachtet, vor dem zu untersuchenden Teil 17 angeordnet.
Letz terem strömt die vom Axialgebläse 15 geför derte Luft in einer Spirale 1.8 zu. 19 bezeich net eine als Düse ausgebildete Volumenmess- einrichtung. 20 ist ein Ausgleichgefäss und 21 eine wieder als Prellplatte ausgebildete, einstellbare Drosselvorrichtung, welche die Verbindung zwischen dem Ausgleichgefäss 20 und der Saugleitung 22 des Axialgebläses 15 beherrscht.
In diesem Falle wird vom Axialgebläse 15 Luft aus der Umgebung in Richtung des Pfeils B durch die Messdüse 19 und das Aus gleichgefäss 20 gesaugt, um dann durch den zu untersuchenden Teil 17 gefördert zu wer den und bei 23 wieder ins Freie zu gelangen.
Durch Verstellen der Prellplatte sind in der beschriebenen Anlage verschiedene För dermengen und verschiedene Gefälle erzeug bar.
Die Drosselvorrichtung kann auch als verstellbare Klappe ausgebildet sein.
Um an Antriebsleistung für die Anlage zu sparen, kann die von der Versuchsturbine abgegebene Leistung auf direktem mecha nischem Wege über Riemen, Getriebe und dergleichen, oder auf elektrischem Wege ganz oder teilweise auf die Antriebswelle des Gebläses übertragen werden. Gegebenen falls kann ein Getriebe mit regelbarem Über setzungsverhältnis in das Übertragungs system eingeschaltet werden, um Turbine und Gebläse mit voneinander unabhängigen Drehzahlen betreiben zu können.
Die Turbinenleistung wird dann nicht in einer Bremsvorrichtung nutzlos vernichtet. Die Turbinenleistung kann für die Unter suchung trotzdem beispielsweise durch einen Drehkraftmesser auf der Welle genau be stimmt werden. Als Betriebsleistung für die ganze Anlage sind in diesem Falle von aussen lediglich die Verluste, also der Unterschied zwischen Gebläse und Turbinenleistung, auf zubringen.