CH188069A - Anlage zur Untersuchung hydraulischer Maschinen, insbesondere Wasserturbinen und Modelle solcher, unter Betriebsbedingungen. - Google Patents

Anlage zur Untersuchung hydraulischer Maschinen, insbesondere Wasserturbinen und Modelle solcher, unter Betriebsbedingungen.

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CH188069A
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CH
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Inventor
Aktiengesell Maschinenfabriken
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Escher Wyss Maschf Ag
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Description


  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.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Anlage zur Untersuchung hydraulischer Maschinen, insbesondere Wasserturbinen und Modelle solcher unter Betriebsbedingungen, gekennzeichnet durch ein Gebläse, einstell bare Mittel zum Beeinflussen von Gefälle und Durchströmmenge und eine Volumen- messeinrichtung, wobei das Gebläse aus der Umgehung angesaugte Luft durch die zu untersuchenden Teile, sowie durch die Volu- menmesseinrichtung fördert und diese Luft nach dem Durchströmen der genannten Teile schliesslich wieder ins Freie strömt.
    UNTERANSPRüCHE .l. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbaren Mittel als Drosselvorrichtung ausgebildet sind. 2. Anlage nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselvorrichtung als verstellbare Prellplatte ausgebildet ist. 3. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse als ein. einstufiges Axialgebläse ausgebildet ist.
    Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse als ein mehrstufiges Axialgebläse ausgebildet ist. 5. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbaren Mittel die Drehzahl des Gebläses und die Stellung seiner verstellbaren Schaufeln zu beeinflussen gestatten. 6. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse, in der Strömungsrichtung des geförderten Mit tels betrachtet, nach dem in der Anlage zu untersuchenden Teil angeordnet ist, so dass Luft durch jenen Teil hindurch gesaugt wird und in diesem daher ein Unterdruck gegenüber der Umgebung herrscht. 7.
    Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse, in der Strömungsrichtung des geförderten Mit tels betrachtet, vor dem in der Anlage zu untersuchenden Teil angeordnet ist, so dass Luft durch diesen hindurch ge drückt wird. B. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenmess- einrichtung ein Ausgleichbehälter und Mittel zum Richten der Strömung vorge schaltet sind. 9. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenmess- einrichtung als Düse ausgebildet ist. 10.
    Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsleistung der Turbinenrades mindestens teilweise zum Antrieb des Fördergebläses ver wendet wird.
CH188069D 1936-02-17 1936-02-17 Anlage zur Untersuchung hydraulischer Maschinen, insbesondere Wasserturbinen und Modelle solcher, unter Betriebsbedingungen. CH188069A (de)

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