DE10143018C1

DE10143018C1 - Hydraulic turbine with continuously variable regulation and application range has nozzle continuously opened/closed to regulate throughput by sliding tongue connected to drive mechanism

Info

Publication number: DE10143018C1
Application number: DE10143018A
Authority: DE
Inventors: Adolf Gudermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-01
Filing date: 2001-09-01
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2021-09-02

Abstract

The device has a housing (1,2) with a spiral flow channel whose flow cross-section narrows uniformly over less than 360 degrees, a rotor (3) with 3-dimensionally shaped blades and an outflow gap forming a nozzle on the side of the channel facing the rotor. The nozzle is continuously opened or closed to regulate the water throughput by a sliding tongue (4) connected to a drive mechanism and the rotor blades are directly opposite the outflow gap.

Description

Bei der nachfolgend beschriebenen Entwicklung handelt es sich um eine Turbine zur einfachen und kostengünstigen Nutzung der Wasserkraft für den vorwiegend privaten Einsatzbereich.The development described below is a turbine for simple and inexpensive use of hydropower for the predominantly private Application.

Bekannt sind eine Vielzahl von Anlagen zur Wandlung von Wasserkraft in Bewegungsenergie bzw. andere gut transportierbare Energien wie Strom. Je nach Einsatzfall und Gegebenheit wurden bereits vor mehr als tausend Jahren unterschiedliche Lösungen realisiert. Das unterschlächtige Wasserrad z. B. für geringes Gefälle bei großer Wassermenge und das oberschlächtige Wasserrad für Einsatzfälle, bei denen ein größerer Niveauunterschied realisierbar war. Die Fachliteratur benennt eine Reihe von grundsätzlichen Strömungs-Kraftmaschinen für das Antriebsmedium Wasser. Im Wesentlichen sind Turbinen in die Bereiche Gleichdruckturbinen, Überdruckturbinen und Sonderturbinen zu unterteilen.A large number of plants for converting hydropower into are known Kinetic energy or other easily transportable energies such as electricity. Depending on The application and the circumstances became different more than a thousand years ago Solutions realized. The undershot water wheel z. B. for small gradients with large gradients Amount of water and the overshot waterwheel for applications where a greater level difference was realizable. The specialist literature names a number of basic flow power machines for the drive medium water. in the Turbines are mainly in the areas of constant pressure turbines, overpressure turbines and To divide special turbines.

Bei Gleichdruckturbinen sind die statischen Drücke am Laufradein- und -ausgang gleich groß. Aus diesem Grund ist Teilbeaufschlagung möglich.With constant pressure turbines, the static pressures at the impeller are -Output the same size. For this reason, partial loading is possible.

Typische Vertreter dieser Turbinen sind die Pelton-Turbine und die Ossberger-Turbinen. Pelton-Turbinen mit horizontaler Welle werden mit ein bis zwei Freistrahldüsen beaufschlagt. Bei Anordnung mit Welle in vertikaler Richtung wird das Turbinenrad mit bis zu 6 Düsen beaufschlagt. Die geteilten Schaufeln (Becher) dienen zur Verringerung des Axialschubes und Erhöhung des Wirkungsgrades. Bei der Durchströmung der Schaufeln ändert sich der statische Druck nicht. Das Wasser wird in den Düsen stark beschleunigt. Am Düsenaustritt herrscht Atmosphärendruck. Der statische Druck wird an den Düsen in dynamischen Druck umgewandelt. Die Energieübertragung auf das Laufrad erfolgt durch Abbremsung (Umlenkung) der Wassermasse.Typical representatives of these turbines are the Pelton turbine and the Ossberger turbines. Pelton turbines with a horizontal shaft are equipped with one or two free jet nozzles applied. When arranged with a shaft in the vertical direction, the turbine wheel with up to 6 nozzles. The divided blades (cups) serve to reduce the Axial thrust and increase in efficiency. When flowing through the blades the static pressure does not change. The water is strongly accelerated in the jets. Atmospheric pressure prevails at the nozzle outlet. The static pressure is in at the nozzles dynamic pressure converted. The energy transfer to the impeller takes place through Deceleration (redirection) of the water mass.

Der Massenstrom und damit die Leistungsregulierung wird über axial verschiebbare Ventilnadeln erreicht. Die Verschiebung geschieht über außen oder innen angeordnete hydraulische oder elektrische Verstelleinrichtungen. Die innengesteuerten Düsen haben den Vorteil, dass der Krümmungsradius der Abzweigung größer werden kann und deshalb die Strahlqualität in Folge verminderter Sekundärströmung (Strömungsverluste) verbessert wird. Namhafte Hersteller dieser Turbinen sind die Firmen Voith und Sulzer- Escher-Wyss.The mass flow and thus the power regulation is made axially displaceable Valve needles reached. The shift occurs over outside or inside hydraulic or electrical adjustment devices. Have the internally controlled nozzles the advantage that the radius of curvature of the branch can become larger and therefore the jet quality as a result of reduced secondary flow (flow losses) is improved. Well-known manufacturers of these turbines are the companies Voith and Sulzer Escher-Wyss.

Bei den Ossberger-Turbinen handelt es sich um Kleinturbinen, bei denen flache Freistrahlen durch verstellbare Leitschaufeln ein trommelförmiges Laufrad durchströmen. Die Durchströmung des Laufrades geschieht zuerst von außen nach innen und anschließend von innen nach außen. Heute ist die Firma Ossberger in Weißenburg Haupthersteller derartiger Turbinen. Die Durchflußmenge derartiger Turbinen reicht von 0,2 bis 7 m³/s. Die Turbinen arbeiten je nach Größe mit einer Drehzahl von 50 bis 1000 Umdr./min. Eingesetzt werden derartige Turbinen bei einem Niveauunterschied von 1 bis 200 m. Diese Turbine tut sich besonders hervor bei stark schwankenden Wasserströmen. Sie hat im Teillastbereich zwischen 15 und 100% des Nennvolumenstromes einen Wirkungsgrad, der meist über 80% liegt. Vorteilhaft ist auch, dass bei glattem Profil nahezu kein Achsschub wirkt. The Ossberger turbines are small turbines in which flat free jets flow through a drum-shaped impeller through adjustable guide vanes. The flow through the impeller is first from the outside in and then from the inside out. Today the Ossberger company in Weißenburg is the main manufacturer of such turbines. The flow rate of such turbines ranges from 0.2 to 7 m ³ / s. Depending on the size, the turbines operate at a speed of 50 to 1000 rev / min. Such turbines are used at a level difference of 1 to 200 m. This turbine excels particularly in strongly fluctuating water flows. It has an efficiency in the partial load range between 15 and 100% of the nominal volume flow, which is usually above 80%. It is also advantageous that with a smooth profile there is almost no axial thrust.

Reaction turbines

Der statische Druck ist am Eintritt in das Laufrad größer als am Austritt. Daher sind nur voll beaufschlagte Laufräder möglich.The static pressure at the entrance to the impeller is greater than at the exit. Therefore only fully loaded impellers possible.

Typische Vertreter sind die Francis- und Kaplan-Turbinen.Typical representatives are the Francis and Kaplan turbines.

Francis turbine

Merkmal der Francis-Turbine ist die stets axiale Abströmung und das Druckgefälle zwischen Laufradeintritt und -austritt. Die Einlaufspirale führt das Wasser axialsymmetrisch in das Leitrad. Dessen Leitschaufeln sind profiliert und drehbar gelagert. Unterschieden wird zwischen einem Langsamläufer mit radialem Laufrad und einem Schnellläufer mit halbaxialem Laufrad. Das Laufrad wird von außen nach innen durchströmt.The characteristic of the Francis turbine is the always axial outflow and the pressure drop between the impeller inlet and outlet. The inlet spiral guides the water axially symmetrical in the stator. The guide vanes are profiled and rotatably mounted. A distinction is made between a slow runner with a radial impeller and one High-speed runner with a semi-axial impeller. The impeller turns from the outside in flows through.

Die Regelung dieser Turbine erfolgt durch Anlenkung der Leitschaufeln über einen gemeinsamen Ring. Im Teillastbereich ist die Abströmung nach dem Laufrad nicht mehr drallfrei. Außerdem treten Verluste durch innerstationäre Strömungszustände, die teilweise auf Kavitation zurückzuführen sind, auf.This turbine is controlled by articulating the guide vanes via a common ring. The outflow to the impeller is no longer in the partial load range twisting. In addition, losses occur due to in-steady flow conditions are partly due to cavitation.

Das Laufrad ist aus einem Stück gegossen oder aus Deckscheiben und Schaufeln zusammengeschweißt. In Sonderfällen werden diese Turbinen bei Fallhöhen < 5 m und Leistungen < 200 kW ohne Einlaufspirale eingesetzt. Diese Kleinturbine findet im Wesentlichen in Schächten und Seitenkanälen Einsatz.The impeller is cast in one piece or from cover disks and blades welded together. In special cases, these turbines are used at heads <5 m and Outputs <200 kW used without an inlet spiral. This small turbine takes place in the Mainly used in shafts and side channels.

Kaplan turbine

Der Unterschied zur Francis-Turbine liegt im Laufrad. Hier erfolgt die Verstellung der Laufradschaufeln meist vom oberen Wellenende aus, oder von einem Servomotor in der Laufradnabe selbst. Problematisch an dieser Turbine ist die optimale Zuordnung von der Leitschaufel- zur Laufschaufelstellung. Meist wird diese Zuordnung im Probebetrieb ermittelt und durch Prozessrechner gesteuert. Der Regler ist deswegen meist elektrohydraulisch.The difference to the Francis turbine lies in the impeller. The adjustment of the Impeller blades usually from the upper shaft end, or from a servo motor in the Impeller hub itself. The problem with this turbine is the optimal assignment of the Guide blade to blade position. This assignment is usually in trial operation determined and controlled by process computers. The regulator is therefore mostly electro-hydraulically.

Merkmal beider Turbinen ist, dass sie beim Abbrechen der Last durchgehen. Das heisst, ihre Drehzahl erhöht sich bei Lastabbruch sehr schnell auf das 2- bis 3-fache.A feature of both turbines is that they go through when the load is broken off. This means, their speed increases very quickly to 2 to 3 times when the load is interrupted.

Special turbine - Deriaz turbine

Bei dieser Turbine mit verstellbaren, tragflügelähnlichen Schaufeln handelt es sich um eine Umkehr- bzw. Pumpenturbine.This turbine with adjustable, wing-like blades is a a reversing or pump turbine.

Hinsichtlich der verwendeten Werkstoffe ist festzustellen, dass Pelton-Laufräder praktisch immer aus Chromnickelstahl sind. Die Gehäuse bestehen zumeist aus Feinkornbaustahl (Schweißkonstruktion). Bei Kleinturbinen sind auch GS- oder GG-Konstruktionen üblich. Bei kleinen Turbinen und geringen Fallhöhen bestehen die Leitschaufeln ebenfalls häufig aus GS- oder GG. In dieser Weise bekannt sind Ausführungen, wie in der amerikanischen Anmeldung US 17 44 555 A dargestellt und beschrieben.Regarding the materials used, it should be noted that Pelton wheels are practical are always made of chrome nickel steel. The housings mostly consist of fine-grain structural steel (Weldment). GS or GG constructions are also common for small turbines. With small turbines and low head, the guide vanes are also common from GS or GG. In this way, versions are known, as in the American Application US 17 44 555 A shown and described.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass Turbinen mit einfacher Bauweise sich weniger gut an unterschiedliche Einsatzbedingungen, insbesondere an den Teillastbetrieb, anpassen lassen. Hingegen sind im großen Bereich regelbare Turbinen mit aufwendiger Technik versehen und empfindlich gegen träge Regelungen oder andere Störeinflüsse. Die zu bewältigende Hauptproblematik liegt also darin, eine möglichst einfache und unempfindliche Wasserturbine mit gutem Regelbereich zu entwickeln bzw. zu bauen, so dass wirtschaftliche Nutzung kleiner, oft stark schwankender Wasser kraftressourcen möglich wird.In summary, it can be said that turbines with a simple design less good at different operating conditions, especially the Part load operation, have it adjusted. In contrast, controllable turbines are included in the large range provided complex technology and sensitive to sluggish regulations or others Interference. So the main problem to be dealt with is one, if possible to develop simple and insensitive water turbines with a good control range or to build, so that economic use of small, often strongly fluctuating water power resources becomes possible.

In den ausliegenden Patentschriften sind eine Vielzahl von Detailweiterbildungen und Ausbildungen zur Verbesserung des Wirkungsgrades vorgestellt, auf die hier im einzelnen nicht eingegangen wird. In the patent documents on display there are a large number of detailed developments and Training courses to improve efficiency are presented here in detail is not received.

Die bekannten Lösungen tragen den meist professionell betriebenen Wasserkraftanlagen Rechnung, lassen jedoch die Bedürfnisse und Anforderungen an kleine, meist mit sehr unterschiedlichen Bedingungen behafteten Wasserkraftstellen außer Betracht. Der Erfindung liegt deswegen die Aufgabe zugrunde, eine Wasserkraftanlage zu schaffen, die mit geringem Bauaufwand den unterschiedlichen Betriebsbedingungen bei möglichst hohem Nutzungsgrad und großer Zuverlässigkeit bzw. geringem Wartungsaufwand Rechnung trägt.The known solutions support the mostly professionally operated hydropower plants Bill, however, leave the needs and requirements of small, mostly with very hydropower stations affected by different conditions. The The invention is therefore based on the object of creating a hydropower plant which with little construction effort the different operating conditions as possible high degree of utilization and great reliability or low maintenance Takes into account.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt entsprechend der im Anspruch 1 dargestellten Weise. Weiterbildungen und Details sind in den nachfolgenden Ansprüchen benannt.This object is achieved in accordance with the manner shown in claim 1. Further developments and details are named in the following claims.

Im Einzelnen bedeutet dies:Specifically, this means:

Möglichst viele Bauteile der bekannten Turbinen sollten eingespart werden, um zum Einen die Kosten zu reduzieren und zum Anderen hohe Betriebssicherheit und geringen Wartungsaufwand zu garantieren.As many components of the known turbines as possible should be saved, firstly to reduce costs and on the other hand high operational reliability and low Guarantee maintenance.

Die bei größeren Radial-Turbinen meist verpönte Axialkraft tritt aufgrund der geplanten kleinen Anlage in den Hintergrund.The mostly frowned upon axial force in larger radial turbines occurs due to the planned small plant in the background.

Um bei geringem Niveauunterschied einen guten Wirkungsgrad zu erzielen, ist die Nutzung der gesamten Höhendifferenz (O. W. - U. W.) erwünscht.In order to achieve good efficiency with a low level difference, the Use of the entire height difference (O. W. - U. W.) desired.

Der Bau- und Wartungsaufwand für die Leitschaufeln sollte eingespart werden.The construction and maintenance effort for the guide vanes should be saved.

Das Laufrad und dessen Lagerung ist so auszustatten, dass Regelabweichungen und Tot- Zeiten sowie plötzlicher Lastabfall zwar zum Erhöhen der Drehzahl, aber nicht zur Zerstörung der Turbine führen.The impeller and its storage must be equipped so that control deviations and dead Times as well as sudden load drop to increase the speed, but not to Destruction of the turbine.

Die Regelung für unterschiedliche Durchflussmengen steht im Zusammenhang mit dem anlagenspezifischen Niveau und der Wasserzuflussmenge. Das heisst, allein durch die Regelung eines Durchflussquerschnittes wird das gewünschte Niveau am Wasserzufluss bzw. der vorgegebene statische Wasserdruck erreicht. Die Regeleinheit selbst ist möglichst in das Gehäuse integriert und ohne zusätzliche Abdichtung auszulegen. Möglichst viele Bauteile sollten zudem kostengünstig und verschleißarm ausgelegt sein. Die Turbine sollte sich außerhalb des Wassers befinden und jederzeit gut zugänglich sein. Um unterschiedlichen Einsatzbedingungen an verschiedenen Orten gerecht zu werden, sind einfache Anpassungsmöglichkeiten hinsichtlich Abströmgeschwindigkeit, Druck- bzw. Zuflussgeschwindigkeit sowie Drehzahl des Laufrades des Arbeitsmediums zu realisieren. Die genauere Betrachtung der Anforderungen verdeutlicht, dass die neue Lösung bei relativ geringer Baugröße die Vorteile der Gleichdruckturbinen und der Überdruckturbinen vereinen wird.The regulation for different flow rates is related to the system-specific level and the water inflow volume. That means, only through that Regulation of a flow cross-section becomes the desired level at the water inflow or the specified static water pressure is reached. The control unit itself is if possible integrated into the housing and designed without additional sealing. As many components as possible should also be designed inexpensively and with little wear. The turbine should be out of the water and easily accessible at all times. In order to cope with different operating conditions in different locations, are simple adjustment options with regard to outflow speed, pressure or Realize inflow speed and speed of the impeller of the working medium. A closer look at the requirements shows that the new solution is relatively small size the advantages of the constant pressure turbines and the positive pressure turbines will unite.

Die erfindungsgemäße Turbine verfügt über ein horizontal angeordnetes Turbinenrad mit Schaufeln, die den radialen Wasserstrahl zum Entzug der dynamischen Energie nicht nur radial, sondern auch einseitig axial, also in vertikaler Richtung umlenken. Die ablaufseitig am Turbinenrad eingesparten Speichen bzw. Verbindungen zwischen Außenring und Nabe verringern nicht nur den Bauaufwand, sondern ermöglichen den ungestörten Abfluß des Wassers und tragen zur Reduzierung des Strömungsverlustes bei. Zur stufenlosen Regelung des Wasserzustromes und Einsparung der Düsen sowie deren Halterung verfügt diese Lösung über eine Spaltdüse über den nahezu gesamten Gehäuseinnenumfang. Durch die Verjüngung des Spiralgehäuses und den gegebenen Spaltquerschnitt wird die Ausströmrichtung des Wassers aus dem Gehäuse und damit die Anströmrichtung der Laufradschaufeln bestimmt. Durch eine im Spaltquerschnitt geführte Schiebezunge lässt sich die Beaufschlagungslänge des Laufrades und damit die zugeführte Wassermenge variieren. Die Schiebezunge verläuft in ihrer gesamten Länge und mit ihrem einwelligen Antrieb im Wasserstrom, so dass keine Abdichtung notwendig ist. Durch das horizontal angeordnete Turbinenrad kann der sonst an Höhe verlorengehende Laufraddurchmesser genutzt werden.The turbine according to the invention has a horizontally arranged turbine wheel Paddles that not only use the radial water jet to extract dynamic energy radial, but also deflect axially on one side, i.e. in the vertical direction. The outflow side Spokes saved on the turbine wheel or connections between the outer ring and Hubs not only reduce construction costs, but also allow undisturbed drainage of water and contribute to reducing flow loss. For stepless Regulation of the water inflow and saving of the nozzles and their holder this solution has a slit nozzle over almost the entire Housing inner periphery. By tapering the volute and the given Gap cross-section becomes the outflow direction of the water from the housing and thus the Direction of flow of the impeller blades determined. Through a guided in the gap cross section Sliding tongue allows the impingement length of the impeller and thus the amount of water supplied varies. The sliding tongue runs along its entire length and with their single-shaft drive in the water flow, so that no sealing is necessary is. Due to the horizontally arranged turbine wheel, the height can otherwise be increased lost impeller diameter can be used.

Bei zusätzlicher Auslegung als geschlossenes System ist der Niveauunterschied von der Turbine bis zum Unterwasser durch entsprechenden Aufbau von Unterdruck nutzbar. In the case of an additional design as a closed system, the level difference is different from that Turbine can be used right down to the underwater due to the build up of negative pressure.

Damit das Laufrad jedoch nicht im Abwasserstrom dreht, ist ein geregeltes Luftpolster zwischen Laufrad und Wassersäule durch ein Schwimmerventil im Sinkrohr notwendig. Die optimale Energieausbeute ist hier drehzahlabhängig und wird durch den Austausch von Antriebs- oder Abtriebsrad, z. B. Riemenräder realisiert. Das zweigeteilte Gehäuse ist so ausgelegt, dass es sich gut an Sockelaufnahmen befestigen lässt und keine wesentliche mechanische Bearbeitung benötigt. Das Laufrad ist mit einer stabilen Radial/Axiallagerung w. z. B. Kegelrollenlagerung versehen und lässt sich axial gegenüber der Schlitzdüse im Gehäuse in verschiedenen Positionen fixieren. Dadurch lassen sich nachträglich bei unterschiedlichen Drehzahlen und Drücken sowie bei baulichen Abweichungen weitgehend optimale Strömungsverhältnisse realisieren.So that the impeller does not turn in the wastewater flow, there is a regulated air cushion necessary between the impeller and water column through a float valve in the sink pipe. The optimal energy yield depends on the speed and is achieved through the exchange of drive or driven gear, e.g. B. realized pulleys. The two-part housing is designed so that it can be easily attached to base mounts and none essential mechanical processing required. The impeller is stable Radial / axial bearing w. z. B. tapered roller bearing and can be axially opposite fix the slot nozzle in the housing in different positions. This allows subsequently at different speeds and pressures as well as at structural ones Realize deviations largely optimal flow conditions.

Die Schlitzdüsenlösung erlaubt nach theoretischen Betrachtungen zudem den Einbau des Turbinenrades auch einige Meter über dem Unterwasserspiegel, ohne dass daraus ein Energieverlust entsteht. Der im Gehäuse aufgebaute Unterdruck wirkt in gleicher Weise wie der Überdruck zur Beschleunigung des Mediums vor bzw. am Düsenaustritt. Damit kann auch bei Hochwasser die Gefahr der Laufradüberflutung ausgeschaltet und der Einsatz bei nahezu allen äußeren Bedingungen garantiert werden. Das Vereisen der Turbine kann wie bei den anderen Turbinen auch zu Beschädigungen führen. Für den Schiebezungenantrieb ist aus Sicherheitsgründen eine Überlastkupplung in den Antriebsstrang zu integrieren.The slot nozzle solution also allows the installation of the Turbine wheel also a few meters above the underwater level, without this Energy loss arises. The negative pressure built up in the housing acts in the same way like the excess pressure to accelerate the medium before or at the nozzle outlet. In order to the risk of impeller flooding can also be eliminated in the event of flooding Use in almost all external conditions can be guaranteed. Icing the As with the other turbines, the turbine can also cause damage. For the For safety reasons, the sliding tongue drive is an overload clutch in the Integrate powertrain.

Die nachfolgenden Figuren zeigen:The following figures show:

Fig. 1 Die Gehäusehalbschalen mit eingesetztem Laufrad in dreidimensionaler Darstellung, wobei das Laufrad in das Gehäuseoberrad eingefügt ist und das Gehäuseunterteil mit dem Anschlussfansch für das Fallrohr getrennt davon dargestellt ist. Fig. 1 The housing half-shells with an inserted impeller in a three-dimensional representation, the impeller being inserted into the upper housing wheel and the lower housing part with the connecting flange for the downpipe being shown separately therefrom.

Fig. 2 zeigt das Gehäuseunterteil in der Draufsicht von Seiten der Trenneben in zweidimensionaler Darstellung Fig. 2 shows the housing lower part in plan view the part of the parting line in two-dimensional representation

Fig. 3 stellt den Schnitt durch die Gehäuseunterschale entsprechend Fig. 2 dar. Fig. 3 shows the section through the lower housing shell corresponding to FIG. 2.

Fig. 4 zeigt die Gehäuseoberschale in zweidimensionaler Darstellung von Seiten der Trennebene. Fig. 4 shows the upper housing shell in two-dimensional representation of the part of the parting line.

Fig. 5 zeigt die Gehäuseoberschale entsprechend Fig. 4 in der Seitenansicht. FIG. 5 shows the housing upper shell corresponding to FIG. 4 in a side view.

Fig. 6 zeigt das Laufrad in dreidimensionaler Darstellung. Von unten bzw. von der Abströmrichtung betrachtet. Fig. 6 shows the impeller in three dimensions. Viewed from below or from the outflow direction.

Fig. 7 zeigt das Laufrad in der Unteransicht in zweidimensionaler Ansicht. Fig. 7 shows the impeller in the bottom view in a two-dimensional view.

Fig. 8 zeigt das Laufrad in Seitenansicht in zweidimensionaler Darstellung. Fig. 8 shows the wheel in side view in two-dimensional representation.

Fig. 9 zeigt eine Ausführvariante des Schiebezungenritzels Fig. 9 shows an embodiment of the sliding tongue pinion

Fig. 10 zeigt eine Ausführvariante der Schiebezunge mit Aussparungen Fig. 10 shows a Ausführvariante of the sliding tongue with recesses

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Gehäuseunterschale
Housing shell

1.11.1

Einlauf
enema

1.21.2

Strömungskanal
flow channel

1.31.3

Führungsnut
guide

1.41.4

Lageraussparung für Schiebezungenritzel
Bearing recess for sliding tongue pinion

1.51.5

Bohrung
drilling

1.61.6

Turbinenflansch
turbine flange

1.71.7

Gehäuseausnehmung
housing recess

1.81.8

Ablaufquerschnitt
Flow cross-section

22

Gehäuseoberschale
Housing Faceplate

2.12.1

Einlauf
enema

2.22.2

Strömungskanal
flow channel

2.32.3

Bohrung für Rotorwellenlagerung
Bore for rotor shaft bearings

2.42.4

Bohrung für Verbindungselement
Bore for connecting element

2.52.5

Bohrung für Schiebezungenritzel
Hole for sliding tongue pinion

33

Rotor
rotor

3.13.1

Schaufel
shovel

3.23.2

Nabe
hub

3.33.3

Speichern
to save

3.43.4

Konusscheibe
conical disc

3.53.5

Verbindungselement
connecting element

44

Schiebezunge
sliding tongue

4.14.1

Aussparung/Verzahnung
Recess / tooth

4.24.2

Führungskante
leading edge

55

Schiebezungenritzel
Sliding tongue pinion

5.15.1

Seitenteil
side panel

5.25.2

Zwischenteil
intermediate part

5.35.3

Eingriffelemente
engaging members

5.45.4

Antriebswelle
drive shaft

5.55.5

Elemente
elements

Claims

1.Hydraulic turbine with continuously variable control and application area, which has a housing ( 1 , 2 ) with a spiral flow channel ( 1.2 ), the flow cross-section of which is uniformly tapered over a circumferential angle of less than 360 ° and which has a rotor ( 3 ) with three-dimensionally shaped blades (3.1), wherein on the rotor (3) facing side of the spiral flow channel (1.2) acting as a nozzle circumferential outlet gap is arranged, which by a displaceably mounted and connected to a drive mechanism sliding tongue (4) for Regulation of the water flow can be partially or completely opened or closed, the blades ( 3.1 ) of the rotor ( 3 ) being directly opposite the outflow gap.

2. Hydraulic turbine according to claim 1, characterized in that the rotor ( 3 ) consists of a hub ( 3.2 ) with spokes ( 3.3 ) and an outer, preferably conical disc, on the three-dimensionally shaped blades ( 3.1 ), detachable or fixed, as well as fixed or variable in their position.

3. Hydraulic turbine according to claim 2, characterized in that for the additional fixing of the blades ( 3.1 ) a second, preferably conically shaped ring ( 3.4 ) without hub and spoke is attached to the side of the blades opposite the rotor hub ( 3.2 ).

4. Hydraulic turbine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the blades ( 3.1 ) have a concave inlet cross section projecting beyond the jet width, which widens towards the axis of rotation of the rotor ( 3 ) and then ends in a radial and axial deflection ,

5. Hydraulic turbine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rotor ( 3 ) is axially displaceably mounted in the housing ( 1 , 2 ).

6. Hydraulic turbine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the width of the circumferential outflow gap is in a fixed ratio to the tapering of the flow cross section in the housing ( 1 , 2 ).

7. Hydraulic turbine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sliding tongue ( 4 ) in ring or spiral guide grooves ( 1.3 ) of the housing ( 1 , 2 ) is mounted.

8. Hydraulic turbine according to claim 7, characterized in that the sliding tongue ( 4 ) in the predominantly from the guide grooves ( 1.3 ) hidden edge area has recesses ( 4.1 ) into which a sliding tongue pinion ( 5 ) engages positively for power transmission.

9. Hydraulic turbine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sliding tongue ( 4 ) is connected by friction with at least 2 drive wheels.

10. Hydraulic turbine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sliding tongue ( 4 ) in the central region of the width has ridges or depressions which engage in complementarily shaped ridges or depressions of the drive wheel.

11. Hydraulic turbine according to one of claims 1 to 10, characterized in that the sliding tongue ( 4 ) made of spring steel, preferably made of non-corrosive steel.

12. Hydraulic turbine according to one of claims 1 to 11, characterized in that the housing ( 1 , 2 ) is composed of 2 parts and a bearing recess ( 1.4 ) for the sliding tongue pinion / wheel, a connection option for the inflow and outflow and has a bore ( 2.3 ) for the rotor shaft bearing.

13. Hydraulic turbine according to one of claims 8 to 12, characterized in that the drive pinion / wheel is positioned at the transition from the inflow cone ( 1.1 ) to the flow channel ( 1.2 ) and is used as an element for changing the direction of the sliding tongue ( 4 ).

14. Hydraulic turbine according to one of claims 8 to 13, characterized in that the sliding tongue pinion ( 5 ) for the sliding tongue ( 4 ) consists of three mutually braced disc elements with recesses for inserting engagement elements ( 5.3 ), for example cylinder pins.

15. Hydraulic turbine according to one of claims 1 to 14, characterized in that the inlet ( 1.1 ) is radial and the outlet ( 1.8 ) is axial, with in the flow path between the inlet and outlet except the blades ( 3.1 ) of the rotor ( 3 ) there are no further flow-restricting internals.