DE1063540B - Becherrad fuer Peltonturbinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Becherrad für Peltonturbinen, dessen einheitliche oder aus gleichen Sektoren zusammengesetzte Radscheibe am Umfang mit symmetrisch zur Radscheibenebene angeordneten, aus zwei Hälften bestehenden Bechern versehen ist, die durch radiale Stützrippen abgestützt sind, welche sich mindestens entlang eines Teiles der radialen Becherhöhe erstrecken und mit der Radscheibe aus einem Stück bestehen.

Es ist bereits bekannt, bei einer solchen Ausbildungsform eines Becherrades jeden der zweiteiligen Becher mittels zweier Stützrippen abzustützen, die in einem Stück mit dem Rad oder mit einem der Sektoren des Rades ausgebildet sind, wobei die beiden Stützrippen an der Rückseite je einer Becherhälfte angeordnet sind.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, jeden Becher in an sich bekannter Weise nur durch eine einzige, in der Mitte zwischen den beiden Becherhälften angeordnete Stützrippe abzustützen.

Dadurch ergibt sich eine besonders raumsparende Konstruktion, da der Raum für die benachbarten Becher nicht sonderlich verkleinert wird. Es ist infolgedessen möglich, die Becher enger zusammenzudrücken und eine größere Zahl von Bechern auf einem gegebenen Radumfang unterzubringen, als es bei geteilter Ausbildung der Stützrippen oder z. B. bei in den Radkranz eingesetzten Bechern möglich ist. Die erfindungsgemäße Ausbildung hat ferner den Vorteil erhöhter Festigkeit und besonders günstiger Aufnahme der auf die Becher wirkenden Kräfte, insbesondere der Biegungsbeanspruchungen, da die Stützrippen in der Symmetrieebene der Becher verlaufen und sie ihre größte Stärke in der Zone der größten Biegungsbeanspruchung haben. Ein weiterer Vorteil ist die besonders einfache Art der Herstellung. Ein so großer Körper wie ein Peltonrad einschließlich der an seinen Kranz angeordneten Becher ist nur äußerst schwierig spannungsfrei herzustellen. Solche Schwierigkeiten treten z. B. bei Herstellung als Gußstück in hohem Maße auf, wobei zu berücksichtigen ist, daß ein solches Gußstück aus Stahlguß hergestellt werden muß. Dievorgeschlagene Schweißkonstruktion, bei welcher alle Spannungen in einer einzigen mittleren Stützrippe aufgenommen werden, ermöglicht auch bei größten Abmessungen des Becherrades eine Herstellung unter Vermeidung aller gefährlichen Spannungen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion liegt in der Möglichkeit, die Stützrippen in jeder Weise den statischen Erfordernissen in ihrer Formgebung und in ihrem Ouerschnittsverlauf anzupassen. Jede Stützrippe reicht in an sich bekannter Weise mindestens bis zur Hälfte der radialen Höhe der Rückseite der Becher und er-

Becherrad für Peltonturbinen

Anmelder:
Markham & Company Limited,
Chesterfield, Derbyshire,
Boving Sd Company Limited, London,
und Robert James Barclay,
Chesterfield, Derbyshire (Großbritannien)

Vertreter: Dr. M. Herzfeld, Patentanwalt,
Düsseldorf, Kreuzstr. 32

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 9. April 1952

streckt sich von dort geneigt bis zu demjenigen Teil der Mittelschneide des Nachbarbechers, welcher der Drehachse des Rades am nächsten liegt. Dabei ist die Stützrippe selbst als Mittelteil des Bechers ausgebildet, und die Becherhälften sind beiderseits des Mittelteils angeschweißt.

Die Stützrippe kann ferner zweckmäßig im Bereich der Becherschneide eine größere axiale Dicke als die Radscheibe besitzen, und die Becherhälften können seitlich an die Stützrippe angeschweißt sein. Auch kann die Stützrippe ganz auf der Rückseite des Bechers, z. B. auch teilweise in den Becher eingebettet angeordnet sein, wobei die Becherhälften aus einem Stück bestehen, das mit der Stützrippe verschweißt ist. Auch kann an der den Becherhälften zugewandten Kante der Stützrippen in an sich bekannter Weise ein Teil weggeschnitten sein, und die Innenflächen der Becherhälften können in die Innenhälften der Stützrippe in einer Krümmung übergehen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den Zeichnungen beispielsweise ersichtlich. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines Becherrades mit einer Anzahl verschiedener Ausbildungsformen für die die Becher tragenden Teile,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1 und einen Becher in Vorderansicht,

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Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 1 und in Vorderansicht eine andere Ausbildungsform eines Bechers,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 1 und ebenfalls in Vorderansicht eine weitere Ausbildungsform eines Bechers,

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 in Fig. 1,

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie 7-7 in Fig. 1,

Fig. 8 einen Schnitt nach, der Linie 8-8 in Fig. 1;

Fig. 9 zeigt eine ähnliche Darstellung wie Fig. 8, indes sind hier die Becher in einem Stück ausgebildet;

Fig. 10 zeigt eine Seitenansicht einer Bechergruppe, durch deren Vereinigung mit ähnlichen Bechergruppen die Radscheibe gebildet wird;

Fig. 11 zeigt eine Seitenansicht der Radscheibe, in welcher ein Teil jeder der beiden Schalen eines Bechers in einem Stück mit dem mittleren Teil der Radscheibe ausgebildet ist;

Fig. 12 zeigt einen Schnitt nach der Linie 12-12 in Fig. 11 und Fig. 13 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 12. Sie zeigt eine andersartige Form des mittleren Teils des Bechers.

Im einzelnen besteht gemäß Fig. 1, 2, 4 und 5 das Becherrad aus einem scheibenartig oder ringartig ausgebildeten mittleren Teil 10 mit einer Nabe 11, die mit einer (nicht dargestellten) durch die Nabenbohrung 12 hindurchgehenden Welle mittels Schraubenbolzen verbunden ist, die durch die Löcher 13 hindurchgehen. Der Umfang der Radscheibe 10 ist mit einer Anzahl Stützrippen 18 versehen, welche die Träger für die Becher bilden. Es sind jeweils zwei Becherhälften 14 nebeneinander angeordnet, wie z. B. aus Fig. 2, 4, 6, 7, 8 und 9, 12 und 13 ersichtlich ist. In jedem Falle sind die beiden Becherhälften durch eine Stützrippe 18 zusammengehalten, wobei die Durchdringungskante der Innenflächen der Becherhälften als Schneide 15 ausgebildet ist.

Gemäß den Fig. 1, 2 und 3 sind die Stützrippen so ausgebildet, daß sie sich über die volle radiale Höhe jedes Bechers erstrecken sowie den Becher in seiner ganzen Tiefe umfassen. Ihre Innenflächen 17 verlaufen derart verjüngt, daß sie im Querschnitt die Schneide 15 bilden. Ihre hinteren Flächen sind derart gestaltet, daß sie sich geneigt von der Hinterseite jed^l Bechers nach der Mündung eines benachbarten Bechers erstrecken. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind die Becherhälften 14 derart mit dem Mittelteil 16 der Stützrippe 18 verschweißt, daß jede Hälfte an einer Seite desselben liegt. Zwischen benachbarten Bechern ist ein Teil der Radscheibe 10 bei 19 (Fig. 2 und 5) weggeschnitten, so daß sich ein sanfter, ununterbrochener, d. h. stoßfreier Eintritt des Wassers ergibt.

Gemäß Fig. 1 und 4 erstrecken sich die Stützrippen 18 nur auf etwa die Hälfte der radialen Höhe der Becher. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sind die Innenflächen 20 der Stützrippen bei 21 konkav gekrümmt, so daß sie in die anschließenden Innenflächen 17 der Becherhälften 14 übergehen. Die Becherhälften liegen auf beiden Seiten der Stützrippe. Die Stützrippe und die neben ihr liegenden Becherhälften 14 sind so angeordnet, daß sie die mittlere Schneide 15 bilden. In diesem Falle sind die Becherhälften 14 miteinander sowie mit den Seiten der Stützrippe 18 verschweißt.

Gemäß Fig. 5 und 6 besitzt jede Stützrippe 18 eine -solche Länge, daß sie sich nur teilweise über die Länge eines Bechers erstreckt und nur bis zur Hälfte der radialen Höhe des Bechers verläuft. Die beiden Becherhälften 14 sind dabei derart gestaltet, daß ihre Innenflächen 17 die Schneide 15 bilden, während die

Rückwand des Bechers bei 22 derart ausgespart ist. daß sie die Stützrippe 18 teilweise aufnimmt. Um die Herstellung der Schneide zu erleichtern, sind die beiden Becherhälften an ihrer Vereinigungsstelle mit Abflachungen 23 versehen, auf welche eine besondere Schneide 15 aufgeschweißt ist.

Gemäß Fig. 7 ist der Mittelteil 16 der Stützrippe 18 etwa wie der gemäß Fig. 3 ausgebildet; doch besitzt er eine solche Dicke, daß er über die Rückseite des

ίο Bechers hinaus längs seiner ganzen oder halben radialen Höhe, wie bei 24 angedeutet ist, vorragt. Auch in diesem Falle werden die Becherhälften 14 beiderseits der Stützrippe 18 mit dieser verschweißt.

Gemäß Fig. 8 und 9 ist der Mittelteil 24 der Stützrippe 18 vollständig auf der Rückseite des Bechers angeordnet und mit demselben an der Fläche 25 verschweißt.

Bei der in Fig. 8 dargestellten Konstruktion sind die beiden Becherhälften 14 getrennt ausgebildet. Sie sind miteinander an der Fläche 26 verschweißt. Die Schneide 15 ist durch Aufschweißen von Metall wie in Fig. 6 gebildet.

Bei der in Fig. 9 dargestellten Konstruktion sind die beiden Becherhälften aus einem Stück hergestellt.

Tn allen vorstehend beschriebenen Konstruktionen sind die Innenflächen 17 der Becher so gestaltet, daß sie den mittleren Teil der Radscheibe 10, mit dem sie verschweißt sind, überlappen.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen ist der Träger für die Stützrippen 18 als eine einzige Radscheibe 10 ausgebildet.

Gemäß einer andersartigen Ausführung sind mehrere Becher zu einer Gruppe zusammengefaßt und mit einem Sektor der Radscheibe 10, wie in Fig. 10 dargestellt ist, verschweißt. Die verschiedenen Sektoren 27 sind miteinander Kante an Kante verschweißt und bilden Radscheiben 10.

Eine weitere abgeänderte Konstruktion ergibt sich dadurch, daß jeder Becher mit einem besonderen Sektor verbunden ist, wobei die verschiedenen Sektoren Kante an Kante miteinander verschweißt sind und die Radscheibe 10' bilden.

Bei jeder der vorstehend erläuterten Konstruktionen besitzen die Stützrippen 18 dieselbe Stärke wie die Radscheibe 10. In der in den Fig. 11, 12 und 13 dargestellten Konstruktion sind die Radscheibe und die Stützrippen so gestaltet und bemessen, daß sie einen Teil der Becher selbst wie auch die Schneiden 15 bilden. Die anderen Teile der Becherhälften 14 sind mit den Stützrippen 18 verschweißt.

Gemäß Fig. 12 erstreckt sich die bechertragende Stützrippe über die ganze radiale Höhe des Bechers. Sie ist ähnlich wie die in Fig. 4 gezeigte Stützrippe gestaltet. Gemäß Fig. 13 sind von den Becherhälften 14 die inneren Kanten derart weggeschnitten, daß sie sich an die Stützrippe, mit der sie längs der Kante 28 verschweißt sind, angleichen. In diesem Fall können die Stützrippen wiederum aus einem Stück mit der Radscheibe bestehen, oder es können Bechergruppen mit Radscheibensektoren verschweißt sein, die selber wieder durch Schweißung zu einer Radscheibe vereinigt sind. Ein verschleißfester Metallüberzug (29 in Fig. 3) kann auf der Innenfläche 17 der Becher und der Schneiden 15, z. B. durch Schweißen, angebracht sein.

Durch die Konstruktionsweise, bei welcher die Radscheibe aus einer Anzahl gleicher Sektoren 27 zusammengesetzt ist, ergibt sich die Möglichkeit, die Becherzahl zu vergrößern. Bei gleichzeitiger Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit des Rades er-

Claims (6)

reicht man hierbei eine wesentliche Verringerung der Anlage- und Ausrüstungskosten sowie der übrigen Betriebskosten, wobei gleichzeitig eine bessere Ausnutzung der Betriebsflüssigkeit, z. B. des Wassers, erzielt wird. Die Art und Weise der Konstruktion führt ferner dazu, daß die Beanspruchungen verringert werden, die bei anderen Bauarten aus der Befestigung der einzelnen Becher durch Stifte, Bolzen, Keile usw. entstehen. Auch werden die Beanspruchungen während des Betriebes verringert und gleichmäßig verteilt. Die Radscheibe wie auch die Stützrippen und die Becher können je nach den besonderen Erfordernissen und Beanspruchungen, z. B. durch spanabhebende oder spanlose Verformung, z. B. als Gußstücke, als Blechkonstruktion, aus gewalzten Teilen, durch mechanische Bearbeitung eines vollen Werkstückes, durch Pressen oder Schmieden oder Gesenkschmieden hergestellt werden. 20 Patentansprüche:

1. Becherrad für Peltonturbinen, dessen einheitliche oder aus gleichen Sektoren zusammengesetzte Radscheibe am Umfang mit symmetrisch zur Radscheibenebene angeordneten, aus zwei Hälften bestehenden Bechern versehen ist, die durch radiale Stützrippen abgestützt sind, welche sich mindestens entlang eines Teiles der radialen Becherhöhe erstrecken und mit der Radscheibe aus einem Stück bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Becher in an sich bekannter Weise nur durch eine einzige, in der Mitte zwischen den beiden Becherhälften (14) angeordnete Stützrippe (18) abgestützt ist.

2. Becherrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stützrippe (18) in an sich be-

kannter Weise mindestens bis zur Hälfte der radialen Höhe der Rückseite des Bechers reicht und sich von dort geneigt bis zu demjenigen Teil der Schneide (15) des Nachbarbechers erstreckt, welcher der Drehachse des Rades am nächsten liegt.

3. Becherrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrippe (18) als Mittelteil (16) des Bechers ausgebildet ist und die Becherhälften (14) beiderseits des Mittelteils angeschweißt sind.

4. Becherrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrippe (18) im Bereich der Becherschneide (15) eine größere axiale Dicke besitzt als die Radscheibe (10) und die Becherhälften (14) seitlich an die Stützrippe angeschweißt sind.

5. Becherrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrippe (18) auf der Rückseite des Bechers angeordnet ist und die Becherhälften (14) aus einem Stück bestehen, das mit der Stützrippe (18) verschweißt ist.

6. Becherrad nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der den Becherhälften (14) zugewandten Kante der Stützrippe (18) in an sich bekannter Weise ein Teil (19) weggeschnitten ist und die Innenflächen (17) der Becherhälften in die Innenflächen (20) der Stützrippe (18) in einer Krümmung (21) übergehen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 319 554, 591 970;
deutsche Patentanmeldung E 2738 Ia/88a (bekanntgemacht am 6. 12. 1951);

schweizerische Patentschrift Nr. 204 959;
italienische Patentschrift Nr. 452 198;
britische Patentschrift Nr. 660 704;
USA.-Patentschrift Nr. 2 059 648.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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