DE1070560B - - Google Patents

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DE1070560B
DE1070560B DENDAT1070560D DE1070560DA DE1070560B DE 1070560 B DE1070560 B DE 1070560B DE NDAT1070560 D DENDAT1070560 D DE NDAT1070560D DE 1070560D A DE1070560D A DE 1070560DA DE 1070560 B DE1070560 B DE 1070560B
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    • F03B3/16Stators
    • F03B3/18Stator blades; Guide conduits or vanes, e.g. adjustable
    • F03B3/186Spiral or volute casings
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Description

DEUTSCHESGERMAN

Bei Kaplanturbinen wird die am Eintritt in die Einlaufkammer herrschende gleichförmige, geradlinige Strömung mittels einer Leitvorrichtung in eine Drallströmung umgewandelt. Um dabei eine möglichst stationäre relative Umströmung der Laufradschaufeln zu erhalten, sollte diese Drallströmung vor dem Eintritt in das Laufrad eine weitgehend vollständige Rotationssymmetrie aufweisen. Je stationärer die relative Umströmung der Laufradschaufeln ist, um so gleichmäßiger ist die Belastung bzw. Beaufschlagung aller Schaufeln, um so ruhiger der Gang der Turbine und um so besser der Wirkungsgrad bei relativ kleinen HauptabmessungenIn the case of Kaplan turbines, the uniform, straight line prevailing at the inlet to the inlet chamber Flow converted into a swirl flow by means of a guide device. To do one as possible To obtain steady relative flow around the impeller blades, this swirl flow should be present exhibit largely complete rotational symmetry at the entrance to the impeller. The more stationary the the relative flow around the impeller blades, the more uniform the load or application of all blades, the quieter the turbine and the better the efficiency relatively small main dimensions

Die Regulierung des Dralls in Abhängigkeit von der Leistung bzw. von der Durchflnßmenge wird in der Regel mittels verstellbarer Leitschaufeln eines sogenannten Finkschen Leitapparates erreicht. Da diese Leitschaufeln zur Ermöglichung einer einfachen und billigen Konstruktion alle die gleiche Form und jeweils auch die gleiche Stellung (den gleichen Anstellwinkel) aufweisen sollen, ergibt es sich von selbst, daß die obengenannte Forderung nach einer rotationssymmetrischen Zuströmung schon am Eintritt in den Leitapparat erfüllt sein muß; denn nur so kann bei gleicher Wirkung sämtlicher Leitschaufeln eine rotationssymmetrische Zuströmung zu den Laufradschaufel erzeugt werden.The regulation of the swirl depending on the performance or the flow rate is shown in usually achieved by means of adjustable vanes of a so-called Fink diffuser. This one Guide vanes to enable simple and inexpensive construction are all the same shape and each should also have the same position (the same angle of attack), it goes without saying that the above-mentioned requirement for a rotationally symmetrical inflow at the entrance to the Guide apparatus must be fulfilled; because only in this way can a rotationally symmetrical one with the same effect of all guide vanes Inflow to the impeller blade are generated.

Bei Kaplanturbinen mittlerer Leistung dient zur Umwandlung der gleichförmigen, geradlinigen Strömung in der Einlaufkammer in eine rotationssymmeirische Strömung unmittelbar vor dem Finkschen Leitapparat eine insgesamt als Halbspirale bezeichnete Zulaufeinrichtung, die aus einem dem Durchmesser der Turbine entsprechend breiten Zulaufkanal (Eimlaufkammer), einer an diesen Kanal sich anschließenden halben Spirale, einem am hinteren Ende der Halbspirale zwischen dieser und dem Zulaufkanal liegenden Sporn und einer Anzahl von feststehenden achsparallelen Vorleitschaufeln besteht. Diese Halbspiralen erfüllen in ihrer herkömmlichen Gestaltung, und zwar hinsichtlich der Form und der Anordnung der Stützschaufeln, hinsichtlich der Ausbildung des Sporns und der Halbspirale nicht die Forderung nach einer vollständigen rotationssymmetrischen Zuströmung zum Leitapparat der Turbine. Da es nämlich bisher nicht möglich war, die komplizierten Strömungsvorgänge mit genügender Genauigkeit rechnerisch zu erfassen, konnte man auch die Formen und Abmessungen der Vorleitschaufeln, des Sporns und der Halbspirale selbst nicht richtig angeben. Man war vielmehr stets auf gewisse Annahmen und Versuche angewiesen, die nur eine gewisse Annäherung an die richtige Form bringen konnten.In the case of Kaplan turbines of medium power, the uniform, straight flow is converted in the inlet chamber in a rotationally symmetrical flow immediately in front of the finch Diffuser an inlet device called a semi-spiral, which consists of one of the diameter the inlet channel (inlet chamber) corresponding to the width of the turbine, one adjoining this channel half spiral, one at the rear end of the half spiral between this and the inlet channel lying spur and a number of stationary axially parallel inlet guide vanes. These half-spirals meet in their conventional design, namely in terms of shape and arrangement the support blades, with regard to the formation of the spur and the semi-spiral, not the requirement after a complete rotationally symmetrical inflow to the nozzle of the turbine. Because it is Up to now it was not possible to calculate the complicated flow processes with sufficient accuracy It was also possible to record the shapes and dimensions of the inlet guide vanes, the spur and the semi-volute do not state correctly yourself. Rather, one was always dependent on certain assumptions and experiments which could only bring a certain approximation of the correct shape.

Dem Erhnder ist es nunmehr aber gelungen, eine Halbspirale für Kaplanturbinen Anmelder:The dealer has now succeeded in creating a semi-spiral for Kaplan turbines Applicant:

J. M. Voith G.m.b.H., Heidenheim/BrenzJ. M. Voith G.m.b.H., Heidenheim / Brenz

Dr.-Ing. Michael Strscheletzky1 Dr.-Ing. Michael Strscheletzky 1

Friedrichshafen (Bodensee), ist als Erfinder genannt wordenFriedrichshafen (Lake Constance) has been named as the inventor

zwar schwierige, aber weitgehend exakte dreidimensionale Berechnungsmethode für solche Strömungen zu finden, die es ermöglicht, die geometrischen Formen, einer solchen Halbspirale mit einer großen Genauigkeit anzugeben. Der Erfinder ging dabei von der Erkenntnis aus, daß die in der Fachliteratur und in der Praxis weitverbreitete Annahme falsch ist, daß die in Spiralgehäusen üblicher Ausführung sich bildende Drallströmung mit ausreichender Genauigkeit den Drallsatz: C11 X r = konstant, erfüllt, also die Bedingung, daß das Produkt aus Umfangsgeschwindigkeit mal Radius an allen Stellen angenähert gleich ist. Es hat sich gezeigt, daß diese Bedingung bei bekannten Halbspiralen bei weitem nicht erfüllt ist und daß bei der Formgebung der Halbspirale noch wesentlich stärker der hydrodynamischen Wechselwirkung zwischen dem Betriebswasser einerseits und den Wänden der Halbspirale und den Vorleitschaufeln andererseits Rechnung getragen werden muß.Although difficult to find, but largely exact three-dimensional calculation method for such flows, which makes it possible to specify the geometric shapes of such a semi-spiral with great accuracy. The inventor started from the knowledge that the assumption, which is widespread in the specialist literature and in practice, is wrong that the swirl flow that forms in spiral housings with sufficient accuracy fulfills the swirl law: C 11 X r = constant, i.e. the condition that the product of the circumferential speed times the radius is approximately the same at all points. It has been shown that this condition is by far not met in known semi-volutes and that when shaping the semi-volute, the hydrodynamic interaction between the process water on the one hand and the walls of the semi-volute and the inlet guide vanes on the other hand must be taken into account.

Die Erfindung besteht somit in der Angabe einer neuen Halbspiralenform, die es gestattet, die obengenannte vollständige Rotationssymmetrie und damit die den vorgegebenen Verhältnissen entsprechend günstigste Turbinenform hinsichtlich Größe, Wirkungsgrad und Laufruhe zu erhalten.The invention thus consists in specifying a new semi-spiral shape that allows the above-mentioned complete rotational symmetry and thus corresponding to the given conditions to get the most favorable turbine shape in terms of size, efficiency and smoothness.

Gemäß der Erfindung wird für eine Halbspirale für Niederdruck-Kaplanturbinen, bestehend aus einer Einlaufkammer, einer anschließenden Halbspirale, einem zwischen Einlaufkammer und Halbspirale liegenden Sporn und einem Kranz von feststehenden Vorleitschaufeln vorgeschlagen, den Sporn als schlanken Dorn mit einer Länge von 10- bis 25-, vorzugsweise 20mal seiner mittleren Dicke 5 und mit einer über den größten Teil seiner Länge sich erstreckenden angenäherten konstanten Dicke auszubilden und außerdem die auf der Einlaufseite am Sporn liegenden Vorleitschaufeln in an sich bekannter AVeise so auszu-According to the invention, for a half-volute for low-pressure Kaplan turbines, consisting of an inlet chamber, a subsequent half-spiral, a spur located between the inlet chamber and the half-spiral, and a ring of fixed inlet guide vanes, the spur is proposed as a slender spur with a length of 10 to 25 , preferably 20 times its mean thickness 5 and with an approximately constant thickness extending over the greater part of its length and also to design the inlet guide vanes located on the inlet side on the spur in a manner known per se.

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bilden, daß sie eine starke Vergrößerung der Umfangskomponente der Strömung ergeben.form that they result in a great increase in the circumferential component of the flow.

Die Angabe, daß die Länge des Sporns mindestens IOmal der mittleren Dicke sein soll, stellt dabei etwa die untere Grenze dar, mit der sich bereits eine wesentliche Verbesserung erzielen läßt. Die Verhältnisse werden jedoch noch günstiger, wenn der Sporn noch schlanker, und zwar mit einer Länge bis zu maximal etwa 25 x s, vorzugsweise mit einer Länge von etwa 20 x j ausgebildet wird. Dabei ist der Sporn, wie an sich bekannt^ gegen die Halbspirale zu etwas konvex gekrümmt. Außerdem geht er auf seiner Außenseite mit einer Ausrundung, die außerhalb der genannten Länge von (10 bis 25) x s liegt, in die Wand der Einlaufkammer über.The indication that the length of the spur should be at least 10 times the mean thickness represents the lower limit with which a substantial improvement can be achieved. However, the conditions are even more favorable if the spur is made even slimmer, specifically with a length of up to a maximum of about 25 x s, preferably with a length of about 20 xj . As is known per se, the spur is curved somewhat convexly towards the semi-spiral. In addition, it merges into the wall of the inlet chamber on its outside with a fillet that is outside the specified length of (10 to 25) x s.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind die auf der Einlauf seite am Sporn liegenden Vorleitschaufeln mit einer wesentlich größeren Länge als die übrigen Vorleitschaufeln auszuführen, und zwar mit einer 2- bis 3fachen Länge. Eine andere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, die auf der Einlaufseite am Sporn liegenden Vorleitschaufeln mit wesentlich stärkerer Wölbung auszuführen als die übrigen, wobei ihre Wölbung vom Sporn an allmählich abnimmt. Dabei soll die Wölbung wenigstens der beiden, vom Sporn aus gesehen, ersten Vorleitschaufeln so stark wie bei sogenannten Hakenschaufeln gewählt werden. Dabei wird in an sich bekannter Weise der Abstand zwischen dem Sporn und der ersten auf der Einlaufseite vor dem Sporn liegenden Vorleitschaufel sowie der Abstand zwischen dieser ersten und der zweiten Vorleitschaufel halb so groß ausgebildet wie der Abstand zwischen je einander benachbarten übrigen Vorleitschaufeln.According to a further proposal of the invention, the inlet guide vanes on the inlet side are located on the spur to be carried out with a significantly greater length than the other inlet guide vanes, namely with a 2 to 3 times the length. Another option is the one on the inlet side design of the inlet guide vanes lying on the spur with a significantly stronger curvature than the others, its curvature gradually decreasing from the spur on. The curvature of at least the two From the point of view of the spur, the first inlet guide vanes were chosen to be as strong as those of the so-called hooked vanes will. The distance between the spur and the first on the is in a known manner The inlet side in front of the spur and the distance between the first and the leading vane second inlet guide vane half as large as the distance between each adjacent one remaining inlet vanes.

Die Wölbung der ersten vor dem Sporn liegenden Vorleitschaufel und die Abrundung, mit der die Einlaufkammer in den Sporn übergeht, sind dabei so aufeinander abzustimmen, daß sich zwischen dieser Ausrundung und der ersten Vorleitschaufel und entsprechend zwischen dieser und der nächsten VorIeitschaufel allmählich verjüngende, düsenartige Kanäle ergeben.The curvature of the first inlet vane in front of the spur and the rounding with which the inlet chamber merges into the spur are to be coordinated with one another in such a way that between them Rounding and the first leading vane and accordingly between this and the next leading vane gradually tapering, nozzle-like channels result.

Besonders günstige Verhältnisse lassen sich erzielen, wenn die auf der Einlaufseite am Sporn liegenden Vorleitschaufeln sowohl mit größerer Länge als auch mit größerer Wölbung als die übrigen Vorleitschaufeln ausgebildet werden und wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Vorleitschaufeln vom Sporn an in ihrer Länge und in ihrer Wölbung allmählich bis zu der in der Fig. 1 der Zeichnung etwas rechts von der vertikalen Mittelebene liegenden, also nur mit ganz schwacher Wölbung ausgeführten Vorleitschaufel abnehmen. Von hier an kann die Wölbung in der entgegengesetzten Richtung wieder etwas zunehmen, so daß die spiralseitig angeordneten Vorleitschaufeln eine Wölbung zur seitlichen Wand der Spirale hin aufweisen (Turbinenvorleitschaufeln). Particularly favorable conditions can be achieved if the one on the inlet side on the spur lying inlet guide vanes both with a greater length and with a greater curvature than the other inlet guide vanes be formed and if, according to a further proposal of the invention, the inlet guide vanes from the spur on in its length and in its curvature gradually up to that in Fig. 1 of the drawing Remove the inlet vane slightly to the right of the vertical center plane, i.e. with only a very slight curvature. From here on the curvature can increase slightly in the opposite direction, so that the spiral-sided Pre-guide vanes have a curvature towards the side wall of the volute (turbine pre-guide vanes).

Zur Erzielung einer starken Vergrößerung der Umfangskomponente der Strömung durch die auf der Einlaufseite vor dem Sporn liegenden Vorleitschaufeln können außer langen und stark gewölbten Schaufeln auch andere an sich bekannte Mittel angewendet werden. So könnten die Vorleitschaufeln etwa als Spaltflügel oder als gestaffelte Profile ausgebildet werden.To achieve a strong increase in the circumferential component of the flow through the on the inlet side In addition to long and strongly curved blades, the inlet guide vanes lying in front of the spur can be used other means known per se can also be used. For example, the inlet guide vanes could be used as Split sashes or be designed as staggered profiles.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung, für den kein selbständiger Schutz beansprucht wird, ist es zweckmäßig, zusätzlich zu den obengenannten Merkmalen auch dem Flächenverlaiif der Halbspirale selbstAccording to a further proposal of the invention, for which no independent protection is claimed, it is expedient, in addition to the features mentioned above, also the surface shape of the semi-spiral itself

bestimmte Formen zu geben, und zwar soll die Seitenwand der eigentlichen Halbspirale so geformt werden, daß die mittlere Umfangsgeschwindigkeit der Strömung vom Eintrittsquerschnitt (von der Ouerebene durch die Turbinenachse) an bis zu dem etwa 90° weiter stromabwärts liegenden Querschnitt zunimmt, dann über einen Winkelbereich von etwa 45° allmählich um ein geringes Maß abnimmt, und daß dann im letzten Teil, also in einem weiteren Bereich von etwa ίο 30 bis 45°, nochmals eine wesentliche Beschleunigung eintritt.to give certain shapes, namely the side wall of the actual semi-spiral should be shaped in such a way that the mean circumferential velocity of the flow increases from the inlet cross-section (from the outer plane through the turbine axis) to the cross-section about 90 ° further downstream, then over an angular range gradually decreases from about 45 ° by a small amount, and in that in the last part, thus in a further range of about 30 to 45 ° ίο, again enters a substantial acceleration.

Eine weitere Verbesserung, für die ebenfalls kein selbständiger Schutz beansprucht wird, läßt sich erzielen, wenn die Einlaufkammer sowohl auf der in die Halbspiralenwand übergehenden Seitenwand als auch auf der zum Sporn führenden Seitenwand zunächst eine konvexe und dann eine konkave Krümmung zur Strömung hin aufweist.A further improvement, for which no independent protection is claimed, can be achieved, if the inlet chamber both on the side wall merging into the semi-spiral wall and on the side wall leading to the spur first a convex and then a concave curvature to the Having flow out.

Wie sich aus obigen Ausführungen ergibt, ist die Form des Sporns und der auf der Einlaufseite vor dem Sporn liegenden Vorleitschaufel von ausschlaggebender Bedeutung für die Erzielung einer möglichst völlig rotationssymmetrischen Strömung. Dabei sind weitere Verbesserungen durch die richtige Formgebung der Seitenwände der Einlaufkammer und der Halbspirale zu erzielen. Schließlich ist aber auch noch auf eine richtige Formgebung von Boden und Decke der Einlaufkammer zu achten. Diese sollen nach einem weiteren Verbesserungsvorschlag der Erfindung so geformt sein, daß sich eine für die Wirkung der Vorleitschaufeln genügende Einschnürung der Strömung ergibt. Boden und Decke sollen also zusammen insbesondere im Bereich des Sporns bzw. richtiger im Zulaufbereich zur vorderen Spornseite einen düsenartigen Einlauf zu dem Vorleitschaufelraum ergeben, und zwar in der Weise, daß wenigstens eine der beiden Flächen, vorzugsweise aber beide vor den Vorleitschaufeln konvex zur Strömung hin ausgebildet sind.As can be seen from the above, the shape of the spur and that on the inlet side is in front the front guide vane lying on the spur of decisive importance for the achievement of a possible completely rotationally symmetrical flow. There are further improvements through the correct shape to achieve the side walls of the inlet chamber and the semi-spiral. Finally, however, is also It is also important to ensure that the floor and ceiling of the inlet chamber are correctly shaped. These should be shaped according to a further suggestion for improvement of the invention so that one for the effect of the inlet guide vanes results in sufficient constriction of the flow. So floor and ceiling should together especially in the area of the spur or, more correctly, in the inlet area to the front side of the spur result in a nozzle-like inlet to the inlet guide vane space, in such a way that at least one of the two surfaces, but preferably both in front of the inlet guide vanes, is convex towards the flow are.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing using an exemplary embodiment.

Fig. 1 zeigt einen horizontalen Längsschnitt durch die gesamte Halbspirale einschließlich Einlaufkammer, Fig. 2 vertikale Querschnitte durch die eigentliche Halbspirale undFig. 1 shows a horizontal longitudinal section through the entire semi-spiral including the inlet chamber, Fig. 2 vertical cross-sections through the actual semi-spiral and

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt entlang der Linie A-A-A in Fig. 1.FIG. 3 shows a vertical section along the line AAA in FIG. 1.

Die Einlaufkammer 1, in die das Betriebswasser in der durch den Pfeil 2 angedeuteten Richtung gleichförmig und geradlinig einströmt, weist beiderseits in den Bereichen 3 und 4 zunächst eine konvexe Wand auf, an die sich auf der Spiralseite ein konkaver Wandteil 5 und auf der Spornseite ein konkaver Wandteil 6 mit starker Krümmung anschließen. Bei dem durch den Buchstaben i gekennzeichneten Querschnitt schließt sich an die Einlaufkammer der erste Teil der eigentlichen Halbspirale 7 an, der vom Querschnitt i bis etwa zum Querschnitt e so geformt ist, daß sich eine Zunahme der mittleren Umfangsgeschwindigkeit ergibt. Im weiteren Verlauf ist die IIalbspirale etwa vom Querschnitt e bis zum Querschnitt c so geformt, daß sich in diesem Bereich eine allmähliche, aber nicht wesentliche Abnahme der Umfangsgeschwindigkeit ergibt, und in dem Bereich vom Querschnitt c bis zum Querschnitt a so, daß dort eine rasche wesentliche Beschleunigung der Strömung eintritt.The inlet chamber 1, into which the process water flows uniformly and in a straight line in the direction indicated by the arrow 2, initially has a convex wall on both sides in areas 3 and 4, against which a concave wall part 5 is attached on the spiral side and a concave wall part 5 on the spur side Connect concave wall part 6 with a strong curvature. In the cross section identified by the letter i , the inlet chamber is followed by the first part of the actual semi-spiral 7, which is shaped from cross section i to approximately cross section e so that there is an increase in the mean circumferential speed. In the further course the half-spiral is shaped approximately from the cross-section e to the cross-section c so that there is a gradual but not substantial decrease in the circumferential speed in this area, and in the area from the cross-section c to the cross-section a so that there is a rapid substantial acceleration of the flow occurs.

Der Sporn 8 hat, wie die Abbildung erkennen läßt, eine sehr schlanke Form, die eine über ihre wesentliehe Länge angenähert konstante Dickes aufweist,As the figure shows, the spur 8 has a very slim shape, one of which is essential Length has approximately constant thickness,

Claims (12)

wobei die Länge in dem gezeigten Ausführungsbeispiel angenähert der 15fachen mittleren Dicke j des Sporns entspricht. Außerhalb dieses Bereiches angenähert konstanter Dicke geht der Sporn in einer scharfen Rundung in die Einlaufkammer bzw. deren konkaven Teil 6 über. Die Vorleitschaufeln sind, angefangen λόπ der ersten Vorleitschaufel 9, fortlaufend bis 20.numeriert. Die erste Vorleitschaufel und die Vorleitschaufeln 10 und 11 sind stark gewölbt, und zwar die Vorleitschaufel 9 am stärksten und die folgenden Vorleitschaufeln jeweils weniger stark bis zur Vorleitschaufel 13, die nur noch eine sehr kleine positive Wölbung aufweist. Außerdem sind die Vorleitschaufeln 9 bis 13 fortlaufend mit geringerer Länge ausgebildet, und zwar die Vorleitschaufel 9 mit einer Länge, die etwa dem Dreifachen der Länge der Vorlei techaufei 13 entspricht. Die auf der Seite der Einlaufkammer liegenden Vorleitschaufeln 9 bis 13 vergrößern die Umfangskomponente der Strömungsgeschwindigkeit; es sind also sogenannte Pumpenvorleitschaufeln. Dabei hat die am Sporn liegende Vorleitschaufel 9 mit der größten Länge und der stärksten Wölbung die größte hydrodynamische Belastung. Die letzte Pumpenvorleitschaufel 13 trägt nur noch eine geringe hydrodynamische Belastung, die unter Umständen bis auf Null vermindert werden kann. Deshalb entspricht die Form der Mittellinie des Profils dieser Vorleitschaufel ungefähr der Form der örtlichen Stromlinie der von dieser Vorleitschaufel nicht gestörten Strömung. Bei größeren Fallhöhen und bei größeren Werten der Eintrittsgeschwindigkeit in der Einlaufkammer kann es zweckmäßig sein, zwischen den Vorleitschaufeln 10 und 11 noch eine weitere zusätzliche Vorleitschaufel anzuordnen, um damit die Rotationssymmetrie der Zuströmung zu den I.eitschaufeln zu verbessern. Die folgenden Vorleitschaufeln 14 bis 20 sind negativ gewölbt, und zwar von der Vorleitschaufel 14 mit zunehmend stärkerer, jedoch im Vergleich zu den Vorleitschaufeln 9 bis 11 kleiner Wölbung, da sie hydrodynamisch wesentlich geringer belastet sind als diese. In Fig. 2 sind die vertikalen Querschnitte an den mit a bis i bezeichneten Stellen der Fig. 1 dargestellt. Fig. 3 zeigt die. Ausbildung des Bodens 21 und der Decke 22, die vor dem Vorleitschaufelraum je eine konvexe Form aufweisen und so einen düsenförmigen Zulauf zum Verleitschaufelraum ergeben. 50 Patentansprüche-.wherein the length in the embodiment shown corresponds approximately to 15 times the mean thickness j of the spur. Outside this area of approximately constant thickness, the spur merges into the inlet chamber or its concave part 6 in a sharp curve. The inlet guide vanes are numbered consecutively to 20, starting with λόπ of the first inlet guide vane 9. The first pre-guide vane and the pre-guide vanes 10 and 11 are strongly curved, namely the pre-guide vane 9 most strongly and the following pre-guide vanes each less strongly up to the pre-guide vane 13, which only has a very small positive curvature. In addition, the Vorleitschaufeln 9 to 13 are continuously formed with a smaller length, namely the Vorleitschaufel 9 with a length which corresponds to about three times the length of the Vorlei techaufei 13. The inlet guide vanes 9 to 13 on the side of the inlet chamber increase the circumferential component of the flow velocity; they are so-called pump guide vanes. In this case, the inlet guide vane 9 lying on the spur with the greatest length and the greatest curvature has the greatest hydrodynamic load. The last pump guide vane 13 now only bears a low hydrodynamic load, which under certain circumstances can be reduced to zero. Therefore, the shape of the center line of the profile of this inlet vane corresponds approximately to the shape of the local streamline of the flow not disturbed by this inlet vane. In the case of larger heads and larger values of the inlet speed in the inlet chamber, it can be useful to arrange a further additional guide vane between the guide vanes 10 and 11 in order to improve the rotational symmetry of the inflow to the guide vanes. The following guide vanes 14 to 20 are curved negatively, namely from the guide vane 14 with increasingly stronger, but smaller compared to the guide vanes 9 to 11 curvature, since they are hydrodynamically much less loaded than these. FIG. 2 shows the vertical cross-sections at the points in FIG. 1 labeled a to i. Fig. 3 shows the. Formation of the bottom 21 and the ceiling 22, which each have a convex shape in front of the inlet vane space and thus result in a nozzle-shaped inlet to the inlet vane space. 50 claims-. 1. Halbspirale für Niederdruck-Kaplanturbinen, bestehend aus einer Einlaufkammer, einer anschließenden Halbspirale, einem zwischen Einlaufkammer und Halbspirale liegenden Sporn und einem Kranz von feststehenden Vorleitschaufeln. dadurch gekennzeichnet, daß der Sporn (8) als schlanker Dorn ausgebildet ist mit einer Länge von 10- bis 25-, vorzugsweise etwa 20mal seiner mittleren Dicke (s) und mit einer über den. größten Teil seiner Länge sich erstreckenden angenähert konstanten Dicke, (s) und daß die auf der Einlaufseite am Sporn (8) liegenden Vorleitschaufeln (9 bis 11) in an sich bekannter Weise so gewölbt sind, daß sie eine starke Vergrößerung der Umfangskomponente der Strömung ergeben.1. Half-spiral for low-pressure Kaplan turbines, consisting of an inlet chamber, a subsequent half-spiral, a spur between the inlet chamber and the half-spiral, and a ring of stationary guide vanes. characterized in that the spur (8) is designed as a slender mandrel with a length of 10 to 25, preferably about 20 times its mean thickness (s) and with one over the. Most of its length extending approximately constant thickness, (s) and that the inlet guide vanes (9 to 11) lying on the inlet side on the spur (8) are curved in a manner known per se so that they result in a strong increase in the circumferential component of the flow . 2. Halbspirale nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Einlaufseite am Sporn (8) liegenden Vorleitschaufeln (9, 10) eine2. Half-spiral according to claim 1, characterized in that the inlet guide vanes (9, 10) lying on the inlet side on the spur (8 ) have a wesentlich größere Länge als die übrigen Vorleitschaufeln aufweisen (bis zum Dreifachen der Länge) und daß die Vorleitschaufeln (9 bis 13), vom Sporn an aufeinanderfolgend, in ihrer Länge allmählich abnehmen.have a significantly greater length than the other inlet guide vanes (up to three times the length) and that the inlet guide vanes (9 to 13), successively from the spur, gradually decrease in length. 3. Halbspirale nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Sporn (8) und der ersten auf der Einlaufseite vor dem Sporn liegenden Vorleitschaufel (9) und zwischen der ersten und zweiten auf der Einlaufseite vor dem Sporn liegenden Vorleitschaufel (10) in an sich bekannter Weise halb so groß ist wie der Abstand zwischen je zwei einander benachbarten übrigen Vorleitschaufeln.3. Half-spiral according to claim 1 or 2, characterized in that the distance between the spur (8) and the first inlet guide vane (9) located on the inlet side in front of the spur and between the first and second inlet guide vane located in front of the spur on the inlet side ( 10) in a manner known per se is half as large as the distance between two adjacent remaining inlet guide vanes. 4. Halbspirale nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens auch noch der Abstand zwischen der zweiten (10) und dritten (11) auf der Einlaufseite, vor dem Sporn (8) liegenden Vorleitschaufel halb so groß ist wie der Abstand zwischen je zwei einander benachbarten übrigen Vorleitschaufeln.4. Half-spiral according to claim 3, characterized in that at least the distance between the second (10) and third (11) on the inlet side, in front of the spur (8) , the inlet vane is half as large as the distance between each two of each other adjacent remaining inlet guide vanes. 5. Halbspirale nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung der auf der Einlaufseite am Sporn (8) liegenden Vorleitschaufeln (9 bis 11) in an sich bekannter Weise vom Sporn an allmählich abnimmt.5. Half-spiral according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the curvature of the inlet guide vanes (9 to 11) located on the inlet side on the spur (8) gradually decreases in a manner known per se from the spur. 6. Halbspirale nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Ein-; laufseite am Sporn (8) liegenden Vorleitschaufeln (9 bis 11), wie bei Strömungsmaschinen an sich bekannt, als Spaltflügel oder als gestaffelte Profile ausgebildet sind.6. Half-spiral according to one of claims 1 to 5, characterized in that the on the one; Running side on the spur (8) lying forward guide vanes (9 to 11), as is known per se in flow machines, are designed as split blades or as staggered profiles. 7. Halbspirale nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sporn (8) gegen die Halbspirale (7) zu, wie an sich bekannt, konvex gekrümmt ist.7. Half-spiral according to one of claims 1 to 6, characterized in that the spur (8) towards the half-spiral (7) , as known per se, is convexly curved. 8. Halbspirale nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die der Einlaufkammer (1) zugekehrte Seite des Sporns außerhalb der Länge von (10 bis 25) X s mittels einer Ausrundung in die Wand der Einlaufkammer übergeht.8. Half-spiral according to one of claims 1 to 7, characterized in that the side of the spur facing the inlet chamber (1) merges into the wall of the inlet chamber outside the length of (10 to 25) X s by means of a fillet. 9. Halbspirale nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand der eigentlichen Halbspirale (7) so geformt ist, daß die mittlere Umfangsgeschwindigkeit der Strömung vom Eintrittsquerschnitt (i) (von der Querebene durch die Turbinenachse) an bis zu einem etwa 90° (Umfangswinkel) weiter stromabwärts liegenden Querschnitt (e) zunimmt, dann über einen Winkelbereich von etwa 45° (e bis c) allmählich um ein Geringes abnimmt, und daß sie dann im letzten Viertel der Halbspirale (c bis a), also in einem weiteren Bereich von etwa 30 bis 45°, nochmals eine starke Beschleunigung erfährt.9. Half-spiral according to one of claims 1 to 8, characterized in that the side wall of the actual half-spiral (7) is shaped so that the mean circumferential speed of the flow from the inlet cross-section (i) (from the transverse plane through the turbine axis) to up to one about 90 ° (circumferential angle) further downstream cross-section (e) increases, then gradually decreases by a small amount over an angular range of about 45 ° (e to c), and that it then in the last quarter of the semi-spiral (c to a), i.e. in a wider range of about 30 to 45 °, once again experiences a strong acceleration. 10. Halbspirale nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (21) und/oder die Decke (22) der Einlaufkammer (1) in an sich bekannter Weise geformt sind, daß sie einen düsenartigen Einlauf zu dem Vorleitschaufelraum in der Nähe des Sporns (8) ergeben.10. Semi-spiral according to one of claims 1 to 9, characterized in that the bottom (21) and / or the ceiling (22) of the inlet chamber (1) are shaped in a manner known per se that they have a nozzle-like inlet to the Vorleitschaufelraum in near the spur (8) . 11. Halbspirale nach einem der Ansprüche 1 bis11. Half-spiral according to one of claims 1 to 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbspirale (7) vor dem düsenförmigen Eintritt in den Vorleitschaufelring eine zusätzliche Einschnürung aufweist, derart, daß Boden (21) und/oder Decke (22) der Einlaufkammer (1) konvexe Form zur Strömung hin aufweisen.10, characterized in that the semi-spiral (7) has an additional constriction in front of the nozzle-shaped entry into the inlet vane ring such that the bottom (21) and / or ceiling (22) of the inlet chamber (1) have a convex shape towards the flow. 12. Halbspirale nach einem der Ansprüche 1 bis12. Half-spiral according to one of claims 1 to 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufkam-11, characterized in that the inlet chamber
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1285960B (en) * 1962-05-22 1968-12-19 Voith Gmbh J M Inlet device for Kaplan and Francis turbines

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