Laufrad mit festen Schaufeln für kranzlose Axial-Wasserturbinen Laufräder
mit zur Laufradwelle senkrecht liegenden Flügeln und rippenartigen Flügelversteifungen,
welche die Flügel miteinander verbinden, sind bekannt. Solche Laufrad'flügel mit
ihren Versteifungen haben den Nachteil, daß sie ungeeignet sind für die Aufnahme
der Fliehkräfte, wie sie z. B. aus den sich drehenden Wassermassen bei Wasserturbinen
herrühren.Impeller with fixed blades for rimless axial water turbines
with blades perpendicular to the impeller shaft and rib-like blade stiffeners,
which connect the wings to each other are known. Such impeller blades with
their stiffeners have the disadvantage that they are unsuitable for inclusion
the centrifugal forces, as they z. B. from the rotating masses of water in water turbines
originate.
Diesen Nachteil beseitigen die besonders geformten, festen Laufradschaufeln
für kranzlose Axial-Wasserturbinen mit ihren Streben. Diese Streben verbinden die
Laufradnabe mit jeder Laufradschaufel. Es ist ihre Aufgabe, die Fliehkräfte der
auf ihr lastenden Wassermassen aufzunehmen. Damit wird auch das Ziel erreicht, die
Ausbiegung der Laufradschaufeln zu verhindern, die labilen Verhältnisse an der Schaufelspitze
zu beseitigen und den Schaufelspalt auf ein Mindestmaß zu beschränken.The specially shaped, solid impeller blades eliminate this disadvantage
for rimless axial water turbines with their struts. These strivings connect the
Impeller hub with each impeller blade. It is their job to control the centrifugal forces
to absorb on their burdensome masses of water. This also achieves the goal that
To prevent bending of the impeller blades, the unstable conditions at the blade tip
to eliminate and to limit the blade gap to a minimum.
Ein Laufrad mit Schaufeln, die von der Laufradnabe an mit wachsendem
Radius größer werdende Schaufelsteigungswinkel y in der Meridianschnittebene aufweisen,
wird gegenüber einem Laufrad mit zum Meridianschnitt senkrecht liegenden Schaufeln,
wie dies z. B. bei Kaplan- und Propellerturbinen der Fall ist, in radialer und tangentialer
Richtung stärker belastet. Während die größere tangentiale Belastung erwünscht und
von Nutzen ist, wirkt sich die größere radiale Belastung nachteilig aus.An impeller with blades that grow from the impeller hub onwards
Radius have increasing blade pitch angles y in the meridional section plane,
is opposite to an impeller with blades perpendicular to the meridional section,
how this z. B. is the case with Kaplan and propeller turbines, in radial and tangential
Direction heavier burdened. While the greater tangential load is desirable and
is useful, the greater radial load is detrimental.
Würden Schaufeln eines solchen Laufrades ohne Streben verwendet werden,
dann würde der Schaufelrand bei wechselnder Belastung sich verschieden weit ausbiegen.
Aus Gründen der Betriebssicherheit müßte eine solche Schaufel einen größeren Spalt
zwischen Wasserführungsrohr und Schaufelspitze bzw. Schaufelrand aufweisen als sonst
üblich, weil sie bei voller Belastung und Füllung gegen das Wasserführungsrohr ausfedert.
Wird dagegen die Schaufel weniger belastet, wie das bei Teilfüllung der Fall ist,
federt sie weit weniger aus, und es vergrößert sich der Spalt, und die Spaltverluste
erhöhen sich beträchtlich. Wird diese dadurch entstehende W irkungsgradininderung
nicht beseitigt, so ist es fraglich, ob sich ein besserer Wirkungsgrad erzielen
läßt.If the blades of such an impeller were to be used without struts,
then the blade edge would bend to different extents with changing loads.
For reasons of operational safety, such a blade would have to have a larger gap
between the water pipe and the tip or edge of the bucket than usual
common because it rebounds against the water pipe when fully loaded and filled.
If, on the other hand, the bucket is less loaded, as is the case with partial filling,
it rebounds far less, and the gap increases, and the gap losses
increase considerably. Is this resulting reduction in efficiency
not eliminated, it is questionable whether a better degree of efficiency can be achieved
leaves.
Um diese unerwünschte Auswirkung der Ausfederung zu beseitigen und
um ein starres Laufrad zu erhalten, das auch den auftretenden Fliehkräften standhält,
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, jede Schaufel mit der Laufradnabe durch eine
oder zwei Streben, die auch stromlinienförmig ausgebildet sein können, fest zu verbinden.
Der Schaufeldruck ist über die ganze Schaufel nicht gleichmäßig verteilt. Er nimmt
mit kleiner werdendem Radius sowie vom Schaufeleintritt bis zum Schaufelaustritt
stetig ab. Bei Anbringung der Strebe an die Laufradschaufel muß diese Tatsache berücksichtigt
werden. Wird an der Schaufel nur eine Strebe, die auch stromlinienförmig ausgebildet
sein kann, angebracht, so sollte sie im Angriffspunkt aller an der Laufradschaufel
wirksamen Kräfte angebracht werden. Bei Verwendung von zwei Streben müßte eine Strebe
derart angeordnet sein, daß der Abstand vom Schaufelrand zu dem genannten Angriffspunkt
sich etwa auf die Hälfte verringert und sie sich in der Nähe oder am Schaufeleintritt
befindet. Die Richtung der Strebe soll in die Richtung der Resultierenden aus axialer
und radialer Kraft fallen.To eliminate this undesirable effect of the rebound and
to obtain a rigid impeller that can withstand the centrifugal forces that occur,
is proposed according to the invention, each blade with the impeller hub by a
or to firmly connect two struts, which can also be streamlined.
The blade pressure is not evenly distributed over the entire blade. He takes
with decreasing radius and from the blade inlet to the blade outlet
steadily from. This fact must be taken into account when attaching the strut to the impeller blade
will. If there is only one strut on the blade, which is also designed in a streamlined manner
can be attached, it should be in the point of application of all on the impeller blade
effective forces are applied. When using two struts, one strut would have to be
be arranged such that the distance from the blade edge to said point of application
is reduced by about half and it is close to or at the inlet of the shovel
is located. The direction of the strut should be in the direction of the resultant from axial
and radial force fall.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt Abb. 1 einen Teil der Vorderansicht eines Laufrades einer
Wasserturbine mit festen Schaufeln und einer Strebe, Abb. 2 einen Teil der Vorderansicht
eines solchen mit zwei Streben.The drawing shows two exemplary embodiments of the subject matter of the invention
shown. It shows Fig. 1 part of the front view of an impeller
Water turbine with fixed blades and a strut, Fig. 2 part of the front view
one with two struts.
Die Laufradnabe ist mit N, die Laufrad-schaufeln sind mit S und die
Streben mit St bzw. St' bezeichnet.The impeller hub is marked with N, the impeller blades are marked with S and die
Struts designated with St or St '.