DE1096840B

DE1096840B - Free jet water or liquid turbine with two impellers

Info

Publication number: DE1096840B
Application number: DEM32046A
Authority: DE
Inventors: Alois Moosmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-10-13
Filing date: 1956-10-13
Publication date: 1961-01-05
Also published as: CH357364A; FR1184145A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Freistrahlwasser- bzw. Flüssigkeitsturbine mit zwei parallelachsigen, sich an ihren äußeren Umfangen fast berührenden Laufrädern, die über ein Zahnradgetriebe zwangläufig miteinander gekuppelt sind und von einem Wasserstrahl tangential beaufschlagt werden, der aus einer in der Mittelebene zwischen den beiden Laufradwellen angeordneten Düse strömt. Beispielsweise ist diese Freistrahlturbine als Reversierantrieb für umsteuerbare Arbeitsmaschinen bestimmt.The invention relates to a free jet water or liquid turbine with two parallel axes, impellers almost touching each other on their outer circumference, via a gear drive are inevitably coupled with each other and are acted upon tangentially by a water jet, which flows out of a nozzle arranged in the center plane between the two impeller shafts. For example this free jet turbine is intended as a reversing drive for reversible machines.

Bei den bekannten Freistrahlturbinen mit parallelachsigen, zwangläufig miteinander gekuppelten Laufrädern drehen sich die beiden Räder in entgegengesetzter Richtung, so daß sie zwangläufig aufeinander abrollen. Die Schaufeln der beiden Räder bilden dabei im Augenblick der Beaufschlagung geschlossene Kammern. Eine Einzelbeaufschlagung der Räder oder eine Umkehrung der Drehrichtung der Abtriebswelle ist hierbei nicht möglich.In the case of the known free-jet turbines with parallel-axis impellers that are inevitably coupled to one another the two wheels turn in opposite directions, so that they inevitably meet each other roll off. The blades of the two wheels are closed at the moment they are acted upon Chambers. A single application of the wheels or a reversal of the direction of rotation of the output shaft is not possible here.

Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß die Laufräder so miteinander gekuppelt sind, daß sie gleiche Drehrichtung aufweisen und daß der Wasserstrahl wahlweise auf das eine oder das andere der beiden Laufräder oder auf beide gleichzeitig lenkbar ist. Dadurch wird erreicht, daß sich die Schaufeln oder Becher der Laufräder an der Stelle, an der sich die Räder beinahe berühren, einander entgegengesetzt bewegen. Man kann daher durch entsprechende Lenkung des Strahls wahlweise die Drehrichtung der Abtriebswelle sowie auch die Drehzahl derselben ändern oder die Turbine durch gleichmäßige Beaufschlagung beider Räder stillsetzen. Da wesentliche Reibungen in der Turbine nicht auftreten, sprechen die Lauf räder auf jede Verstellbewegung des Strahls *ehr rasch an.In contrast, the invention consists in that the wheels are coupled to one another that they have the same direction of rotation and that the water jet selectively on one or the other of the can be steered on both wheels at the same time. This ensures that the blades or cups of the impellers at the point where the wheels almost touch, opposite to each other move. You can therefore selectively change the direction of rotation of the by appropriately directing the beam Change the output shaft and also the speed of the same or change the turbine by applying evenly to it stop both wheels. Since there is no significant friction in the turbine, speak the impellers react quickly to every adjustment movement of the jet.

Die Lenkung des Strahls kann auf verschiedene Weise bewirkt werden. Beispielsweise kann die Düse, aus der der Strahl austritt, in an sich bekannter Weise schwenkbar angeordnet sein. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Düse jedoch ortsfest angeordnet, während der Strahl durch richtunggebende Elemente abgelenkt wird.The beam can be directed in various ways. For example, the nozzle, from which the beam emerges, be arranged pivotably in a manner known per se. According to one particular advantageous embodiment of the invention, the nozzle is arranged stationary, during the Beam is deflected by directional elements.

Bei Turbinenanlagen ist es im übrigen auch grundsätzlich bekannt, zwei Laufräder auf eine gemeinsame Abtriebswelle wirken zu lassen. Ferner sind Freistrahlturbinen mit einem einzigen Laufrad bekannt, bei denen das Strahlrohr schwenkbar gelagert ist, um die Turbine vorwärts oder rückwärts laufen zu lassen. Der Strahl wird hierbei durch in verschiedenen Richtungen laufende Leitbohrungen auf die Schaufeln des Laufrads gerichtet. Es ist auch schon bekannt, bei Freistrahlturbinen den Strahl durch Führungsbahnen od. dgl. abzulenken. Schließlich ist esIn the case of turbine systems, it is also generally known to have two impellers on a common one Let the output shaft act. Furthermore, free jet turbines with a single impeller are known, in which the jet pipe is pivoted to allow the turbine to run forwards or backwards. The jet is directed onto the blades through guide bores running in different directions of the impeller. It is also already known that in free-jet turbines, the jet is guided through guideways or the like. to distract. After all it is

Freistrahlwasser- bzw. Flüssigkeitsturbine mit zwei LaufrädernFree jet water or liquid turbine with two impellers

Anmelder:Applicant:

Alois Moosmann,
Stuttgart-Birkach, Muttergartenweg 11 Alois Moosmann,
Stuttgart-Birkach, Muttergartenweg 11

Alois Moosmann, Stuttgart-Birkach,
ist als Erfinder genannt wordenAlois Moosmann, Stuttgart-Birkach,
has been named as the inventor

bekannt, für ein Laufrad zwei Strahlrohre vorzusehen, die wahlweise mit Wasser gespeist werden können. Bei allen diesen bekannten Turbinen handelt es sich aber nicht um solche, bei denen zwei parallelachsige und zwangläufig miteinander gekuppelte Laufräder im Sinne der Erfindung die gleiche Drehrichtung aufweisen.known to provide two jet pipes for one impeller, which can optionally be fed with water. In all of these known turbines acts But they are not those in which two parallel-axis and inevitably coupled impellers have the same direction of rotation within the meaning of the invention.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise veranschaulicht.In the drawing, the invention is illustrated in one embodiment, for example.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Freistrahlturbine in der Ebene der Schaufelräder und der Strahldüse.Fig. 1 shows a cross section through a free jet turbine in the plane of the paddle wheels and the Jet nozzle.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Turbine, undFig. 2 shows a longitudinal section through the turbine, and

Fig. 3 zeigt einen weiteren Längsschnitt durch die Schaufelräder und das Untersetzungsgetriebe.Fig. 3 shows a further longitudinal section through the paddle wheels and the reduction gear.

In einem Gehäuse 1 sind zwei Peltonturbinen-Laufräder 2 und 3 in einer Ebene so angeordnet, daß sie sich an ihren U^mfängen beinahe berühren. Die Laufradwellen 4 und 5 sind parallel zueinander gelagert und durch ihre Zahnritzel 6 und 7 über ein Zahnrad 8 derart miteinander gekuppelt, daß die beiden Laufräder 2 und 3 zwangläufig in gleichem Drehsinne um ■ laufen, d. h., die Räder laufen beide entweder im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn. Durch die gleiche Drehrichtung wird erreicht, daß sich die Schaufeln oder Becher 11 der beiden Räder an der Stelle, an der sich die Umfange der Räder beinahe berühren, einander entgegengesetzt bewegen. Aus einer in den Lagern 9 und 9' pendelnd gelagerten Düse 10 strömt ein Wasserstrahl auf die Becher 11 eines der beiden Laufräder 2 und 3 oder auch auf beide gleichzeitig. Wird das Wasser in der in Fig. 1 angedeuteten Weise auf die Becher 11 des Laufrads 3 gelenkt, so läuft dasselbe im Sinne des Uhrzeigers um. Durch die Wirkung der Feder 12In a housing 1 are two Pelton turbine impellers 2 and 3 arranged in a plane so that they almost touch each other at their U ^ mfänger. The impeller shafts 4 and 5 are mounted parallel to one another and through their pinions 6 and 7 via a gear 8 coupled together in such a way that the two wheels 2 and 3 inevitably in the same direction of rotation by ■ constantly. that is, the wheels are both running either clockwise or counter-clockwise. The same direction of rotation ensures that the blades or cups 11 of the two wheels at the point where the circumference of the wheels almost touch, move in opposite directions. A jet of water flows onto the nozzle 10, which is mounted in a pendulum manner in the bearings 9 and 9 ' Cup 11 one of the two wheels 2 and 3 or both at the same time. Will the water in the Directed in Fig. 1 indicated manner on the cup 11 of the impeller 3, so the same runs in the sense of Clockwise. By the action of the spring 12

009 697/91009 697/91

über den Federteller 13 und den Stößel 14 wird die Düse 10 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung gedruckt.The nozzle 10 is pressed into the position shown in FIG. 1 via the spring plate 13 and the plunger 14.

Wird durch einen Fühler oder durch eine Drehzahlregeleinrichtung od. dgl. durch die Leitung 15 Wasserdruck auf die Membran 16 gegeben, so drückt dieser über den Stößel 17 die Düse 10 gegen die Wirkung der Feder 12 mehr oder weniger weit in die gewünschte Strahlrichtung.Is transmitted by a sensor or by a speed control device or the like through the line 15 Given water pressure on the membrane 16, this presses the nozzle 10 via the plunger 17 against the effect the spring 12 more or less far in the desired beam direction.

Beim Pendeln nach rechts berührt der Strahl die Spitzen der Becher 11 am Umfang des Rads 2, wodurch eine Bremsung dieses Rads und damit auch des Rads 3 eintritt. Die Drehzahl fällt ab, bis der Fühler oder der Drehzahlregler den auf der Membran 16 liegenden Druck vermindert oder aufhebt, so daß die Feder 12 die Düse 10 wieder vollständig auf das Rad 3 lenkt.When swinging to the right, the jet touches the tips of the cups 11 on the circumference of the wheel 2, as a result of which this wheel and thus also the wheel 3 is braked. The speed drops until the sensor or the speed controller reduces or removes the pressure on the membrane 16, so that the spring 12 directs the nozzle 10 completely onto the wheel 3 again.

Soll jedoch die Drehrichtung der Laufräder geändert werden, so wird der Strahl vom Umfang des Rads 3 vollständig auf den Umfang des Rads 2 gelenkt. Trifft der Strahl der Düse 10 in der Mittelstellung die beiden Räder 2 und 3 gleichmäßig, so wird jede Drehung der Räder beendet, d.h., sie stehen still. Ein Ausschwenken der Düse 10 aus der Mittelstellung hat eine Störung des Gleichgewichts zur Folge, so daß eine Drehung in dem einen oder anderen Sinne beginnt.However, if the direction of rotation of the impellers is to be changed, the beam is from the circumference of the Wheel 3 steered completely on the circumference of wheel 2. If the jet hits the nozzle 10 in the middle position the two wheels 2 and 3 evenly, then each rotation of the wheels is stopped, i.e. they stand still. Swiveling the nozzle 10 out of the central position results in a disturbance of the equilibrium, see above that a rotation begins in one sense or another.

Die druckmäßige Entlastung der Düse 10 erfolgt durch einen Ausgleich ihrer beiden Stirnseiten mit Hilfe einer Bohrung 18. Dadurch läßt sich die Düse 10 in allen Fällen leicht verschwenken. Da in der Turbine keinerlei nennenswerte Reibung vorhanden ist, sprechen die Lauf räder sehr empfindlich auf jedes Verschwenken der Düse an.The pressure-related relief of the nozzle 10 takes place by a compensation of its two end faces with With the aid of a bore 18. As a result, the nozzle 10 can be pivoted easily in all cases. There in the If there is no friction worth mentioning in the turbine, the impellers are very sensitive to each other Swivel the nozzle on.

In Fig. 3 ist gezeigt, wie an das die beiden Laufräder 2 und 3 verbindende Zahnrad 8 ein Unter-Setzungsgetriebe anschließt, welches die hohe Drehzahl der Lauf räder entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck herabsetzt. Das durch die Turbine erzeugte Drehmoment wird durch eine Welle 19 übertragen. Die Düse 10 kann auch in anderer Weise beweglich, z. B. axial verschiebbar sein, d. h., sie kann sich parallel zu der durch die Laufradachsen gelegten Ebene bewegen. Ferner wäre es möglich, die Düse ortsfest anzuordnen und nur den Wasserstrahl vor der Mündung der Düse mittels geeigneter Elemente abzulenken. Man kann auch zwei Düsen verwenden, welche wechselweise bzw. gleichzeitig mit Wasser gespeist werden. In diesem Fall könnte auch ein größerer Abstand der beiden Laufräder gewählt werden, wobei dann der Wasserstrahl in seiner neutralen Mittelstellung zwischen den Laufrädern hindurchströmen würde. Die nahe Berührung der Laufradumfänge hat aber den Vorteil, daß die Laufräder in der Mittelstellung der Düse unbeweglich festgehalten werden.In Fig. 3 it is shown how a reduction gear is attached to the gear 8 connecting the two running wheels 2 and 3 connected, which the high speed of the impellers according to the respective purpose belittles. The torque generated by the turbine is transmitted through a shaft 19. The nozzle 10 can also be movable in other ways, e.g. B. be axially displaceable, d. i.e., she can move parallel to the plane laid by the wheel axles. It would also be possible to use the nozzle to be arranged in a fixed position and only to deflect the water jet in front of the mouth of the nozzle by means of suitable elements. You can also use two nozzles, which alternately or simultaneously with water be fed. In this case, a larger distance between the two wheels could be selected, the water jet then flowing through between the impellers in its neutral central position would. The close contact of the impeller circumference has the advantage that the impellers are in the middle position be held immovably by the nozzle.

An Stelle- von Wasser oder einer sonstigen Flüssigkeit, wie z. B. öl, könnte auch Druckluft als Druckmittel verwendet werden.Instead of water or another liquid, such as. B. oil, compressed air could also be used as a pressure medium be used.

Claims

PATENT APPROACH:

1. Free-jet water or liquid turbine with two parallel-axis impellers that almost touch each other on their outer circumference, which are inevitably coupled to one another via a gear drive and are acted upon tangentially by a water jet that flows out of a nozzle arranged in the center plane between the two impeller shafts, In particular reversing drive for reversible work machines, characterized (in that the running wheels (2, 3) are coupled to one another in such a way that they have the same direction of rotation and that the water jet can be directed either to one or the other of the two running wheels or to both at the same time.

2. Free jet turbine according to claim 1, characterized in that the two impellers (2, 3) in are connected to a common output shaft (19) in a manner known per se.

3. Free jet turbine according to claim 1 or 1 and 2, characterized in that the nozzle (10) is pivotable in a known manner.

4. Free jet turbine according to claim 1, characterized in that the nozzle (10) is stationary and the Water jet can be deflected in a manner known per se by directional elements.

5. Free jet turbine according to claim 1, characterized in that for each impeller (2, 3) each a nozzle (10) is provided, which alternately or simultaneously in a manner known per se Water can be supplied.

6. Free jet turbine according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that that the nozzle (10) or the elements guiding the jet can be controlled by a pulse generator.

7. Free jet turbine according to claim 6, characterized in that the nozzle (10) by means of a pressure medium controlled by the pulse generator, which is applied to a force-fit connection with the nozzle Standing membrane (16), a piston or the like. Acts against the effect of a Counterforce, e.g. B. a loading spring (12) is pivotable.

Considered publications:
German patents No. 470 836, 473 600,
489, 326 117, 34 082;

Swiss patent specification No. 94 529.

1 sheet of drawings