DE19513044A1 - Durchströmturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Durchströmturbine, die sowohl für den Antrieb mit Wasser als auch mit Luft oder einem anderen strömenden Medium eingesetzt werden kann. Es sind Durchströmturbinen bekannt, bei denen entweder die Menge oder die Strö­ mungsrichtung des strömenden Mediums reguliert werden kann. Diese Regulierung erfolgt mit im Strömungsweg eingesetzten Leit- oder Absperrkörpern, die entweder vor Eintritt des Mediums in die Turbine oder in deren Innenraum, soweit es sich um ein walzenförmiges Laufrad handelt, deren Laufschaufeln einen durchströmten In­ nenraum frei lassen, wirksam werden.

Es gibt jedoch auch Anwendungsfälle, bei denen eine derartige Regulierung der Strömungsrichtung oder -menge nicht erforderlich ist oder bei denen aus Kosten­ gründen, aus Gründen der Platzeinsparung oder zur Vermeidung von Wartungsauf­ wand ein einfacher Aufbau ohne Regulierung ausreichend ist. Bislang mußte sich der Betreiber einer derartigen Turbine auf eine Variante festlegen und diese entspre­ chend installieren.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Durchströmturbine anzuge­ ben, die für alle Anwendungsfälle beliebig veränderbar ist und bei der auch die Mög­ lichkeit einer Drehzahlregulierung bzw. -konstanthaltung vorgesehen ist.

Die Aufgabe wird entsprechend der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßi­ ge Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Der Be­ trieb der Turbine kann wahlweise nur mit dem Laufrad oder mit um den Umfang des Laufrades verteilt angeordneten Leitschaufeln erfolgen.

Sind die Leitschaufeln starr angeordnet, werden sie zweckmäßigerweise so ausge­ richtet, daß das quer zur Längsachse des Laufrades ausströmende Medium zur kon­ kav gekrümmten Fläche abgelenkt wird. Gleichzeitig kann sich hinter den Leitschau­ feln, auf die die Strömung auftrifft, ein leichter Unterdruck bilden, der die Drehbewe­ gung des Laufrades unterstützt.

Sind die Leitschaufeln um ihre Längsachse drehbar angeordnet, läßt sich diese Drehbarkeit in erster Linie dazu ausnutzen, durch die in den Ansprüchen angegebe­ ne Fliehkraftverstellung bei steigender Strömungsgeschwindigkeit, d. h. bei steigen­ der Drehzahl die Verstellung im Sinne der Verringerung des Durchströmquerschnitts, d. h. im Sinne der Konstanthaltung der Drehzahl, vorzunehmen. Andererseits wäre es natürlich ohne besonderen Aufwand möglich, die Fliehkraftverstellung durch eine Verstellung von Hand oder andere automatische Antriebe zu ersetzen.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher er­ läutert werden.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Durchströmturbine

Fig. 2 ein Querschnitt durch die Turbine gemäß der Linie A-A.

Auf den Stirnplatten 1 (Fig. 1) sind die im Profil gekrümmten Laufschaufeln 2 unter einem spitzen Winkel 3 zum Umfang der Stirnplatten fest angeordnet. Die Achse 4 des Laufrades ist drehbar gelagert. Unabhängig von der Strömungsrichtung erfolgt die Drehung des Laufrades im Uhrzeigersinn 6.

Bei der Ausstattung mit Leitschaufeln 7 sind diese zwischen zwei ringscheibenförmi­ gen Stirnplatten 8 angeordnet. Die Ringscheiben 8 sind mittels der Tragarme 9 an der Lagerung des Laufrades befestigt.

Die als gestrecktes "S" ausgebildeten Leitschaufeln 7 leiten das aus der Richtung 5 ausströmende Medium gegen die konkave Seite des Laufschaufelquerschnitts und verstärken den Flächendruck des strömenden Mediums.

Bei der verstellbaren Variante sind die Leitschaufeln 7 um die Achsen 10 drehbar zwischen den ringscheibenförmigen Stirnplatten 8 angeordnet. Bei steigender Dreh­ zahl des Laufrades verdrehen die Fliehgewichte 11 den Rotationskörper 12 im Uhr­ zeigersinn, wodurch über das Gestänge 13 die Leitschaufeln 7 entgegen dem Uhr­ zeigersinn verdreht werden und damit die Durchströmfläche verkleinert wird. Bei Ver­ ringerung der Drehzahl vergrößert sich die Durchströmfläche wieder, d. h. es wird sich ein etwa gleichbleibender Wert der Drehzahl einstellen.

Claims (6)

1. Durchströmturbine für den Einsatz bei beliebigem Strömungsmedium, wie Luft oder Wasser; mit einem walzenförmigen beidends gelagerten Laufrad, bei wel­ chem zwischen zwei kreisscheibenförmigen Stirnplatten (1) im Profil gekrümm­ te Laufschaufeln (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmturbine wahlweise und veränderbar

• - nur mit dem Laufrad oder
• - an der Peripherie des Laufrades zusätzlich mit feststehenden, sich über die axiale Länge des Laufrades erstreckenden Leitschaufeln (7) oder
• - an der Peripherie des Laufrades zusätzlich mit verstellbaren Leitschaufeln (7), die bei steigender Strömungsgeschwindigkeit die Durchströmfläche durch das Laufrad verringern,
  ausgestattet ist.

2. Durchströmturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (7) zwischen zwei ringscheibenförmigen Stirnplatten (8) fest angeordnet sind und daß die Leitschau­ felwalze mit ihrer lichten Weite über das Laufrad schiebbar und mittels radial ver­ laufender Tragarme (9) an der Lagerung des Laufrades fixierbar ist.

3. Durchströmturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (7) um ihre Längs­ achse (10) drehbar zwischen zwei ringscheibenförmigen Stirnplatten (8) angeord­ net sind, daß die Leitschaufelwalze mit ihrer lichten Weite über das Laufrad schiebbar und mittels radial verlaufender Tragarme (9) an der Lagerung (14) des Laufrades fixierbar ist und daß an der Achse (4) des Laufrades ein mit Fliehge­ wichten (11) versehener Rotationskörper (12) angeordnet ist, der bei steigender Drehzahl des Laufrades über ein radial verlaufendes Gestänge (13) die Leitschau­ feln (7) im Sinne der Verringerung der Durchströmfläche verdreht.

4. Durchströmturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Laufrades ein Vielfaches, vorzugsweise das 3- bis 4-fache, seiner axialen Länge ist.

5. Durchströmturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die konvex gekrümmte Kontur des Laufschaufelquerschnitts jeder Laufschaufel (2) mit dem Umfangskreis der Stirn­ platten des Laufrades einen spitzen Winkel (3) bildet und daß die Breite der Lauf­ schaufeln (2) etwa dem Radius des Umfangskreises der Stirnplatten (1) des Lauf­ rades entspricht.

6. Durchströmturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (7) die Form eines gestreckten "S" haben und so angeordnet sind, daß sie das radial einströmende Medium in Richtung auf die konkave Kontur des Laufschaufelquerschnitts hin ab­ lenken.