DE19531789A1 - Elastische Leitschaufel für Wasserturbinen - Google Patents

Description

Bei der Abb. 8 in der Zeitschrift "Konstruktion" 3. (1951) Heft 9 handelt es sich um ein Halbaxiallaufrad, demgegenüber stellt Fig. 4 der Erfindung ein Radiallaufrad n_q = 60 min dar. Die Laufschaufel ist zwar doppelt gekrümmt, jedoch ist die Krüm­ mungsrichtung in bezug auf die Drehrichtung entgegengesetzt zur erfindungsgemäßen Konstruktion. Außerdem ist eine Profilierung der Laufschaufel nicht zu erkennen. Es besteht somit keine geometrische und damit auch keine kinematische Ähnlichkeit zwischen der Abb. 8 und der erfindungsgemäßen Konstruktion.

Die Einbauten im Saugrohr der US 23 748 dienen allein dem Zweck, die Rotation und damit verbundene Kavitation im Saugrohr zu reduzieren, da dies zu Lärmentwicklung und Strömungsverlusten führt. Eine Wirkung der Einbauten im Saugrohr auf Drehmoment und Drehzahl des Laufrades ist im Text nicht erwähnt. Bedingt durch den großen Abstand der Vorderkante der Leitbleche von der Saugkante des Laufrades, ist eine Kraftwirkung auf Letzteres fast ausgeschlosssen, siehe US 23 748 Fig. 1.

Dem Anmeldungsgegenstand soll die Aufgabe zugrunde liegen, eine Francis-Turbine zu entwickeln, mit der ein besserer hydraulischer Wirkungsgrad erreichbar ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die Idee der Erfindung beruht darauf, daß ein Radiallaufrad einer Francisturbine von außen nach innen durchströmt wird. Bewegt sich nun in diesem rotierenden Bezugssystem (Laufrad) ein Körper (Wasser) nach innen, so erfährt er tangential eine Beschleunigung, deren Ursache die Coriolis-Kraft ist.

Wenn v = c konstante Radialgeschwindigkeit des Wassers
ω Winkelgeschwindigkeit des Laufrads,
dann gilt: Während der Körper den Weg r = vt zurücklegt, bewegt sich ein Punkt im Abstand r vom Drehzentrum um die Strecke s = rωt fort, also

s = vtωt = vω²

Diese Gleichung ergibt nun die Krümmung am Schaufelanfang, siehe Fig. 1. Hierdurch ergibt sich ein zusätzlicher Kraftimpuls in Laufraddrehrichtung. Bedingt durch die stärkere Krümmung und eine flügelähnliche Profilgestaltung der Laufschaufel entsteht eine größere Druckdifferenz zwischen Schaufelvorderseite und -rückseite und damit ein höherer Drehmoment.

Der Vorteil einer zusätzlichen Leiteinrichtung im Saugrohr, die eine Zirkulation des abströmenden Wassers verhindert, besteht darin, daß sich das Anfahrmoment erhöht. Weitere Vorteile sind ein höheres Vollastmoment und eine Reduzierung der Durchgangs­ drehzahl, da in diesem Fall die Zirkulation in Laufraddreh­ richtung erfolgt, wirken die Leitbleche bremsend.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 und 2 Konstruktion der Schaufelkontur im Grundriß aus Kegelabwicklungen.

Fig. 3 Zeichnung der Laufschaufel und Leitschaufelprofile in der Draufsicht.

Fig. 4 Zeichnung der Turbine mit Sauggehäuse in der Seiten­ ansicht geschnitten.

Fig. 5 Zeichnung des Sauggehäuses mit Leitblechen.

Die in der Fig. 1 benutzten Bezeichnungen 1a bis 5a beziehen sich auf die gleichmäßige Einteilung der Kegelabwicklungen, wobei der Index a für Kegelabwicklung des Laufradkranz, m für Kegelabwicklung der mittleren Stromfläche und i für Kegel­ abwicklung der Innenseite des Laufrades steht. Die Bezeichnung rml bedeutet Radius des Berührungskegels der mittleren Strom­ fläche an der Schaufelspitze.

Die Fig. 2 zeigt 1 Schaufel des Laufrads im Grundriß. Die Linie a zeigt die Schaufelsaugseite auf dem Laufradkranz, m zeigt sie in der Mitte der Stromfläche und i auf der Innenseite des Laufrades.

Claims (1)

1. Elastische Leitschaufeln für Wasserturbinen, dadurch gekenn­ zeichnet,

   • a) daß die Leitschaufel aus Gummi mit einem Kern aus Federstahl besteht, der nach der Kontur des Profils für den Betriebs­ punkt gebogen ist. Das Federstahlband ist in einer Nut am Ende der Traverse mit 2 Senknieten befestigt. Gummi und Feder­ stahl sind durch Vulkanisation unlösbar miteinander verbunden.
   • b) daß ein innenliegender Leitschaufelring mittels Bolzen, die in Langlöcher der Schaufelenden greifen, diese in die gewünschte Richtung biegt.