DE262880C

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Publication number: DE262880C
Application number: DENDAT262880D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

£ 262880-KLASSE BSa. GRUPPE

Turbinenlaufrad mit Hochwasserkranz. Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. Juli 1911 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf Turbinen von Wasserkraftanlagen mit kleinem und mittlerem Gefalle und bezweckt, durch die besondere Ausgestaltung der Turbinenlaufräder Nachteilen zu begegnen, die den bis jetzt bekannten anhaften.

. Die meisten derartigen Wasserkraftanlagen haben mit sehr schwankenden Wassermengen zu rechnen, so daß besonders bei Hochwasser

ίο das Nutzgefälle durch Ansteigen des Unterwasserspiegels stark zurückgeht und hierdurch sich sowohl die Schluckfähigkeit als auch, und zwar in noch höherem Maße, die Leistung der eingebauten Turbinen ganz beträchtlich vermindert.

Um nun bei Hochwasser trotz verminderten ■Gefälles, das mit Überfluß an Wasser verbunden ist, eine hohe Turbinenleistung zu erzielen, muß erheblich mehr Wasser in der Turbine verarbeitet werden. Zu diesem Zweck werden vielfach Doppelkranzturbinen ausgeführt, von denen bei Normal- und Kleinwasser nur ein Kranz beaufschlagt ist, während dann bei Hochwasser beiden Schaufelkränzen Wasser zugeführt wird, so daß dadurch die Schluckfähigkeit und die Leistung vergrößert werden. Bei den bis jetzt bekannten Francis - Doppelkranzturbinen entspricht das Laufrad durchweg dem einer normalen Francis-Turbine von der gewünschten Gesamtschluckfähigkeit, das lediglich durch eine Zwischenwand in zwei Schaufelkränze, den Normalwasser- und den Hochwasserkranz abgeteilt ist. Der innere (obere) Schaufelkranz ist, für sich betrachtet, dann stets ein Langsamläufer mit dem bekannten Kennzeichen, daß sein Saugrohrdurchmesser bzw. sein äußerer Lauf rad-Austrittsdurchmesser kleiner ist als der Eintrittsdurchmesser, auf dem die Schaufelkanten am Laufradeintritt liegen. Damit ergibt sich aber für die Turbine eine geringe minutliche Drehzahl, was wirtschaftliche Nachteile, d. s. hohe Anschaffungskosten der kraftübertragenden Teile und der unter Umständen unmittelbar zu kuppelnden Generatoren, mit sich bringt.

Diese Nachteile werden der Erfindung gemäß dadurch vermieden, daß an ein Francis-Turbinenlaufrad, das als Normalläufer (größter Austrittsdurchmesser gleich dem Eintrittsdurchmesser) oder als Schnelläufer (größter Austrittsdurchmesser größer als der Eintrittsdurchmesser) gebaut ist, außen ein zweiter Schaufelkranz, beispielsweise ähnlich einem Jonval-Turbinenkranz, als Hochwasserkranz angefügt ist, aus dem das Wasser durchweg achsial und radial-achsial nach außen gerichtet austritt.

Es kann natürlich auch umgekehrt der äußere (untere) Schaufelkranz als Normalwasserkranz und der innere (obere) Schaufelkranz als Hochwasserkranz ausgebildet und verwendet werden.

Auf der Zeichnung stellen dar:

Fig. ι einen senkrechten Schnitt durch ein Francis-Doppelkranz-Turbinenlaufrad alter Bauart, .

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch ein Turbinenlaufrad mit Hochwasserkranz gemäß der Erfindung und

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch ein eingebautes Turbinenlaufrad mit Hochwasserkranz gemäß der Erfindung.

In allen drei Figuren haben die gleichen bzw. entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen erhalten.

Wie aus Fig. ι zu ersehen, handelt es sich bei den bis jetzt bekannten Doppelkranzlaufrädern um ein normales Francis-Turbinenlaufrad, dessen Schaufeln s oben von dem scheibenförmigen Teil α und unten von dem ringförmigen Teil δ begrenzt werden. Durch eine Zwischenwand c ist dieses Laufrad in zwei Laufkränze geteilt, von denen der obere bei Normalwasser allein verwendet wird, während bei Hochwasser beide in Tätigkeit treten. Die unausbleibliche Folge dieser Bauart ist, daß der Eintrittsdurchmesser A_x des oberen Laufkranzes größer als der Austrittsdurchmesser d₂ sein muß, die Turbine also einen Langsamläufer darstellt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten beispielsweisen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird der obere Laufkranz für Normalwasser von einem Francis-Laufrad a, s, b gebildet, an dessen ringförmigen Teil b außen ein zweiter Kranz, ähnlich dem einer Jonval-Turbine, angesetzt ist mit Schaufeln S₁ und ringförmigem Teil e. Die gleiche Ausführungsform zeigt auch das in Fig. 3 dargestellte eingebaute Turbinenlaufrad, bei dem die beiden Leitapparate mit I für den oberen und I₁ für den unteren Laufkranz bezeichnet sind.

Da hierbei die Ausbildung des oberen, für Normalwasser bestimmten Laufrades vollständig unabhängig von dem Hochwasserkranz ist, kann dieses unter den vorteilhaftesten Bedingungen konstruiert und je nach den Verhältnissen als Normalläufer (^₁ = d₂, Fig. 2) oder als Schnelläufer (d_x < d₂, Fig. 3) gebaut werden.

Außer dem hierin liegenden Vorteile besitzt die Bauart gemäß der Erfindung noch den, daß das Wasser aus dem Hochwasserkranz radial-achsial nach außen austritt, der Austrittsdurchmesser also ein sehr großer ist und die Turbine im Bedarfsfalle sehr viel Wasser schlucken kann.

Die getrennten Leitapparate Z und I₁ können jeder für sich mit Drehschaufeln ausgerüstet sein, oder es kann der Leitapparat I₁ des Hochwasserkranzes feststehende Schaufeln besitzen. In beiden Fällen kann der Abschluß des Leitapparates I₁ für den Hochwasserkranz durch einen Ringschieber bewirkt werden.

Claims

Patent-Anspruch:

Turbinenlaufrad mit Hochwasserkranz, dadurch gekennzeichnet, daß an ein Francis-Turbinenlaufrad, das als Normalläufer (größter Austrittsdurchmesser gleich dem Eintrittsdurchmesser) oder als Schnelläufer (größter Austrittsdurchmesser größer als der Eintrittsdurchmesser) gebaut ist, außen ein zweiter Schaufelkranz angefügt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.