DE359288C - Schnellaufende Gleichdruckturbine, bei welcher die Laufradschaufeln unter einem stumpfen Winkel gegen die Umlaufsrichtung des Laufrades gerichtet sind - Google Patents

Description

• Schnellaufende Gleichdruckturbine, bei welcher die Laufradschaufeln unter einem stumpfen Winkel gegen die Umlaufsrichtung des Laufrades gerichtet sind. Bei den bekannten Gleichdruckturbinen sind die Laufradschaufeln stark gekrümmt. Infolgedessen muß d!as Wasser unter einem sehr kleinen Winkel dem Laufra,de zugeführt werden, damit es ohne Stoß eintrete; ferner muß die Umfangsgeschwindigkeit des Rades ungefähr gleich,der halben Eintrittsgeschwindigkeit des Wassers gemacht werden, um normalen Austritt des Wassers aus -dem Laufrade zu erreichen. Eine solche Gleichdruckturbine läuft daher verhältnismäßig langsam. Ein weiterer Mangel dieser Turbine liegt noch darin, @daß in dem weitesten Teile der Läufradzellen infolge der jähen Krümmung der Schaufeln starke Wirbel entstehen, wodurch sich der nitdrige Wirkungsgrad der Gleichdruckturibine bekannter Ausführung erklärt. Diese :beiden Fehler der Gleichdruekturbine sind dadurch zu beseitigen, daß man :die Laufradschaufeln- wie bei schnellaufenden Ü@berdruckturhinen gestaltet, also unter einem ,stumpfen Winkel gegen die Richtung der Umfangsgeschwindigkeit ablaufen läßt. In: der nunmehr allmählich und schwach gekrümmten Zelle treten dann wohl keine schädlichen Wirbel mehr auf, dagegen verläßt das Wasser .das Laufrad mit unzulässig hoher Geschwindigkeit und in ungünstiger Richtung; wie aus, der Abb. i und z zu ersehen: ist. Das Geschwindigkeitsdreieck i, a, 3 stellt darin die Beziehungen zwischen der mittleren. Umfangsgeschwindigkeit u, der wahren Eintrittsgeschwindigkeit cl und der relativen.Eintrittsgeschwindigkeitkcal des Wassers dar, das. Geschwindigkeitsdreieck q., 5, 6, die sich für die Austrittsquerschnitte der Zellen ergebenden Beziehungen zwischen der. gleichgebliebenen Umifangsgeseh-,vinidigkeit u, der nahezu ungeänderten relativen Austrittsgeschwindig-, keit w. und der wahren. Austrittsgeschwindigkeit c, dar, welche Geschwindigkeit unzulässig groß ist und stark geneigt gegen die Richtung der Umfangsgeschwindigkeit verläuft. Wird aber ein derartig geschaufeltes Laufrad am ganzen Umfang oder auch nur auf einem größeren Teile beaufschlagt, sQ tritt ein Überdruck im Spalte zwischen .dem Lauf- und Leitrade auf, wie im folgenden dargelegt ist: Nach den herrschenden Anschauungen m.uß :die Laufrad zelle einer Gleichdruckturbine an jeder Stelle mindestens ;gleichen Querschnitt haben. Da nun< <bei einer Zelle gemäß Abb. i der Abstand der beiden die Zelle begrenzenden Schaufeln von oben nach unten hin stark abnimmt, also c t, viel kleiner wie a1 ist, so muß sich umgekehrt der Radkranz nach unten hin stark erweitern, also b2 ein mehrfaches von b, werden. Nun benötigen .diie einzelnen Wasserteilchen: zum Durchgangge durch: .die Laufradzelle ein sehr geringe Zeit, einen: sehr kleinen Bruchteil einer Sekunde, und da ist es ausgeschlossen, daß sich das durchfließende Wasser in dieser Zeit so verbreiten kann, daß es nahe der Austrittsöffnung beiderseits bis zu den Kranzwandungen. reicht. Es ist auch, wenn das Wasser ohne von oben her wirkendem Überdruck .durch die Zelle fließt, keine querwirkende Kraft vorhanden, .die allein :das Wasser gegen die beiden, Kranzwandungen hin :drängen könnte. Infolgedessen staut sich das Wasser in den: unteren Teilen :der Zelle, wirkt auf .das nachfolgende Wasser hemmentd, so daß in idiesem eine höhere Pressung auftritt, die sich: nach aufwärts durch: den Spalt bis in die Leitradzelle fortpflanzt. Die Turbine ist durch :diesen gehemmten Abfluß des Wassers, zu :einer Überdruckturbine geworden, und zwar zu einer .recht mangelhaften. Sie hat :damit die wertvollste Eigentümlichkeit der Gleichdruckturbine verloren, daß man die Wassermenge ohne Änderung der Eintrittsgeschwindigkeit c, also nahezu ohne Beeinträchtigung des Wirkungsgrades, regeln kann: Soll eine Gleich.druckturbine dadurch befähigt werden, mit hoher Tlmfangsgesoh-#vindigkeit zu laufen, daß man die Laufradschaufeln unter stumpfem Winkel gegen die Richtung der Umfangsgeschwindigkeit ablaufen hißt. -also gemäß Abb. i ausführt, ohne daß die Tu,nbine die mit dieser Schaufelung Verbunidenen vorb esprochenen Mängel, nämlich ungünstige Austrittsverhältnisse und Überdruck im Spalte, .aufweist, so läßt sich dies durch eine den Erfindungsgegenstand bildende Anordnung erreichen. Abb.3 und d. veranschaulichen dieselbe. Das Wasser wird dem Laufrad r -durch eine oder mehrere durch Zwischenräume voneinander getrennte Düsen, d zugeführt, und zwar unter einem solchen Winkel, @daß die sich ergebende relative Eintrittsgeschwindigkeit w, gleich oder um weniges größer wie die mittlereUmfangsgeschwindigkeit z4 des. Laufrades wird. (s. das: Geschwindigkeitsdreieck i; 2, 3 in der Abib.3). Dadurch, daß man das Aufschlagwasser :durch eine oder mehrere getrennte Düsen an Stelle eines Leitrades zuführt, wird .die Entstehung eines Überdruckes im Eintrittsquerschnitte der einzelnen beaufschlagten Lau)fradzellen verhindert. Läßt man die Laufradschaufeln unter einem kleinen Winkel auslaufen, so geht das Wasser, wie aus dem, Geschwindigkeitsdreiecke q., 5, 6 zu entnehmen ist, mit sehr kleiner Geschwindigkeit c2 und in. günstiger Richtung ab-, trotzdem die relative Gesehwindigkeit w2 inf.odge Reibung :etwas. kleiner wie die relative Eintrittsgeschwindigkeit w" geworden ist.
• An Stelle eines Laufrades mit Zellen kann bei der vorstehend besprochenen @schnelllaufeniden Gleichdruckturbine ein Laufrad mit löffelförmigen, an den Radkörper befestigten Schaufeln von ausreichender Breite verwendet werden. Das Laufrad kann, wie in Abb. 3 und q. angegeben, achsial beaufschlagt werden, aber auch radial, und zwar von innen oder auch vorn außen her. In letzterem, Falle kann Idas Wasser, wie bei den Laufrädern der Franensturbine, radial in das Laufrad treten und es in: achsialer Richtung verlassen.

Claims (1)

1. PATENT-ANsPRUcu: Schnellaufende Gleichdruckturbine, bei welcher die Laufradschaufeln unter einem stumpfen Winkel gegen: idie Umlaufsrichtung des Laufrades gerichtet s.inid, dadurch ,gekennzeichnet, daß, das Wasser durch eine oder mehrere Düsen. (d) dem Laufrade (y) unter einem solchen Winkel (u) zugeführt wird, idaß die relative Eintrittsgeschwindigkeit (w,) gleich oder größer wie die mittlere Umfangsgeschwindigkeit (z4) des Laufrades wird.