DE401526C

DE401526C - Impeller for double-acting free jet turbines

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Publication number: DE401526C
Application number: DET27993D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1923-08-05
Filing date: 1923-08-05
Publication date: 1924-09-05

Description

Laufrad für doppelt wirkende Freistrahlturbinen. Bei den doppelt wirkenden Freistrahlturbinen oder Bankiturbinen mit radialer Ein- und Ausströmung ist die radiale Kranzbreite nach ganz bestimmten Gesetzen auszuführen, um ein rückstaufreies Durchfließen des Wassers durch die Laufradschaufeln zu gewährleisten, und Banki führt in seiner Patentschrift 326274 Seite i Zeile 64 ausdrücklich an: Es ist nicht statthaft, die Kranzbreite über diesen Grenzwert zu vergrößern usw., und führt auf Seite 2 Zeile 2o ferner an: Die zur Erzielung einer kompakten Ausströmung erforderliche radiale Kranzbreite im Verhältnis zum Raddurchmesser hängt vom Schaufelwinkel,31 ab. Wie dies leicht berechnet werden kann, wird a = 0,34 y, d. h. rund 1/s y, wenn ;31= 30' beträgt usw.Impeller for double-acting free jet turbines. In the case of double-acting free-jet turbines or bank turbines with radial inflow and outflow, the radial rim width must be designed according to very specific laws in order to ensure that the water flows through the impeller blades without backwater, and Banki expressly states in his patent specification 326274 page i line 64: Es it is not permitted to increase the rim width beyond this limit value, etc., and also states on page 2, line 2o: The radial rim width required to achieve a compact outflow in relation to the wheel diameter depends on the blade angle, 31. As this can be easily calculated, a = 0.34 y, i.e. around 1 / s y if; 31 = 30 ' , etc.

Bei der Berec'_ nung dieser Abmessungen ist, wie die Nachprüfung leicht ergibt, vorausgesetzt, daß die Wasserfäden parallel oder wenigstens nahezu parällel untereinander das Laufrad durchqueren. Nach Abb. i, wo B = Laufradbreite und b = Breite des eintretenden Wasserstrahls bedeutet, ist zu ersehen, daß dies auch mit großer Annäherung zutreffen muß, besonders wenn die Laufradbreite im Verhältnis zum Durchmesser groß ist, wie dies ja für mittlere Gefälle bei der Bankiturbine im allgemeinen der Fall ist. Bei höheren Gefällen aber und verhältnismäßig geringen Wassermengen werden sich jedoch Raddimensionen ergeben, wo die Radbreite recht klein wird im Verhältnis zum Durchmesser. In diesem Falle treten Strömungserscheinungen auf, die, wie die Erfahrung und Überlegung ergibt, wesentlich von obigen Voraussetzungen abweichen. Gegenstand dieser Erfindung ist nun, diese Abweichung bei der Dimensionierung des Laufrades zu berücksichtigen.When calculating these dimensions, the verification is easy results, provided that the water threads are parallel or at least nearly parallel cross the impeller one below the other. According to Fig. I, where B = impeller width and b = Width of the entering water jet means, it can be seen that this is also with close proximity must apply, especially when the impeller width is in proportion is large in relation to the diameter, as is the case for medium gradients in the bank turbine is generally the case. But with higher gradients and relatively low ones However, amounts of water will result in wheel dimensions where the wheel width is quite small is in proportion to the diameter. In this case flow phenomena occur which, as experience and reflection show, essentially depend on the above assumptions differ. The subject of this invention is this deviation in the dimensioning of the impeller must be taken into account.

Es sei in Abb. 2 ein solches Laufrad dargestellt, dessen Breite im Verhältnis zum Durchmesser klein ist; der Durchmesser desselben = D, die Breite= B. Die Breite des in das Laufrad eintretenden Wasserstrahls ist = b ; der Ouerschnitt desselben ist rechteckig, seine Stärke sei= s (Abb. 1). Dieser Strahl wird sich nun nach dem Eintritt in die Schaufelkanäle infolge des durch Ablenkung von seiner Richtung erzeugten Aktionsdruckes wesentlich verbreitern, wie die Versuche leicht zeigen. Der Querschnitt des Wasserstrahls vergrößert sich nun beim Durchströmen durch die Schaufelkanäle infolge der durch Arbeitsabgabe erzeugten Geschwindigkeitsverminderung. Unter der Annahme, daß sich dieser Wasserstrahl nicht verbreitert, läßt sich die Zunahme der Strahlstärke s, leicht berechnen und daraus die radiale Kranzbreite rc bestimmen (Banki), damit der Wasserstrahl den von den Schaufeln gebildeten Kanal gerade oder nahezu ausfüllt. Da sich nun aber dieser Wasserstrahl auch verbreitelt, so wird in Wirklichkeit die Strahlstärke nicht s, stark sein, -ondern s.,, und s= ist kleiner als si.Such an impeller is shown in Fig. 2, the width of which is small in relation to the diameter; its diameter = D, its width = B. The width of the jet of water entering the impeller is = b; its cross-section is rectangular and its thickness is s (Fig. 1). This jet will now widen significantly after entering the blade channels as a result of the action pressure generated by deflection from its direction, as the experiments easily show. The cross-section of the water jet now increases as it flows through the blade channels as a result of the reduction in speed generated by the output of work. Assuming that this water jet does not broaden, the increase in jet strength s, can easily be calculated and from this the radial rim width rc can be determined (Banki) so that the water jet just or almost fills the channel formed by the blades. But since this jet of water is also spreading, in reality the intensity of the jet will not be s, strong, but s. ,, and s = is smaller than si.

Gegenstand dieser Erfindung ist nun einmal, die radiale Kranzbreite a so viel zu vergrößern (auf a1, Abb. 5), daß auch der infolge seiner Verbreiterung schwächere Wasserstrahl den von den Schaufeln gebildeten Kanal ausfüllt oder doch wenigstens annähert; denn mit Rücksicht auf die infolge der unvermeidlichen Reibung auftretenden Abweichungen von den theoretischen Entwicklungen ist eine gewisse Toleranz notwendig. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Vergrößerung der radialen Kranzbreite liegt in der größeren Schaufelfestigkeit, was ja gerade bei höheren Gefällen vorteilhaft ist.The subject of this invention is the radial rim width a so much to enlarge (on a1, fig. 5) that also as a result of its widening weaker water jet fills the channel formed by the blades or at least at least approximates; because with regard to the inevitable friction Occurring deviations from the theoretical developments is a certain tolerance necessary. Another major advantage of increasing the radial rim width lies in the greater rigidity of the shovel, which is particularly advantageous on steeper slopes is.

Nun zeigt sich ferner, daß der beim Durchströmen der Laufradschaufeln sich verbreiternde Wasserstrahl nicht rechteckig bleibt, sondern sich meistens nach den beiden äußeren Seiten hin etwas mehr verschwächt (Abb. 6 oder auch umgekehrt, Abb. 6a). Gegenstand der Erfindung ist nun weiter, dieser Abweichung des Wasserstrahls vom rechteckigen Querschnitt dadurch Rechnung zu tragen, daß man die Innenkanten der Laufradschaufeln nicht gradlinig parallel zur Achse, sondern in einer davon abweichenden Kurve verlaufen läßt.Now it can also be seen that the flow when flowing through the impeller blades widening water jet does not remain rectangular, but mostly follows the two outer sides are a little more weakened (Fig. 6 or vice versa, Fig. 6a). The subject of the invention is now further, this deviation of the water jet from the rectangular cross-section to take into account that the inner edges of the impeller blades not in a straight line parallel to the axis, but in one of it deviating curve can run.

Die Wölbung der Schaufelinnenkante wird in der Regel hohl sein, wie in Abb. ; angedeutet, in Verbindung mit einem bauchigen Wasserstrahlquerschnitt an der Schaufelinnenkante, wie in Abb. 6 angedeutet, und zwar desh.- 1b, weil der Wasserstrahl das Bestreben hat, sich hauptsächlich an der Stelle zu verbreitern, wo kein `Widerstand vorhanden ist - und das ist eben auf den beiden Seiten -, so daß er dort eine geringere Dicke bekommt. Die mittleren Fäden des Wasserstrahls werden im Gegensatz dazu durch die seitlichen Wasserfäden zusammengehalten, so daß der Wasserstrahl in der Mitte dicker bleibt. Diese hoble `Wölbung der Schaufelinnenkante ist insbesondere auch deshalb schon vorteilhaft, weil der sich verbreiternde Wasserstrahl bei der zweiten Beaufschlagung die innere Schaufelkante mehr rechtwinklig trifft, was für das dort eintretende Spalten des Wasserstrahls vorteilhaft ist.The curvature of the inner edge of the blade will usually be hollow, like in fig.; indicated, in connection with a bulbous water jet cross-section at the inner edge of the blade, as indicated in Fig. 6, namely - 1b, because the Water jet tends to widen mainly at the point where there is no resistance - and that is just on both sides - so that he gets a smaller thickness there. The middle threads of the water jet In contrast, are held together by the water threads on the sides, so that the water jet remains thicker in the middle. This plan the curve of the inner edge of the shovel is particularly advantageous because the widening water jet with the second impact, the inner blade edge hits more at right angles, which is advantageous for the splitting of the water jet that occurs there.

In manchen Fällen wird die Wölbung der Schaufelinnenkante aber bauchig sein müssen, wie in Abb. 8 angedeutet, in Verbindung mit einem hohlen Wasserstrahlquerschnitt an der Schaufelinnenkante (wie in Abb. 6a angedeutet), und zwar wird diese Erscheinung dann auftreten, wenn die Breite b der Einlaufdüse fast gleich ist der Laufradkanalbreite B, denn der sich bei der Beauf: chlagung verbreiternde Wasserstrahl wird dann die Seitenwand schon vor dem Verlasen der Schaufelinnenkante treffen und sich dort stauen, so daß der Strahlquerschnitt hohl wird, wie in Abb. 6 a angedeutet. Zu einem derartigen Strahlquerschnitt würde dann die bauchige Schaufelinnenkante gemäß Abb. 8 passend sein.In some cases, however, the curvature of the inner edge of the blade becomes bulbous must be, as indicated in Fig. 8, in connection with a hollow water jet cross-section at the inner edge of the blade (as indicated in Fig. 6a), namely this phenomenon occur when the width b of the inlet nozzle is almost the same as the width of the impeller channel B, because the water jet that widens when it is hit then becomes the Meet the side wall before leaving the inner edge of the bucket and accumulate there, so that the beam cross-section becomes hollow, as indicated in Fig. 6 a. To such a one The cross-section of the jet would then match the bulbous inner edge of the blade according to Fig. 8 be.

Ein weiteres Merkmal, nämlich rlas Verhältni-: der Radbreite zum Radd.urchmes@er, hat ebenfalls einen erheblichen Einfluß auf den Verlauf der Schaufelinnenkante. Denn wenn das Rad verhältnismäßig breit ist, können nur die äußersten Wasserfäden nach der Seite ausweichen, so daß nicht nur der mittlere Wasserfaden, sondern ein sehr viel breiterer Teil des Wasserstrahls seine normale Dicke behält. Dieser Voraussetzung würde es dann entsprechen, wenn die Schaufelinnenkantein d.er Mittegerad.-linig, d. h. parallel zur Radachse, verläuft und nur gegen die beiden Seitenwände hin hohl wird, so daß die Schaufel mir dort breiter wird.Another feature, namely rlas ratio: the wheel width to the wheeld.urchmes@er, also has a considerable influence on the course of the blade inner edge. Because if the wheel is relatively wide, only the outermost threads of water can move to the side, so that not only the middle thread of water, but a much wider part of the water jet retains its normal thickness. This requirement it would correspond if the inner edge of the blade is in the center straight line, d. H. parallel to the wheel axis, and only hollow towards the two side walls so that the shovel becomes wider for me there.

Die umgekehrte Erscheinung, nämlich, da1' die Schaufelinncnkante in der Mitte geradlinig verläuft und gegen die Seiten zu bauchig wird (wodurch die Schaufeln dort schmäler werden), tritt ein, wenn nicht nur die Radbreite verhältnismäßig größer ist, sondern wenn auch die Düsenbreite b nahezu gleich der Laufradkanalbreite B wird.The reverse phenomenon, namely that the inner edge of the blade is in the middle runs in a straight line and becomes too bulbous towards the sides (which causes the Blades become narrower there), occurs, if not only the wheel width is proportionate is larger, but if the nozzle width b is almost equal to the impeller channel width B will.

Claims

PATEN T-ANSPRL C HE: i. Impeller for double-acting free jet turbines, in which the inner outlet cross-section of the impeller blades differs from the Water jet is just filled, characterized in that the radial rim width depending on which results from the broadening of the water jet within the Blade channels resulting reduction in jet intensity is measured.

2nd impeller according to claim i, characterized in that the inner trailing edge of the impeller blade forms a curve in the axial direction in order to avoid the uneven reduction of the radiant intensity To take into account.