DE443449C - Laufrad fuer eine Pelton-Wasserturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an dem Laufrad einer Pelton-Wasserturbine und geht aus von einem Laufradkörper, dessen konkave Seiten kurvenförmig verlaufen und dessen Rand gratartig zugeschärft ist, und an welchen sich ein Ring von becherförmigen Schaufeln einseitig oder beiderseitig anschließt; die Schaufeln liegen hierbei im Bereich des eintretenden Treibstrahles vollständig innerhalb des Halbmessers der zugeschärften Kante des Radkörpers. Die Erfindung besteht darin, daß die Schaufeln seitlich der Eintrittszone-des Treibstrahles, in radialer Richtung gemessen, sich, bis über den Halbmesser des Radkörpers hinaus erstrecken.

Der Radkörper ist also derart gestaltet, daß er im Radialschnitt eine scharfe Mittelkante aufweist, von welcher die Seiten symmetrisch radial einwärts und achsial auswärts in einer Kurve verlaufen, bis sie annähernd parallel mit der Wellenachse liegen. Die Kurve kann in einigen Fällen in demselben Sinne bis hinter diese Punkte sich fortsetzen. Die kurvenförmigen Seiten bilden Hohlflächen, welchen die radial gerichteten inneren Teile der Schaufeln angepaßt sind.

Die Schaufeln in dem Mittelteil springen nicht radial auswärts über die Kante des Radkörpers hinaus. Sie bieten somit nicht dem Strahl eine teilende oder splitternde Mittelkante dar. Diese Aufgabe fällt der Kante des Rades zu, welche den Strahl teilt und die beiden Teile seitlich nach den Schaufeln.ablenkt.

Die Schaufeln verlaufen nicht von Anfang an radial auswärts bis über jene Mittelkante

hinaus bis zu Punkten, welche seitlich von jener Kante um den Halbmesser des Strahles gleiche Abstände versetzt sind. Jenseits dieser Punkte sind auswärts gerichtete Ansätze von einer solchen Größe und Gestalt gebildet, daß der gewünschte Grad der Vollendung der Kraftübertragung auf das Rad von denjenigen Teilen des Strahles erreicht wird, welche als letzte in die Schaufeln eintreten. Die Seitenteile der Schaufeln haben die allgemeine Form der gewöhnlichen' ovalen Schale, deren Kanten so verlaufen, daß sie den Strahl in Richtung zu der sich bewegenden Schaufel annähernd entgegengesetzt der Bewegungsrichtung der Schaufel entsenden. Die mittleren Teile der Schaufeln sind als geneigte Flächen ausgebildet, welche von dem Boden der Schalen zu den benachbarten Teilen des Radkörpers verlaufen, um

ao das Wasser aus diesem zu empfangen und seine seitliche Ablenkung fortzusetzen.

Die Schaufeln sind auf dem -Umfang dicht nebeneinander angeordnet, z. B. so, daß der Boden einer Schale auf oder innerhalb der Ebene der äußeren Kante der nächsten liegt. Die Teilzahl der Schaufeln darf nicht größer sein als der größte Durchmesser des Wasserstrahles.

In der vorstehenden Beschreibung ist angenommen worden, daß das Laufrad symmetrisch zu einer Mittelebene liegt. Die Erfindung ist aber selbstverständlich auch anwendbar auf den Fall, in welchem das Laufrad einseitig liegt, d. h. wo die Bauart des Laufrades dem Teil auf einer Seite der Mittelebene eines symmetrischen Laufrades entspricht. In diesem Falle bleiben die allgemeinen Merkmale der Bauart dieselben wie in dem symmetrischen Fall, und es sind nur die notwendigen gegenseitigen Beziehungen abgeändert, um den veränderten Bedingungen Rechnung zu tragen, so daß besonders der Gesamtstrahl so gerichtet wird, daß er das Laufrad auf einer Seite der Ebene der Kante beaufschlagt, anstatt durch jene Kante geteilt zu werden.

In dieser einseitigen Anordnung zeigt die Erfindung eine gewisse äußere Ähnlichkeit mit der bekannten Turbine, bei welcher die Schaufeln zwar in der Eintrittszone des Wassers innerhalb des Halbmessers der Läuferkante liegen, aber nicht jenseits dieser Zone in radialer Richtung bis über den Halbmesser hinausragen. Hiermit wird im Gegensatz zu der Erfindung eine große Schaufelteilung angestrebt, und zwar ist diese so groß, daß der Boden der einen Schaufel von der Stirnkante ihrer hinteren, benachbarten Schaufel einen erheblichen Abstand erhält.

6q Im folgenden sollen die Methoden für die Bauart des verbesserten Laufrades an einem Beispiel erläutert werden, welches in den Abb. ι bis 9 dargestellt ist.

Abb. I zeigt eine Endansicht und drei Schaufeln von einem Laufrad, gegen die Seiten der Schaufeln gesehen; die punktierten Linien sollen deutlicher die Gestalt der Schaufeln darstellen. Die Schaufeln sind um das Rad ununterbrochen in Abständen verteilt.

Abb. 2 zeigt einen Radialschnitt durch den Radkörper, z. B. nach der Linie χ der Abb. 1, und eine Ansicht des obersten Schaufelpaares in Abb. 1 (wobei eine Schaufel auf jeder Seite der splitternden Mittelkante des Körpers liegt) in der Richtung des Pfeiles gesehen und in der Annahme, daß alle Schaufeln, welche diese Ansicht verdecken, entfernt worden sind.

Abb. 3 ist ein Schaubild des vollständigen Laufrades, welches in den Abb. 1 und 2 dargestellt ist.

Abb. 4 ist ein Radialschnitt und eine ähnliche Ansicht wie Abb. 2 für eine andere Ausführungsform.

Abb. 5 ist eine Abwicklung des Zylinderschnittes nach der Linie 14 der Abb. 1. Der Schnitt ist durch drei aufeinanderfolgende Schaufelsätze und den Radkörper geführt.

Abb. 6 ist ein ähnlicher Schnitt nach der Linie 3 der Abb. 1. go

Abb. 7 ist gleichfalls ein ähnlicher Schnitt längs der Innenkante des Ringes 13 der Abb. ι. Der Körper wird von diesem Schnitt nicht getroffen.

Abb. 8 ist der Schnitt nach der Linie I-I der Abb. 2, parallel zu der in Abb. 1 dargestellten Ebene, und zwar durch drei aufeinanderfolgende Schaufelsätze und den Schaufelkörper.

Abb. 9 ist ein ähnlicher Schnitt nach der Linie H-II der Abb. 2.

Gemäß Abb. 1, 2 und 3 ist der Körper 1 des Laufrades auf der Welle 2 befestigt und besitzt eine scharfe Mittelkante 3, von welcher die Seiten symmetrisch radial einwärts und achsial auswärts kurvenförmig verlaufen und Hohlflächen bilden, bis sie die Kanten 4 etwas überschritten haben, um dann parallel mit der Wellenachse zu liegen. Die Schaufeln 5, welche besonders und vorzugsweise aus demselben Material wie der Körper 1, z. B. Bronze, hergestellt worden sind, werden in die Hohlflächen des Körpers 1 so eingegossen, daß ihre inneren Flächen genau an den Hohlflächen des Körpers anliegen und so ununterbrochene glatte Flächen für die Wirkung des Wassers bilden.

Die vorderen Kanten der Schaufeln sind mit 10, ihre hinteren Umrisse mit 6 und ihre entsprechenden inneren Umrisse durch die punktierten Linien 7 bezeichnet. Die Linien 8 stellen die radial äußeren Umrißlinien der

■ Schaufeln dar, welche an der Kante 3 des Radkörpers anliegen. Verbindungsflächen zwischen dem Hauptkörper und den Schaufeln sind bei 9 angedeutet und der Durchmesser und die Richtung des aufschlagenden Wasserstrahles sind mit 11 bezeichnet. Das Wasser fließt aus den Schaufeln an den Kanten 10 zwischen den begrenzenden Linien heraus, wie bei 12 (Abb. 2) dargestellt; eine Vorstellung des für das ausfließende Wasser verfügbaren Raumes kann aus einer Betrachtung der Abb. 2 und 3 gewonnen werden. Tragringe 13 zur Verstärkung der Schaufeln sind um die äußeren Umfange der letzteren gegossen und mit diesen verbunden. Diese Ringe können gleichzeitig mit dem Gießen des Körpers und der Schaufeln gegossen werden, indem man das geschmolzene Metall durch geeignete, in der Sandform gebildete Eingüsse einführt.

Die in Abb. 4 dargestellten Ausführungsformen sollen hauptsächlich eine solche Form der Schaufeln zeigen, bei welcher das ausfließende Wasser sie ohne Unterbrechung in einer Richtung verlassen kann, welche zu dem Laufrad mehr radial liegt, als bei der Bauart nach Abb. 1 möglich ist. Es ist ersichtlich, daß die tragenden und verstärkenden Ringe 13 näher der Mittellinie des Radkörpers liegen, und daß die Gestalt ihrer Kanten neben den Schaufeln sich der Umrißlinie der Schaufelkanten anschließt und daß" so der Ausfluß des Wassers, obgleich er teilweise in der Nähe dieser Ringe stattfinden kann, nicht durch diese gestört wird.

Aus den Zeichnungen ist in Verbindung mit der Beschreibung ersichtlich, daß gewisse Beziehungen hinsichtlich der Abmessungen, welche oben angegeben sind, erreicht werden.

Die radial außen liegenden Kanten 8 der Schaufeln verlaufen, von der Schneide 3 des Schaufelkörpers ausgehend, zunächst um ein dem Radius des vollen Strahles entsprechendes Stück in seitlicher Richtung und verlaufen erst dann radial nach außen.

Die Teilung der Schaufeln, welche gewöhnlich nach dem Kreis 14 bemessen wird, zu welchem die Mittellinie des Strahles eine Tangente bildet, ist nicht größer als der Durchmesser des vollen Strahles.

Der Boden der Schale einer beliebigen Schaufel liegt innerhalb der Ebene der äußeren Kante 10 der nächsten Schale.

Die Ablenkung der Teilstrahlen, in welche der Strahl gebrochen wird, wird hauptsächlich von der Seite des Körpers neben der Kante 3 bewirkt, von welcher er zu den Teilen der Schaufeln übergeht, welche als vom Körper vorspringende Flügel oder Rippen angesehen werden können, und welche das Wasser in die Schale der Schaufeln führen, in welcher der Hauptteil der tangentialen Komponente der Bewegung des Wassers in bezug auf das Laufrad umgekehrt wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich als Erfindungsmerkmal, daß der Laufradaufbau angesehen werden kann, als ob er in innere und äußere Teile durch Ebenen geteilt ist, welche parallel mit der Ebene der Mittelkante 3 verlaufen, wobei die Breite des inneren Teiles gleich der vollen Breite des Wasserstrahles ist. Dieser innere Teil liegt in dem Bereich, in welchem das von dem Strahl kommende Wasser in das Laufrad eintritt, und kann deshalb als Eintrittszone angesprochen werden; er umfaßt den radial gerichteten äußeren Teil des Körpers und die von ihm vorspringenden Flügel oder Rippen. Der äußere Teil, nämlich der Bereich außerhalb der Eintrittszone, umfaßt die Schalen, welche annähernd den Schalen eines gewöhnlichen Laufrades entsprechen. Das verbesserte Laufrad kann daher als ein solches angesehen werden, in welchem die beiden Hälften des gewöhnlichen Laufrades geteilt und durch die Eintrittszone getrennt sind.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Laufrad . für eine Pelton-Wasserturbine, bestehend aus einem Laufradkörper mit konkaven kurvenförmigen Seiten und einem gratartig zugeschärften Rand mit einem einseitig oder beiderseitig angeordneten Ring von becherförmigen Schaufeln, die im Bereich des eintretenden Treibstrahles vollständig innerhalb des Halbmessers der zugeschärften Kante des Radkörpers liegen, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schaufeln seitlich der Eintrittszone des Treibstrahles, in radialer Richtung gemessen, bis über den Halbmesser des Radkörpers hinaus erstrecken.

2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung der Schaufeln, auf dem Kreise gemessen, der um die Achse des Laufrades und tangential zu der Mittellinie des Strahles beschrieben ist, nicht größer ist als der Durchmesser des vollen Wasserstrahles.

3. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln so am Umfang verlegt sind, daß der Boden der Schale einer Schaufel sich in die Ebene der äußeren Kante der Schale der nächsten Schaufel erstreckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

BERLIN. CEBRUCKT IS ΟΕΠ