DE60303C - Aussenschlächtiges Strahlrad mit äufserem Auslauf - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Sowohl bei Turbinen, als auch bei Schleuderpumpen (Kreiselpumpen, Centrifugalpumpen) ist die wesentliche Quelle der entstehenden Arbeitsyerluste in zwei Umständen zu erblicken : einmal in dem beim Eintritte in das Laufrad erfolgenden Stofse des Wassers gegen die Schaufeln und zweitens in dem Betrage an lebendiger Kraft, welche dem aus dem Laufrade austretenden Arbeitswasser noch innewohnt. Werden diese beiden Verlustquellen beseitigt, so mufs der Wirkungsgrad eines mit Leitrad versehenen Strahlrades, sowohl als Kraftmaschine wie auch als Pumpe, aufserordentlich hoch ausfallen.

Der Stofsverlust wird um so geringer, je kleiner die Schaufelwinkel des Leitrades an der Austrittsstelle desselben und je kleiner die Schaufelwinkel des Laufrades an der Eintrittsstelle desselben gewählt werden. Sind diese Winkel zu Null angenommen, so kann ein Stofsverlust beim Betriebe des Rades niemals eintreten, es möge langsam oder schnell, mit kleiner oder grofser Umdrehungszahl laufen. Die kleinsten Schaufelwinkel sind aber bekanntlich nur ausführbar bei aufsenschlächtigen Rädern, d.h. also z. B. bei Radialturbinen mit äufserer Beaufschlagung, bei den sogenannten Tangentialrädern. Dieselbe Erwägung gilt auch für den Bau von Schleuderpumpen, wenn deren Laufrad wie eine Turbine mit einem entsprechenden Leitrade versehen wird.

Die hieraus abzuleitende erste Bedingung für den zweckmäfsigsten Bau eines Strahlrades ist: Eintritt der einzelnen, die Leitkanäle durchfiiefsenden Wasserstrahlen in einer zur Radachse rechtwinkligen Ebene, welche Radebene genannt werde, von aufsen nach innen. Allerdings kann auch in gegebenen Fällen der Eintritt der Wasserstrahlen ebenso zweckmäfsig in einer Kegelfläche erfolgen, deren Achse mit der Radachse zusammenfällt und deren Seiten gegen die Radebene etwas geneigt sind. Auch bei solcher Anordnung ist die erste Bedingung der Vermeidung des Stofsverlustes sehr angenähert zu erfüllen.

Als zweite Bedingung für den zweckmäfsigen Bau von Strahlrädern mufs von innen nach aufsen gerichteter Wasseraustritt angenommen werden, weil dadurch die im Austrittswasser verbleibende lebendige Kraft möglichst klein gemacht wird. Nur bei solchen Strahlrädern, also bei innenschlächtigen Radialturbinen, z. B. Fourneyron-Turbinen, ist es nämlich möglich, den Schaufelwinkel der Austrittsstelle des Laufrades so klein als möglich zu machen, wiederum nahezu Null.¹ Hierbei können ebenfalls die einzelnen austretenden Wasserstrahlen der Laufzellen entweder in einer zur Radachse rechtwinkligen Ebene liegen oder in einem mit dem Rade conaxialen Kegelmantel, dessen Erzeugende eine Neigung gegen die Radebene besitzt.

Um nun beide vorgenannten Bedingungen für den zweckmäfsigsten Bau einer Turbine oder Schleuderpumpe zu vereinigen, ist nach vorliegender Erfindung das Laufrad so angeordnet, dafs zunächst in bekannter Weise der Eintritt des Wassers an der äufseren Radperipherie von aufsen nach innen gerichtet erfolgt, dafs dabei aber entgegen den bisher bekannt gewesenen Anordnungen der Austritt des Wassers in umgekehrter Richtung von

innen nach aufsen erfolgt. Die Schaufeln dieses neuen Rades müssen deshalb so gebogen sein, dafs in denselben das Arbeitswasser seine Bewegungsrichtung völlig umkehrt. Hierdurch wird dasselbe erreicht, was auch bei dem Poncelet-Rade stattfindet, nämlich Eintritt des Wassers von aufsen nach innen und zugleich Austritt desselben von innen nach aufsen.

Die Ausbildung dieses Erfindungsgedankens kann nun in sehr verschiedenartiger Weise so erfolgen_; dafs die bisher bei Turbinen bekannten mannigfachen Anordnungen auch für das neue Strahlrad möglich werden. So kann das Laufrad mit horizontaler oder senkrechter oder geneigter Achse angeordnet sein. Die Turbine kann am ganzen Umfange als Vollturbine mit Leitschaufeln besetzt sein oder als Partialturbine nur mit einzelnen Leitschaufeln versehen werden. Die Turbine kann wie eine Girard-Turbine in freier Luft oder auch mit dem Laufrade unter Wasser laufen. Ebenso lassen sich für die Leitkanä'le alle bekannten Anordnungen zum Abschützen anbringen.

Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen mehrere Ausführungsformen solcher Turbinen, und zwar stellen die'Fig. ι und 2 ein voll beaufschlagtes Rad mit Eintritt in der Radebene dar, welches eine senkrechte Achse und geschlossene, am Austrittsende sich erweiternde Zellen hat. Die Fig. 1 zeigt einen Grundrifs und die Schnitte nach den Linien 1-2, 3-4, 5-6 der Fig. 2. Die Fig. 2 zeigt zur Hälfte einen verticalen Schnitt und zur Hälfte eine Ansicht. Das eigentliche Strahlrad ist dabei mit A, der Leitkranz mit B, die Zellen des ersteren mit a, die Eintrittsstelle mit a¹, die Austrittsstelle mit <z² bezeichnet. Die Fig. 3 und 4 zeigen theils im Querschnitt, theils in der Seitenansicht Abänderungen der Anordnung Fig. 1 und 2, bei welcher die Zellen einmal ohne die aufsen befindliche Wandung ausgeführt sind, das andere Mal wieder geschlossen sind, wobei im letzteren Falle sowohl die Eintritts- als auch die Austrittsöffhungen auf einem Kegelmantel angeordnet sind. Die Fig. 5 veranschaulicht theils im Grundrifs und theils im Schnitt nach den Linien 7-8, 9-10, 11-12 der Fig. 7 eine Anordnung, welche in der Fig. 6 theils in einem Verticalschnitt, theils in Seitenansicht und in der Fig. 7 in einem Schnitt nach der Linie 13-14 der Fig. 5 dargestellt ist. Diese Figuren zeigen ein theilweis beaufschlagtes Strahlrad mit Einlauf und Auslauf in der Radebene; der Querschnitt der Zellen wechselt bei dieser Ausführungsform in der Weise, dafs die Zellen an der Umbiegungsstelle ein Rechteck bilden, dessen gröfsere Achse in einer senkrechten Ebene liegt, so dafs die Breite der einzelnen Zellen nach innen zu abnehmen kann. Bei dem in der Fig. 8 theils im Grundrifs, theils in Schnitten nach den Linien 15-16, 17-18, in der Fig. 9 im theilweisen Querschnitt und Seitenansicht und in der Fig. 10 in einem Schnitt nach der Linie 19-20 der Fig. 8 dargestellten Strahlrade mit theilweiser Beaufschlagung bleibt die Höhe der Zellen überall dieselbe, während die Breite von der Eintrittsstelle nach innen zu abnimmt, von der Umkehrungsstelle nach dem Austritt hin aber ebenfalls constant bleibt. In der Fig. 11 ist theils in der Seitenansicht, theils im Schnitt ■senkrecht zur Achse und in der Fig. 12 theils im Grundrifs, theils in Schnitten parallel zur Achse schliefslich ein theilweis beaufschlagtes Strahlrad dargestellt, bei welchem die Achse waagrecht angeordnet ist. Der Eintritt sowie der Austritt des Wassers findet in der Radebene statt.

Bei der Anordnung der Zellen nach den Fig. 5 bis 7 und 8 bis 10 wird die Anfertigung des Laufrades sehr erleichtert, wenn dasselbe nicht mit allen Laufzellen aus einem Stücke gegossen wird. Es. können vielmehr die einzelnen Laufzellen je für sich oder mit einzelnen benachbarten zusammen gegossen werden und dann als besondere Stücke in passender Stellung im Radkranze durch Anschrauben befestigt werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch: ;

   Ein aufsenschlächtiges Strahlrad (Turbine oder Schleuderpumpe), bei welchem die Mittellinien der Wasserstrahlen der Leitschaufeln in einer zur Radachse rechtwinkligen Ebene (Radebene) oder in einem gegen diese Ebene geneigten Kegelmantel liegen, während durch die Krümmung der die Wasserstrahlen ganz oder theilweise umschliefsenden Schaufelzellen des Laufrades das Arbeitswasser aus der Radebene heraus so abgelenkt wird, dafs es in einer zur Radebene parallelen Ebene oder in einem gegen diese Ebene geneigten Kegelmantel zum Austritt nach aufsen gelangt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.