DE605291C

DE605291C - Durchstroemturbine mit axial unterteiltem Laufrad und axial unterteilter regelbarer Einlaufvorrichtung

Info

Publication number: DE605291C
Application number: DEO19610D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1932-01-12
Filing date: 1932-01-12
Publication date: 1934-11-08
Also published as: FR748852A

Description

Die Erfindung betrifft die Ausbildung einer Durchströmturbine, die auch bei Teilwassermengen mit günstigem hydraulichem Wirkungsgrad arbeiten soll.

Um in einer Durchströmturbine große Wassermengen bei verhältnismäßig kleinem Durchmesser des "Schaufelrades verarbeiten zu können, ist bereits die Ausdehnung des Beaufschlagungsbogens über ein Viertel des Radumfanges und darüber hinaus durch eine entsprechende Vergrößerung der Einlaufdüse vorgeschlagen worden. Diese Düsenvergrößerung hat aber den Nachteil, daß beim Arbeiten mit Teilwassermengen der hydraulische Wirkungsgrad sehr schlecht wird. Um nämlich einen stoßfreien Eintritt des Wassers auch bei nur teilweise gefüllter Düse zu erzielen, ist es nötig, ein Regelglied, Schieber o. dgl., gegen die längere äußere Führungsfläche der Düse zu bewegen. Damit wächst einmal die mittlere Länge, des Wasserstrahles mit abnehmender Wassermenge und damit der Reibungsverlust, bezogen auf die verminderte Leistung, und andererseits die freie ungerührte Länge des Wasserstrahles. Letztere verursacht eine Zerstäubung des Strahles und insofern zusätzliche Verluste, als dadurch ein stoßfreies Eintreten des Wassers in die Schaufeln des Rades verhindert wird.

Der hydraulische Wirkungsgrad ist, wie an sich bekannt, dann am besten, wenn die Düse voll geöffnet und gefüllt ist, so daß der Wasserstrahl durch^v seine Leitflächen zwangsläufig im richtigen Winkel gegen die Radschaufelung geführt wird. Diese Erkenntnis hat bei Wasserkraftmaschinen allgemein darin bereits ihren Niederschlag gefunden, daß Düsenunterteilung sowohl bei Druck- als auch bei Überdruckturbinen Anwendung findet.

Um nun bei einer Durchströmturbine mit großer Beaufschlagung des Rades auch bei Teilwassermengen den bestmöglichsten Wirkungsgrad zu erreichen, sollen gemäß der Erfindung mehrere unabhängig voneinander regelbare Einzeldüsen so am Umfang des Schaufelrades hintereinander angeordnet werden, daß auch bei gleichzeitigem Arbeiten mehrerer oder aller am Radumfang angebrachter Düsen stets ein ganz oder nahezu geschlossener Beauf schlagungsbogen erreicht werden kann. Außerdem soll nach der Erfindung das in an sich bekannter Weise mit Zwischenwänden versehene Rad und ebenso die Düsen oder ein Teil derselben der Länge nach ungleich unterteilt werden, wobei die am Umfang des Rades hintereinander angeordneten Düsen zweckmäßig verschiedene Querschnitte erhalten und jede so entstehende Teildüse wiederum für sich regelbar gemacht wird.

Durch die ungleiche Unterteilung des gesamten Düsencjuerschnittes auf mehrere Düsen und durch die Absperrmöglichkeit jeder Düse läßt sich schon mit einer verhältnismäßig kleinen

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Düsenzahl eine große Kombinationsmöglichkeit innerhalb des zur Verfugung stehenden Düsenquerschnittes und damit eine weitgehende Anpassung an die jeweils vorhandene Wassermenge erreichen. Diese Art der Regelung ermöglicht, von dem Fall, daß nur eine Düse eingeschaltet ist, abgesehen, stets für eine gewisse Anzahl der geöffneten Düsen ein Arbeiten mit voller Füllung und daher mit bestmöglichem Wirkungsto grad. Die nach der Erfindung vorgesehene eigenartige Anordnung mehrerer Düsen am Umfang hintereinander mit unabhängiger Regelung ermöglicht es, die so erzielte stufenweise Regelung zu einer stetigen zu machen. Der Umstand ferner, daß durch die vorgesehene Unterteilung der sonst üblichen großen Düse zwei oder mehrere Düsen mit verschieden großer mittlerer Weglänge entstehen, kann nun zur Vermeidung unnötiger Reibungsverluste bei Teilwassermengen benutzt werden, indem nämlich bei der Zusammensetzung des erforderlichen Düsenquerschnittes bei Teilwassennengen die Düsen mit kurzer Weglänge benutzt werden. Müssen jedoch mehrere oder sämtliche am Umfang hintereinandergeschaltete Düsen eingeschaltet werden, so kann durch die Art der Regelung wenigstens stets ein ganz oder nahezu geschlossener Beaufschlagungsbogen erreicht werden. Das ist besonders wichtig, da bei einer Durchströmturbine bei Beaufschlagung von getrennten Stellen des Umfangs aus sich Stoßverluste der im Radinnern sich kreuzenden Wasserstrahlen nicht vermeiden lassen.

In der Zeichnung zeigt

Fig. ι die Vorderansicht der Durchströmturbine,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Turbine nach Linie H-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Turbine. Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen verschiedene Anordnungen für die Verteilung des gesamten Düsenquerschnittes auf die Teildüsen.

In Fig. ι bezeichnet 1 die Welle des Turbinenrades 2, das durch eine Querwand 3 in zwei ungleiche Hälften 4 und 5 unterteilt ist. Oberhalb des Turbinenrades befindet sich ein Rost 6, der die Einlaßöffnungen für die vier im Beispiel vorgesehenen und in den Fig. 2 und 3 dargestellten Düsen 7, 8, 9,10 trägt. Die Fig. 2 zeigt die Düsen 7 und 8 im Schnitt. Jede Düse besitzt evolventenartig gekrümmte Leitflächen, die einen stoßfreien Eintritt des Wassers in die Schaufeln des Turbinenrades ermöglichen. Die inneren Leitflächen werden dabei durch die Regelklappen 11 und 12 gebildet. Jedes Regelglied besitzt einen besonderen Zapfen 13 bzw. 14 und kann unabhängig von den übrigen Regelgliedern verstellt werden.

Die Düsen 7 und 8 bzw. die Düsen 9 und 10 haben verschiedene Austrittsbreiten «₂ bzw. % und ergeben demgemäß verschieden lange Beaufschlagungsbogen δ₂ bzw. O₁. Außerdem unterscheiden sich die Düsen 7 und 9 bzw. 8 und 10 durch die verschiedene Bemessung ihrer axialen Längen c₃ bzw. c₄. Die Fig. 4 zeigt schematisch die dabei entstehende Querschnittsunterteilung der Düsen.

Statt der Unterteilung nach der Fig. 4, die der in der Fig. 1 gezeichneten axialen Einteilung des Laufrades und der in der Fig. 3 gezeichneten axialen Unterteilung der Düsen 7, 8, 9 und 10 entspricht, kann auch eine solche nach den Fig. 5 oder 6 vorgenommen werden, in denen die Düsen zur Kennzeichnung des Unterschiedes mit 7', 9' und 8' bzw. mit 7", 8", 9" und 10" bezeichnet sind. Bei einer Anordnung der Düsen nach der Fig. 6 werden zweckmäßig im Laufrad zwei Querwände in entsprechend geänderter axialer Lage vorgesehen. Die Unterteilung wird vorteilhaft dabei so vorgenommen, daß der gesamte Düsenquerschnitt in möglichst gleichmäßigen Stufen unterteilt werden kann.

Die Regelung wird so getroffen, daß mögliehst viele Düsen mit voller Öffnung arbeiten und bei Teilwassermengen insbesondere die Düsen mit kurzer mittlerer Weglänge benutzt werden. Arbeiten jedoch beispielsweise die Düsen 7 und 8 zusammen, so ist bei der Regelung so vorzugehen, daß zunächst die Düse 8 allein und die Düse 7 erst nach Ab-Schluß der Düse 8 geregelt wird. Dadurch wird erreicht, daß der Wasserstrahl stets zusammenhängend in das Turbinenrad eintritt.

Durch die Düsenregelung nach der Erfindung wird im Vergleich zu den Durchströmturbinen, die mit besonders großer Beaufschla-. gung nach den bisher bekannten Regelverfahren und daher von Vollast bis Leerlauf stark abfallender Wirkungsgradkurve arbeiten, bis in die Bereiche niedrigerer Belastung hinein ein günstigerer hydraulischer Wirkungsgrad erzielt.

Claims

Patentansprüche:

1. Durchströmturbine mit axial unterteiltem Laufrad und axial unterteilter regelbarer Einlaufvorrichtung, deren Beaufschlagungsbogen sich etwa über einen Quadranten oder darüber hinaus erstreckt, gekennzeichnet durch eine weitere Unterteilung der Einlaufvorrichtung in zwei oder mehrere unabhängig voneinander regelbare Einzeldüsen (7, 8 bzw. 7, 8, 9,10) gleichen oder verschiedenen Querschnitts, die hintereinander, und zwar derart angeordnet sind, daß sich bei Vollast ein ganz oder nahezu geschlossener Beaufschlagungsbogen, auch bei gleichzeitigem Arbeiten mit mehreren Düsen, ergibt.

2. Durchströmturbine nach Anspruch 1,

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dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufdüsen mit ihren Drehschaufeln durch einen gitterförmig ausgebildeten Rahmen (6) in der Weise vereinigt sind, daß, in der Drehrichtung des Laufrades gesehen, die' äußere Leitkante der vorderen Düse (7) zugleich die innere Leitkante der dahinterliegenden Düse (8) bildet.

3. Durchströmturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die regelbaren Einzeldüsen in axialer Richtung verschiedene Breite besitzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen