DE707841C - Aus mindestens zwei Turbineneinheiten bestehende UEberdruckwasserturbine - Google Patents

Aus mindestens zwei Turbineneinheiten bestehende UEberdruckwasserturbine

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DE707841C
DE707841C DES134830D DES0134830D DE707841C DE 707841 C DE707841 C DE 707841C DE S134830 D DES134830 D DE S134830D DE S0134830 D DES0134830 D DE S0134830D DE 707841 C DE707841 C DE 707841C
Authority
DE
Germany
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turbine
impeller
water
another
flows
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Expired
Application number
DES134830D
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English (en)
Inventor
Ludwig Sloup Jun
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LUDWIG SLOUP JUN
Original Assignee
LUDWIG SLOUP JUN
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/16Stators
    • F03B3/18Stator blades; Guide conduits or vanes, e.g. adjustable
    • F03B3/186Spiral or volute casings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Description

  • Aus mindestens zwei Turbineneinheiten bestehende überdruckwasserturbine Das Bestreben, alle verfügbaren Wasserkräfte zur elektrischen Energieerzeugung heranzuziehen, bringt die Notwendigkeit mit sich, auch Niedergefälle mit großen Wassermengen der Nutzung zuzuführen. Um den hierbei vorliegenden hydraulischen Verhältnissen gerecht zu werden, steigerte man, um -die Hauptabmessungen der Turbinenanlage herabzudrücken, die Drehzahlen. Der hierdurch erzielte Erfolg war aber nur unbedeutend. Deshalb entschloß man sich zur Verteilung der Wassermenge auf zwei oder mehr Laufräder. So entstanden die sog. Zwillings- und.Mehrfachturbinen. In besonderen Fällen verband man mehrere solche Turbinen zu Turbinensätzen. Da jedoch hierbei normalerweise die Niederdruckturbinen mit axialem Wasseraustritt arbeiteten, erfordern auch diese Turbinensätze wegen der zwischen den einzelntin Laufrädern eingebauten Saugrohrkrümmer- immer noch verhältnismäßig große Grundrißflächen und damit kostspielige Werkbauten. Der Stand der Technik weist allerdings schon auf Ansätze zur Beseitigung der eingangs erwähnten -Nachteile hin. Doch entsprechen auch diese bekannten Ausführungsvorschläge nicht den hohen Anforderungen, die an eine Mehrfachturbine gestellt werden müssen.
  • So tritt bei einer bekannten Doppelturbine das Wasser von ,außen radial in das Leitrad ein, wird von feststehenden Führungskanälen an die inneren Schaufelenden des konusförmigen Laufrades herangeführt, durchströmt diagonal nach außen die Laufradschaufeln und fließt dann axial in die Saugrohrkrümmer ab. Diese Bauform besitzt also Saugrohr. krümmer, welche eine gedrängte Bauart in dem erfindungsgemäß angestrebten Sinne unmöglich machen. Außerdem stellen die halbkreisförmig nach außen geschwungenen Ringflächen Teile des feststehenden Leitrades dar, wodurch der Ausbau der Laufräder umständlich ist. Bei einer anderen bekannten Aus-
    führung einer mit radialer Ein- und Aus-
    strömung arbeitenden Mehrfachturbine muß
    das Wasser nach Eintritt in das Laufrad axi
    gerichtete U-förmige Kanäle, welche du
    radial gestellte Laufradschaufeln -- gebildet
    den, bis zum Austritt aus dem Laufrad du
    strömen, wobei sich durch die unvermittel
    zweimalige Umlenkung des Wassers um je 9o° zwangsläufig Wasserwirbel bilden. Attl3erdem bedingen die langen Schaufelkanäle große Druckverluste. Wesensgleiche Nachteile zeigt auch eine weitere bekannte Bauform, bei welcher ebenfalls lange Schaufelkanäle vorgesehen sind und eine Wasserumlenkung sogar unvermittelt um i So' erfolgt. Darüber hinaus wird bei den letztgenannten Turbinen das die Laufradschatifelkanäle in axialer Richtung durchströmende Wasser an die Schaufelkrümmung im Bereich des Lattfradaustrittes unvermittelt abgelenkt, wodurch überdies noch große Stoßverluste auftreten.
  • Demgegenüber ist die erfindungsgemäß vorgeschlagene Mehrfachüberdruckwasserturbin.e von den geschilderten Nachteilen und Mängeln frei. Bei dieser handelt es sich um eine aus mindestens zwei mit radialem Wasserein- bzw. -austritt arbeitende, sowohl bezüglich der Leit-und Laufräder als auch der Gehäuse spiegelbildlich zueinander auf gemeinsamer Welle angeordneten Turbineneinheiten bestehende Überdruckwasserturbine. Erfindungsgemäß wird bei jeder Turbineneinheit das dem Leitapparat durch einen angenähert spiralig ausgebildeten Druckstutzen zugeführte Wasser, nachdem es den Leitapparat durchströmt hat, an einer im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildeten Führungsfläche der Laufradnabe schraubenlinienförmig gegen den Laufradschaufelkranz zu umgelenkt, beaufsclilagt sodann die einerseits am Umfang der Laufradnabe befestigten, andererseits mittels eines frei tragenden Ringes miteinander verbundenen Laufschaufeln bekannter Gestaltung von innen und strömt alsdann zu dein gleichfalls angenähert spiralig ausgebildeten, von annähernd zueinander parallelen Führungsflächen unterteilten Saugstutzen ab, welch letzterer ebenso wie der Druckstutzen mit Bezug aufeinander gegensätzlich derart erweitert sind, daß die Ebenen. in denen das Wasser zu- bzw. abströmt, zusammenfallen.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Mehrfachüberdruckwasserturlrine mit den Merkmalen gemäß der Erfindung in mehr oder weniger grundsätzlicher Form dargestellt. Abb. i zeigt einen Längsschnitt der Turbine, und zwar nach der in den Abb.2 und 3 angedeuteten Schnittebene 1-I. Die Abb.2 und 3 sind Gehäusequerschnitte nach den in Abb. i angedeuteten Schnittebeneci 1I-11 und 1II-III, wobei die Querschnittsdarstellung
    gemäß Abb. 2 in der Richtung des Pfeiles IV
    und die Querschnittsdarstellung nach Abb.3
    in der Richtung des Pfeiles V gesehen ist. Die
    i tb. ,l und 5 sind Gehäusequerschnitte nach
    in den Abb. 2 und 3 angedeuteten Schnitt-
    en V I-V I und V I I-V I I, wobei die Ansicht
    eser Schnitte in der Richtuni des Pfeiles
    VIII erfolgt. Die Abb. 6 und 7 zeigen schließlich Axial- und Radialschnitte durch die im vergrößerten Maßstab dargestellten Bauteile zur Bildung der Laufradeinheiten.
  • Auf der Turbinenwelle t sind eine Anzahl von Laufracleiiiheiten 2 unmittelbar nebenein ander angeordnet. Jede dieser Laufradeinheiter wird von der linken und rechten Hälfte zweier nebeneinander angeordneter Nabenkörper 3 gebildet. Der sich hierbei ergebende, zu einer Laufradeinheit gehörende Laufradkörper erhält somit spulenförmige Grundform q. (Abb. i). Die beiden Laufradkränze 5 zweier nebencinanderliegender Nabenkörper 3 sind durch eine halbkreisförmige, nach außen gewölbte Ringfläche 6 miteinander in körpermäßige Verbindung gebracht. Längs des Umfanges jedes zweiten Laufradkranzes 5 sind zu beiden Seiten die Laufradschaufeln 7 mit dem einen Ende parallel zur Welle i befestigt. Die Krümmung der Laufradschaufeln erfolgt nur in einer Richtung, wobei die Formgebung der Schaufeln durch das Arbeitsprinzip der Überdruckturbine eindeutig gegeben ist. Der andere Laufradkranz ist schaufellos und dient nur zur Führung des in das Laufrad einströmenden Wassers. Ein in der Mitte der beiden Laufradkränze 5 angeordneter Ring 8 dient zur frei tragenden Befestigung der anderen Laufradschaufelenden. Dieser Ring teilt die Laufradeinheit in zwei Teile, von welchen der eine Teil die schaufellose Einströmseite und der andere Teil die Ausströmseite bildet. Die Aufreihung der Laufradeinhesten auf der Welle erfolgt derart, daß stets zwei Eintrittsseiten bzw. zwei Austrittsseiten unmittelbar nebeneinanderliegen. Jede dieser Laufradeinheiten ist nun einer Gehäuseeinheit 9 zugeordnet, die aus zwei Hälften io und i t besteht. Grundsätzlich haben diese Gehäuseeinheiten die Form der bekannten Spiralgehäuse. Nach der inneren Gestaltung ist zwischen einer Druckgehäusehälfte und einer Sauggehäusehälfte zu unterscheiden. Beide bestehen im wesentlichen aus einer Trennwand 12, einer Verschalungswand 13 und Befestigungsflanschen 1q.. Zur Umlenkung des einströmenden Wassers besitzt die Druekgehäusehälfte io eine spiralförmige Leitwand 15. Außerdem ist in das Druckgehäuse das Leitrad eingebaut, dessen Schaufeln 16 fest oder zwecks Regulierung und Veränderung der Beaufschlagung drehbar gelagert sein können. Der Wasserströmungsverlauf ist durch die Pfeile 17 gegeben. Die Sauggehäusehälfte i i besitzt die gleiche Leitwand 15. Innerhalb der Sauggehäusehälfte sind mehrere annähernd parallel laufende Führungswände 18 vorgesehen, welche das aus der Laufradeinheit ausströmende Wasser gleichmäßig über den ganzen Sauggehäusequerschnitt zu verteilen haben. Beim Zusammenbau mehrerer solcher Gehäuseeinheiten müssen entsprechend der Anordnung der Laufradeinheiten auch wieder je zwei Druck- und je zwei Sauggehäusehälften einander zugekehrt sein (Abh. i). Zur Trennung dieser beiden Gehäusehälften einer Turbineneinheit von der benachbarten sowie zum Abschluß der äußersten Gehäuseeinheiten dienen einfache Zwischen- bzw. Abschlußwände i9. Zwei Lagerdeckel 2o schließen die seitlichen Gehäuseöffnungen ab, durch welche die Welle i mit den auf ihr aufgekeilten Laufradeinheiteneingeschoben werden kann. Die Welle ist durch Stopfbüchsen 21 nach außen geführt und ruht in entsprechenden Lagern 22. Eine am Wellenende sitzende Kupplung o.dgl. ist mit 23 bezeichnet.
  • Das Wasser wird bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Turbine aus der geradlinigen Bewegung des Zulaufes im Spiraldruckgehäuse in eine krummlinige Bewegung und mach dem Austritt aus dem Leitrad infolge der schräg gestellten Leitschaufeln in .eine kreisende Bewegung umgelenkt. Im schaufellosen Raum des Laufrades bewegt sich sodann das Wasser schraubenlinienförmig um die Nabe, worauf es die Laufradschaufeln in einer Radialebene von innen nach außen durchströmt. Nach seinem Austritt aus dem Laufrad wird das Wasser durch das Spiralsauggehäuse in die gewünschte geradlinige Bewegung zurückgeleitet. Durch Erweiterung des Gehäusezu- und -ablaufes in gegensätzlicher axialer Richtung wird erreicht, daß die Ebenen, in denen das Wasser zu- bzw. abströmt, zusammenfallen. Zu- und Ablauf können in jedem beliebigen Winkel zueinander gestellt werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Aus mindestens zwei mit radialem Wasserein- -bzw. -austritt arbeitenden, sowohl bezüglich der Leit- und Laufräder als auch der Gehäuse spiegelbildlich zueinander auf gemeinsamer Welle angeordneten Turbineneinheiten bestehende Überdruckwasserturbine, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Turbineneinheit das dem Leitapparat durch einen angenähert spiralig ausgebildeten Druckstutzen zugeführte Wasser, nachdem es den Leitapparat durchströmt hat, an einer im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildeten Führungsfläche der Laufradnabe schraubenlinienförmig gegen den Laufradschaufelkranz zu umgelenkt wird, sodann die einerseits am Umfang der Laufradnabe befestigten, andererseits mittels eines frei tragenden Ringes miteinander verbundenen Laufschaufeln bekannter Gestaltung von innen beaufschlagt und alsdann zu dem gleichfalls angenähert spiralig ausgebildeten, von annähernd zueinander parallelen Führungsflächen unterteilten Saugstutzen abströmt, welch letzterer ebenso wie der Druckstutzen mit Bezug aufeinander gegensätzlich derart erweitert sind, daß die Ebenen, in denen das Wasser zu- bzw. abströmt, zusammenfallen.
DES134830D 1938-12-03 1938-12-03 Aus mindestens zwei Turbineneinheiten bestehende UEberdruckwasserturbine Expired DE707841C (de)

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