DE967340C

DE967340C - Wasserturbine mit radialer Ein- und Ausstroemung am Laufradumfang

Info

Publication number: DE967340C
Application number: DEP8335A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Josef Mickl
Original assignee: Porsche Konstruktionen GmbH and Co KG
Current assignee: Porsche Konstruktionen GmbH and Co KG
Priority date: 1952-05-23
Filing date: 1952-09-12
Publication date: 1957-10-31
Also published as: DE954589C

Description

Wasserturbine mit radialer Ein- und Ausströmung am Laufradumfang Die Erfindung bezieht sich auf eine Wasserturbine mit radialer Ein- und Ausströmung am Laufradumfang und, freier Durchströmung des Radinneren (Durchströmturbine) und mit einer Düse, die mehrere Laufradzellen gleichzeitig so beaufsehlagt, daß das Wasser dem Laufrad im wesentlichen in Evolventenbahn unter einem Beaufschlagungswinkel zugeführt wird, der durch das aus Größe der Eintrittsgeschwindigkeit, der Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades und: dem vorgegebenenSchaufeleintrittswinkel sichergebende Eintrittsdreieck für stoßfreien Eintritt bestimmt ist, wobei der Zentriwinkel des in Umfangsrichtung des Laufrades sich erstreckenden theoretischen Beaufschlagungsbogens durch die in radialer Richtung gemessene Düsenweite und den Beaufschlagungswinkel nach der Formel »q9 bestimmt ist.
B ei Turbinen dieser Art hat man die zum Ende des Beaufschlagungsbogens führende Düsenwand entsprechend dem durch Eintrittsgeschwindigkeit, Umfangsgeschwindigkeit und Schaufeleintrittswinkel bestimmten Eintrittsdreieck und- unter Vernachlässsgung der endlichen Stärke der Schaufeln des Laufrades im wesentlichen nach einer Kreisevol@ vente geformt, wobei sich eine theoretische Länge des Beaufschlagungsbogens durch die' Evolventenkonstruktion ergab.
Nun aber verringern die unter dem Beaufschlagungsbogen. liegenden und diesen durchlaufenden Laufradschaüfeln mit endlicher Stärke den Querschnitt der durchströmten. Radzellen und, lässen das aus der Düse strömende Wasser nicht im vollen Maße durch, wodurch eine dem Freistrahlprinzip widersprechende Drucksteigerung im Düsenstrahl bzw. im Spalt zwischen Düse und Laufrad auftritt. Dieser Staudruck im Spalt verursacht erhebliche Spaltverluste.
Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß der theoretische Beaufschlagungsbogen über sein Ende hinaus um die Summe der auf den Laufradumfang bezogenen Schaufelstärken der in den Bereich des BeaufschlagungsbogenG fallenden Zahl der Laufradschaufeln verlängert und -die äußere Düsenwand in Abweichung von der theoretischen. Evolvente, . aber in Evolventenform zum Ende des verlängerten Beaufschlagungsbogens geführt ist.
In der Zeichnung ist ein Querschnitt durch die erfindungsgemäße Einlaufdüse einer Durchströmturbine mit einem Teil des Laufrades dargestellt.
In der Zeichnung isst die die lichte Weite d aufweisende Düse mit r, das den Radius R und die Winkelgeschwindigkeit co besitzende Laufrad mit 2 und eine der Schaufeln desselben mit 3 bezeichnet. Die Stärke dieser Laufschaufeln ist jeweils s, auf den Umfang des Laufrades :2 bezogen. s'. Das Eintrittsdreieck ist durch. die Absolutgeschwindigkeit c, die Umfangsgeschwindigkeit u und den. Schaufe,I-eintri,ttswinkel ß:, gegeben. Wäre die Düse z in bekannter Weise geformt, so stellte die dünn gezeichnete Düsenwean.d q. @eirLe unter Berücksichtigung der Düsenweite d und des Eintrittsdreieckes c, u, ,B1 bzw. a1 entwickelte Evolvente dar, die den. Beaufschlagungswinkel a1, den. diesem entsprechenden BeaufschlagungsWgen R - 99 mit dem zugehörigen Zentriwinkel 99 und dessen Ende E festlegt.
Als Konstruktionsgrundlage sind gewöhnlich die Wassermengen, Q, das Gefälle H und die Drehzahm der Turbine gegeben, so daß die Absolutgeschwindigkeät c des Wassers am Austritt aus der Düse und damit auch die Düsenweite d festlegen. Der Grundkreis, der Evolvente ergibt sich aus &O = R sin a1. Gemäß der Zeichnung und der Gesetzmäßigkeit der Evolvente entspricht der Bogen B C des Evolventengrundkreises .der lichten Weite d der Düse. Da weiter die Dreiecke E O B und .f1 D C deckungsgleich sind, so muß sein B O : B C = E O : E A oder 9 : d = R - 99. Daraus. ergibt sich der theoretische Beaufsch.lagungsbogen Da in dem gezeigten Ausführungsbeispiel innerhalb des theoretischen Beaufschlagungsbogens R - cp drei Schaufeln des Laufrades liegen., ist der freie Querschnitt für ,das Durchströmen des Wassers durch das Laufrad 2 um diese Schaufelstärken vermindert. Es wurde deshalb gemäß der Erfindung der theoretische Beaufschlagungsbogen R - p um die Summe der auf den Laufradumfang bezogenen Schaufelstärken s' vergrößert- Die äußere Wand q' der Düse z ist hierbei kontinuierlich bis zum neuen Ende E' Zles vergrößerten @Beaufschlagungsbogens R - q' verlängert, wodurch gleichzeitig den Strömungsverhältnissen des Wassers Rechnung getragen wird.

Claims

PATENTANSPRUCH: Wasserturbine mit radialer Ein- und Ausströmung am Latufradumfang und freier Durchströmung des Radinneren (Dürchströmturbine) und, mit einer Düse, die mehrere Laufrad'zellen gleichzeitig so beaufschlagt, daß das Wasser dem Laufrad im wesentlichen in Evolventembahn unter einem Beaufschlagungswinkel (a1) zugeführt wird, der durch das aus Richtung und Größe der Eintrittsgeschwindigkeit (c), der Umfangsgeschwindligkeit (u) des Laufrades und dem vorgegebenen Schaufeleintrittswinkel (i31) sich -ergebende Eintrittsdreieck für stoßfreien Eintritt bestimmt ist, wobei der Zentriwirnkel (g» des in Umfangsrichtung des Laufrades vom Durchmesser ?_R sich erstreckenden theoretischen Beaufschlagungsbogens (R - gq) durch die in radialer Richtung gemessene Düsenweite (d) und; den Beaufschlagungswinkel (a1) nach der Formel bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der theoretische Beaufschlagungsbogen (R - 99) über sein Ende (E) hinaus um die Summe der auf den Laufradumfang bezogenen Schaufelstärken (s') der in den Bereich des Beaufschlagüngsbogens fallenden Zahl der Laufradschaufeln (3) verlängert und die äußere Düsenwand (q') in Abweichung von der theoretischen Evolvente, aber in Evolventenform zum Ende (E') des verlängerten Beaufschlagungsbbgens (R - #g') geführt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 428:297, 450 526, 7078391.