NL8500055A

NL8500055A - Waterturbine.

Info

Publication number: NL8500055A
Application number: NL8500055A
Authority: NL
Original assignee: Jansen Venneboer B V
Priority date: 1985-01-10
Filing date: 1985-01-10
Publication date: 1986-08-01

Description

* NO 32910

Waterturbine.

De uitvinding betreft een waterturbine omvattende een schoepen-wiel met schuin staande schoepen dat is gemonteerd op een verticaal lopende as of naaf en een deze as, boven de schoepen, spiraalvormig omgevend slakkenhuis met een, met de watertoevoer te verbinden ingangs-5 opening, welk huis bij de onderkant is bevestigd aan een, de schoepen omhullend cilindrisch kanaal met een radiaal gerichte ringvormige ingang dat bij de onderkant overgaat in een diffusor voor de afvoer van het water. Een dergelijke waterturbine is algemeen bekend en wordt voornamelijk toegepast bij een betrekkelijk gering verval in de water-10 stroom.

Bij de bekende turbine van dit type, waarbij het doorstroom-oppervlak van de ingang van het slakkenhuis wezenlijk groter is dan het doorstroomoppervlak van de ingang van het cilindrische kanaal, is om de naaf, stroom opwaarts van het schoepenwiel een krans van beweegbare 15 leidschoepen aangebracht teneinde het water onder een verdere drukver-mindering naar het schoepenwiel te leiden, waarbij de stand van deze leidschoepen instelbaar is om bij een deellast toch een hoog rendement te kunnen verkrijgen. Daarbij is de diffusor uitgevoerd als een zuig-buis bestaande uit een 90° bochtstuk dat aan het ondereind van het 20 genoemde cilindrische kanaal is aangesloten en dat bij het andere eind overgaat in een in wezen horizontaal lopende buis.

De bekende turbine is, voornamelijk door de verstelbare leidschoepen, betrekkelijk ingewikkeld en vereist daarom een zorgvuldig onderhoud uitgevoerd door vakbekwame lieden, zodat deze turbine niet zo 25 geschikt is om in zogenaamde ontwikkelingsgebieden te worden toegepast, j waar geschoolde arbeidskrachten schaars zijn. Bovendien vereist de als j een zuigbuis uitgevoerde diffusor dat de turbine in het algemeen op een fundatie wordt gemonteerd of, in het bijzonder bij een zeer klein verval, dat een uitgraving in de bodem wordt uitgevoerd voor het opnemen van de 30 zuigbuis, zodat in het algemeen betrekkelijk uitgebreide en kostbare bouwkundige werken moeten worden uitgevoerd voor het opstellen van de j turbine wat in ontwikkelingsgebieden niet gewenst is.

Het doel van de uitvinding is een turbine van het genoemde type te verschaffen die geen krans van verstelbare leidschoepen heeft 35 en daardoor zeer eenvoudig van constructie is, zodat de onderhoudswerk- 8500055 ·* i

J

-2- zaamheden en eventuele reparaties door niet of weinig geschoolde werklieden kunnen worden uitgevoerd, en die praktisch zonder uitgebreide bouwkundige werken kan worden geplaatst, zodat de turbine in het bijzonder geschikt is om in ontwikkelingsgebieden te worden opgesteld.

5 Dit doel wordt bereikt doordat bij de turbine volgens de uitvinding, in de radiaal gerichte ingang van het cilindrische kanaal een krans van vaststaande leidschoepen is aangebracht, en in het slakkenhuis een verticaal op en neer beweegbaar kleporgaan, dat wordt gevormd door tenminste een eerste horizontale plaat met, de schoepen omgrijpende 10 uitsparingen, die bij de buitenomtrek is verbonden met een verticale, langs de binnenomtrek van het slakkenhuis lopende, gebogen plaat, die een zodanige hoogte heeft, dat in de laagste stand van het kleporgaan, het boveneind van deze plaat niet lager ligt dan het boveneind van de ingang van het cilindrische kanaal.

15 Bij een op deze wijze uitgevoerde turbine zijn de leid schoepen dus niet instelbaar en daarom zeer eenvoudig van constructie, terwijl slechts één beweegbaar onderdeel aanwezig is, zodat de gehele turbine veel eenvoudiger en meer betrouwbaar is dan de bekende turbine.

Bij voorkeur is aan het boeneind van de verticale, gebogen 20 plaat een tweede horizontale plaat bevestigd, waarvan de buitenomtrek langs de buitenomtrek van het slakkenhuis loopt. Hierbij wordt, wanneer bij een deellast, het kleporgaan naar beneden wordt verplaatst, in wezen de geometrie van het slakkenhuis zodanig aangepast, dat de stroming naar de vaste leidschoepen gelijkmatig blijft.

25 Weliswaar is, bij de bekende turbine, om de krans van instelbare leidschoepen een krans van vaste steunschoepen aangebracht, doch deze laatste dienen uitsluitend voor het vormen van een starre constructie waarin de instelbare leidschoepen zijn gelagerd. Deze steunschoepen hebben daarbij nog twee nadelige effecten; bij een deellas van 30 de turbine, is de stroming tegen de leidschoepen niet optimaal, en het slakkenhuis moet betrekkelijk groot zijn.

Bij een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding is het doorstroomoppervlak van de ingangsopening van het slakkenhuis tennaastebij gelijk aan het doorstroomoppervlak van het cilindrische kanaal, dat wil 35 zeggen gelijk is aan het dwarsdoorsnede-oppervlak van dit kanaal minus het dwarsdoorsnede-oppervlak van de daarin stekende as of naaf, waarbij in het ingangsdeel van het slakkenhuis een vlinderklep is aangebracht, die is uitgevoerd als een leidschoep met een naar de ingang gericht 8500055 -3- convex gebogen vlak en die in de, het ingangsdeel afsluitende stand, in de stromingsrichting gezien, schuin vanaf de binnenkant naar de buitenkant van het slakkenhuis loopt.

Bij een op deze wijze uitgevoerde turbine is dus ook geen 5 krans van instelbare leidschoepen aanwezig, doch slechts één beweegbaar onderdeel in de vorm van een, in het ingangsdeel van het slakkenhuis aangebrachte vlinderklep, als regelmiddel om bij deellast toch een hoog rendement te verkrijgen.

Op voordelige wijze kan volgens de uitvinding de diffusor 10 worden gevormd door een ringvormig, vanaf de onderkant van het genoemde cilindrische kanaal, via een gebogen deel, radiaal naar buiten gericht kanaal, zodat de turbine met diffusor in wezen direkt op de onder water gelegen bodem rustend kan worden geplaatst en geen uitgebreide bouwkundige werken behoeven te worden uitgevoerd.

15 De uitvinding wordt nader beschreven onder verwijzing naar de tekening, waarins

Figuur 1 een geplaatste waterturbine van een eerste uitvoeringsvorm volgens de uitvinding in schematische axiale doorsnede toont,

Figuur 2 een doorsnede volgens de lijn II-II in figuur 1 20 is.

Figuur 3, een tweede uitvoeringsvorm van een turbine volgens de uitvinding in schematische axiale doorsnede toont, en

Figuur 4 een doorsnede volgens de lijn IV-IV in figuur 3.

Zoals getoond in de figuren 1 en 2 is een waterturbine 1 25 op een onder water gelegen bodem 2 geplaatst, stroomafwaarts van een dam 3 waardoor een hoogteverschil tussen de waterniveaus ¢- en 5 wordt verkregen.

De waterturbine omvat een schoepenwiel 6 met schuin staande schoepen 7 dat is gemonteerd op de as 8, waarbij deze as 8 spiraalvormig 30 wordt omgeven door een slakkenhuis 9 met een ingangsopening 10. De ingangs- opening 10 van het slakkenhuis is verbonden met een watertoevoerkanaal j 11 dat door de dam 3 loopt. De onderkant van het slakkenhuis 9 is j bevestigd aan een cilindrisch kanaal 12 dat de schoepen 7 omhult, waarbij | het doorstroomoppervlak van dit cilindrische kanaal boven het schoepenwiel j 35 6 tennaastebij gelijk is aan het doorstroomoppervlak van de ingangs- j

opening 10 van het slakkenhuis. J

Aan de onderkant van het cilindrische kanaal 12 sluit een ringvormig, radiaal naar buiten gebogen kanaal 13 aan dat bij de binnenkant wordt begrensd door een verlening 14- van de as 8 dat ongeveer de ¢-0 vorm van een hyperbololde heeft. Het kanaal 13 gaat over in een radiaal i 8500055 -4- naar buiten gericht ringvormig kanaal 15 dat uitmondt in een uitstroom-bak 16. Zoals getoond in figuur 1 rust de gehele waterturbine 1 met de door de delen 13 en 15 gevormde radiale diffusor op de onder water gelegen bodem 2, waarbij slechts een eenvoudige ondersteuningsconstructie 17 aanwezig behoeft te zijn.

5 Zoals getoond in figuur 2 is in het ingangsdeel van het slakkenhuis 9 een vlinderklep 18 aangebracht die om de as 19 kan zwaaien,

In de getoonde, het ingangsdeel van het slakkenhuis afsluitende stand van de klep 18, loopt deze klep in de stromingsrichting gezien schuin vanaf de binnenkant naar de buitenkant van het slakkenhuis 9. De klep 10 18 is uitgevoerd als een leidschoep met een naar de ingang 10 gericht convex gebogen vlak 18'.

In figuur 1 zijn verder nog schematisch aangegeven een generator 20 die met tussenkomst van de.tandwielkast 21 door het schoepen-wiel 6 wordt aangedreven.

15 Bij de in de figuren 3 en 4 getoonde uitvoeringsvorm van een waterturbine volgens de uitvinding zijn de onderdelen die overeenkomen met die van de in de figuren 1 en 2 getoonde uitvoeringsvorm voorzien van hetzelfde verwijzingscijfer echter met toevoeging van een accentteken.

Bij deze uitvoeringsvorm is een krans van vaststaande leid-20 schoepen 22 in de radiaal gerichte ingang van het cilindrische kanaal 12' aangebracht. Verder is in het slakkenhuis 9' een op en neer beweegbaar kleporgaan 23 aangebracht, dat wordt gevormd door een eerste horizontale plaat 24, die is voorzien van de leidschoepen 22 omgrijpende uitsparingen 25, een, langs de buitenomtrek van de plaat 24 daarmee verbonden verticale, 25 volgens de binnenomtrek van het slakkenhuis gebogen plaat 26, en een met de bovenkant van de plaat 26 verbonden tweede horizontale plaat 27.

Het gehele kleporgaan 23 wordt door de pennen 28 geleid, waarbij ten minste één van deze pennen is gekoppeld met niet getoonde middelen voor het op en neer bewegen van het kleporgaan 23.

•30 In de met getrokken lijnen getoonde stand, bevindt zich het kleporgaan 26 in de open stand. Door het kleporgaan naar beneden te bewegen tot bijvoorbeeld de met een stippellijn getoonde stand wordt zowel de doortocht in het slakkenhuis als door de leidschoepen 22 verkleind. De aanstroomhoek van de schoepen 7 zal daardoor zodanig 35 veranderen, dat de volumestroom kleiner wordt, terwijl het rendement hoog blijft.

De tweede horizontale plaat 27 kan eventueel worden weggelaten, zodat bij het naar beneden bewegen van het kleporgaan 23 alleen de doortocht door de leidschoepen 22 zal worden verkleind.

8500055

Claims

1. Waterturbine omvattende een schoepenwiel met schuin staande schoepen dat is gemonteerd op een verticaal lopende as of naaf, en een deze as, boven de schoepen, spiraalvormig omgevend slakkenhuis met een, met de watertoevoer te verbinden ingangsopening, welk huis bij de 5 onderkant is bevestigd aan een, de schoepen omhullend cilindrisch kanaal met een radiaal gerichte ringvormige ingang dat bij de onderkant overgaat in een diffusor voor de afvoer van het water, met het kenmerk, dat in de radiaal gerichte ingang van het cilindrische kanaal een krans van vaststaande leidschoepen is aangebracht, en in het slakken-10 huis een verticaal op en neer beweegbaar kleporgaan, dat wordt gevormd door ten minste een eerste horizontale plaat met, de leidschoepen omgrijpende uitsparingen, die bij de buitenomtrek is verbonden met een verticale, langs de binnenomtrek van het slakkenhuis lopende gebogen plaat, die een zodanige hoogte heeft dat in de laagste stand van het klep-15 orgaan, het boveneind van deze plaat niet lager ligt dan het boveneind van de ingang van het cilindrische kanaal.

2. Waterturbine volgens conclusie l,met het kenmerk, dat aan het boveneind van de verticale gebogen plaat een tweede * horizontale plaat is bevestigd, waarvan de buitenomtrek langs de buiten- i 20 omtrek van het slakkenhuis loopt.

3. Waterturbine omvattende een schoepenwiel met schuin staande schoepen dat is gemonteerd op een verticaal lopende as of naaf, en een deze as, boven de schoepen, spiraalvormig omgevend slakkenhuis ; met een, met de watertoevoer te verbinden ingangsopening, welke huis 25 bij de onderkant is bevestigd aan een, de schoepen omhullend cilindrisch kanaal met een radiaal gerichte ringvormige ingang dat bij de onderkant overgaat in een diffusor voor de afvoer van het water, met het kenmerk, dat het doorstroomoppervlak van de ingangsopening van het slakkenhuis tennaastebij gelijk is aan het doorstroomoppervlak van 30 het cilindrische kanaal dat wil zeggen gelijk is aan het dwarsdoorsnede-oppervlak van dit kanaal minus het dwarsdoorsnede-oppervlak van de daarin stekende as of naaf, en in het ingangsdeel van het slakkenhuis een vlinderklep is aangebracht die is uitgevoerd als een leidschoep met een naar de ingang gericht convex gebogen vlak en die in de, het 35 ingangsdeel afsluitende stand, in de stromingsrichting gezien, schuin 8500055 -6- V* vanaf de binnenkant naar de buitenkant van het slakkenhuis loopt.

4·. Waterturbine volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de diffusor wordt gevormd door een ringvormig, vanaf de onderkant van het genoemde kanaal, via een gebogen deel radiaal naar 5 buiten gericht kanaal. # 8500055