NO309588B1 - Nozzle device for a free-jet water turbine - Google Patents

Nozzle device for a free-jet water turbine Download PDF

Info

Publication number
NO309588B1
NO309588B1 NO971894A NO971894A NO309588B1 NO 309588 B1 NO309588 B1 NO 309588B1 NO 971894 A NO971894 A NO 971894A NO 971894 A NO971894 A NO 971894A NO 309588 B1 NO309588 B1 NO 309588B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
nozzle
turbine according
injection nozzles
nozzle group
turbine
Prior art date
Application number
NO971894A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO971894L (en
NO971894D0 (en
Inventor
Lothar Geppert
Original Assignee
Sulzer Hydro Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sulzer Hydro Ag filed Critical Sulzer Hydro Ag
Publication of NO971894L publication Critical patent/NO971894L/en
Publication of NO971894D0 publication Critical patent/NO971894D0/en
Publication of NO309588B1 publication Critical patent/NO309588B1/en

Links

Classifications

    • 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
    • F03B1/00Engines of impulse type, i.e. turbines with jets of high-velocity liquid impinging on blades or like rotors, e.g. Pelton wheels; Parts or details peculiar thereto
    • F03B1/04Nozzles; Nozzle-carrying members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/02Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
    • F01D1/026Impact turbines with buckets, i.e. impulse turbines, e.g. Pelton turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/18Final actuators arranged in stator parts varying effective number of nozzles or guide conduits, e.g. sequentially operable valves for steam turbines
    • 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)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)

Abstract

The invention relates to an open-jet water turbine for powers of over 1kW, especially a Pelton turbine, with a bowl wheel and a plurality of injection nozzles (4, 5) arranged at its periphery and mutually staggered by an angle alpha . Such installations are usually designed with an angle of stagger alpha = 90 DEG because the efficiency falls as the angle of stagger is reduced. Contrary to accepted opinion, however, the efficiency increases once more of the angle of stagger is even smaller than 45 DEG and a flat efficiency curve with high efficiencies over a wide range of load is obtained. In addition, a higher injection can be attained, leading to lower investment costs for a given power.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en vanndrevet peltonturbin for effekter over 1 kW, ifølge kravinnledningen. The present invention relates to a water-driven pelton turbine for outputs above 1 kW, according to the preamble.

FristrMevannturbiner er som regel koblet til en elektrisk generator for å lage strøm, hvor turbinakselen og generatorakselen er forbundet med hverandre. Dvs ved en fristråleturbin kan turbinhjulet sitte på generatorakselen og mens det henger fritt i luften løpe rundt i et hus. Det blir alt etter gjennomstrømningsmengden påtrykt tangensialt fra 1 til 6 dyser med vannet fra en trykkrørledning med en midlere strålesirkeldiameter Ds. De regulerbare nåledysene er plassert jevnt forskjøvet rundt yttersiden, dvs forskyvningsvinkelen til dysene til f. eks. en 4-dysers anordning blir praktisk talt alltid 90°. Midtlinjen til dysen ligger i planet til det aksielle turbinhjulsenteret, slik at vannstrålen løper likt fordelt i begge skålene til et par og blir avbøyd likt fordelt til begge sider med nesten 180° (J. Raabe: "Hydraulische Maschinen und Anlagen", VDI Verlag, 2. Auflage, Dusseldorf 1989, s. 453 ff.). For å utføre generatoren liten, må omdreiningstallet til turbinen være høyest mulig. Ved gitt vann-strålehastighet kan man bare oppnå dette med en liten turbindiameter. For å holde diameteren til fristråletuibinen relativt liten, utfører man turbinen fra en bestemt gjennomstrømningsmengde, hhv fra et spesifikt omdreiningstall nq = 10 med et 2-dysers innsprøytriingsanlegg (nq = n Q1/2/H<3/4>, se J. Raabe: "Hydraulische Maschinen und Anlagen", VDI Verlag, 2. Auflage, Dusseldorf 1989, s. 184 og s. 278). Akselen til generatoren er her vanligvis liggende. For å bearbeide enda støne vannmengder blir i til-legg et andre løpehjul med et 2-dysers innsprøytningsanlegg montert på den samme akselen (se f.eks. Achenseekraftwerk der TIWAG, Tirol). Bare ved meget store anlegg og minst 4 innsprøytningsdyser går man over til teknisk kostbare men strøm-ningsgunstige stående generatoraksler (se f.eks Kraftwerk Silz der TIWAG, Tirol). Free current water turbines are usually connected to an electric generator to create electricity, where the turbine shaft and the generator shaft are connected to each other. In other words, with a free-jet turbine, the turbine wheel can sit on the generator shaft and, while hanging freely in the air, run around a house. Depending on the amount of flow, from 1 to 6 nozzles are applied tangentially with the water from a pressure pipeline with a mean jet circle diameter Ds. The adjustable needle nozzles are placed evenly offset around the outside, i.e. the offset angle of the nozzles to e.g. a 4-nozzle device is practically always 90°. The center line of the nozzle lies in the plane of the axial turbine wheel center, so that the water jet runs equally distributed in both bowls of a pair and is deflected equally distributed to both sides by almost 180° (J. Raabe: "Hydraulische Maschinen und Anlagen", VDI Verlag, 2. Auflage, Dusseldorf 1989, pp. 453 ff.). To make the generator small, the speed of the turbine must be as high as possible. At a given water jet velocity, this can only be achieved with a small turbine diameter. In order to keep the diameter of the free-jet turbine relatively small, the turbine is made from a specific flow rate, i.e. from a specific number of revolutions nq = 10 with a 2-nozzle injection system (nq = n Q1/2/H<3/4>, see J. Raabe : "Hydraulische Maschinen und Anlagen", VDI Verlag, 2nd Auflage, Dusseldorf 1989, p. 184 and p. 278). The shaft of the generator is usually lying here. In order to process even larger amounts of water, a second impeller with a 2-nozzle injection system is additionally mounted on the same axle (see e.g. Achenseekraftwerk der TIWAG, Tirol). Only for very large plants and at least 4 injection nozzles do you switch to technically expensive but flow-favorable vertical generator shafts (see, for example, Kraftwerk Silz in TIWAG, Tirol).

Oppfinnelsen har til oppgave å forbedre bruksområdet for tuibinløpehjulet. Denne oppgaven blir løst ved at det mellom innsprøytningsdysene i det minste en forslcyvningsvinkel a blant dem som er 44° eller mindre. The invention has the task of improving the area of use for the tube inlet wheel. This task is solved in that between the injection nozzles there is at least one forslcyvning angle a among them which is 44° or less.

Ifølge teknikkens stand gjelder den antagelsen at vannet fra to mnsprøytningsdyser ikke må forstyrre hverandre. Dette gjelder erfaringsmessig for eksisterende 6-dysers turbiner, hvor forskyvningsvinkelen for strålene er konstant 60°. Virkningsgraden er her ikke optimal, da restvannet fra den foregående strålen treffer vannet fra den etterfølgende strålen under en vinkel på 60° og avbøyer den relativt mye. Det var derfor lærdommen hittil, som var fundert på forsøk, at i det man går ut fra en forskyvnings vinkel a på 90° med en reduksjon av forskyvningsvinkelen blir også virkningsgradene dårligere. According to the state of the art, the assumption applies that the water from two spray nozzles must not interfere with each other. Based on experience, this applies to existing 6-nozzle turbines, where the offset angle for the jets is a constant 60°. The efficiency is not optimal here, as the residual water from the previous jet hits the water from the following jet at an angle of 60° and deflects it relatively much. It was therefore the lesson so far, which was based on experiments, that if you start from a displacement angle a of 90° with a reduction of the displacement angle, the efficiency also becomes worse.

Oppfinnelsen viser nå at ved en fortsatt forminskning av forslcyvningsvinkelen a inntreffer det ingen stadig reduksjon av virkningsgraden, men tvert i mot at virkningsgraden etter reduksjon under en viss forskyvningsvinkel a igjen stiger til høye verdier. Forklaringen på dette ligger i at strålene ved forskyviimgsvinkler a som stadig blir mindre, til slutt forenes til en slags spiralsuømning med radialkomponenter, omtrent som i spiralhuset til en francisturbin. Tapene ved den gjensidige stråleavledningen blir mindre. Samtidig kan det pr. skål oppnås et høyere påtrykk beheftet med mindre tap. The invention now shows that with a continued reduction of the displacement angle a, there is no constant reduction of the efficiency, but on the contrary that the efficiency after reduction below a certain displacement angle a again rises to high values. The explanation for this lies in the fact that the jets at displacement angles a, which keep getting smaller, finally unite into a kind of spiral seam with radial components, much like in the spiral housing of a Francis turbine. The losses due to the mutual beam deflection become smaller. At the same time, per bowl, a higher pressure is achieved with less loss.

De foran beskrevne fordeler oppnås med turbinen ifølge foreliggende oppfinnelse slik den er definert med de i kravene anførte trekk. The advantages described above are achieved with the turbine according to the present invention as defined by the features stated in the claims.

Det er fordelaktig å sammenfatte flere innsprøytningsdyser til en dysegruppe med Uten forskyvningsvinkel a, hvorved en økning av virkningsgraden begynner allerede ved forskyvnings vinkl er på 38° og mindre, mens et optimum kan Ugge mellom 29° og 20°, eksempelvis 27°. Dysegruppen i og for seg øker levetiden til turbinen, da turbinskålene ikke lenger er utsatt for en belastningsforandring pr. dyse, men bare pr. dysegruppe. Tretthetsbrudd inntrer derfor sjeldnere. It is advantageous to combine several injection nozzles into a nozzle group with No offset angle a, whereby an increase in efficiency already begins at an offset angle of 38° and less, while an optimum can be between 29° and 20°, for example 27°. The nozzle group in and of itself increases the lifetime of the turbine, as the turbine bowls are no longer exposed to a load change per nozzle, but only per nozzle group. Fatigue fractures therefore occur less frequently.

En annen fordel er det lavere støynivået. Den spesielt støyende innskjæringen til vannstrålen med det fremste inngangssnittet til en tom skål foregår nå bare en gang pr. dysegruppe og ikke lenger ved hver dyse. Flere slike dysegrupper kan fordeles slik på yttersiden at radialkreftene i turbinlagringen for det meste oppheves. Another advantage is the lower noise level. The especially noisy cutting of the water jet with the foremost entry cut into an empty bowl now only takes place once per nozzle group and no longer at each nozzle. Several such nozzle groups can be distributed on the outside in such a way that the radial forces in the turbine bearing are mostly canceled out.

Anordningen som angår oppfinnelsen tillater et høyt vannpåtrykk på turbinen, da det med den lille forskyvnings vinkelen kan være fordelt opp til 12 innsprøytningsdyser rundt på yttersiden av turbinen, hvorved akselen da måtte være plassert loddrett. Spesielt med sterkt varierende vannmengder ville fristrålehjulet med innsprøytningsanlegget ifølge denne oppfinnelsen fortrenge langsomtgående francisturbiner til et spesifikt turtall på omkring nq =35. The device relating to the invention allows a high water pressure on the turbine, as with the small offset angle, up to 12 injection nozzles can be distributed around the outside of the turbine, whereby the shaft then has to be positioned vertically. Especially with highly varying amounts of water, the free-jet wheel with the injection system according to this invention would displace slow-moving Francis turbines to a specific speed of around nq =35.

Ved målrettet til- og frakobling av berørte ytre innsprøytningsdysene i en dysegruppe forløper virkningsgraden nesten over hele området til vannvariasjonen ved en dysses drift, dvs fra 1/4 av vannmengden ved full belastning med fire dyser til full belastning som en meget flat kurve med høy maksimalverdi. By purposefully connecting and disconnecting the affected external injection nozzles in a nozzle group, the efficiency proceeds almost over the entire range of the water variation during one nozzle's operation, i.e. from 1/4 of the water quantity at full load with four nozzles to full load as a very flat curve with a high maximum value .

En annen fordel er den bygningsmessige forenkhngen for vanntilførselen og strålebryteren. Tilførselsrørene er kortere og krumningene er svakere, hvorved dysevkkningsgraden forbedrer seg. Plassbehovet til innsprøytningsanlegget blir vesentlig redusert og mekanismen til dysereguleringen er like ved. Another advantage is the structural simplification for the water supply and the jet switch. The supply pipes are shorter and the curvatures are weaker, whereby the degree of nozzle deflection is improved. The space required for the injection system is significantly reduced and the mechanism for the nozzle regulation is close at hand.

Det høye vannpåtrykket gjør det mulig med et turbinhjul å produsere vesentlig høyere ytelser. Investeringene ved byggingen blir derfor i turbinstørrelse, plassbehov og vanntilførsel mindre i forhold til ytelsen. The high water pressure makes it possible with a turbine wheel to produce significantly higher outputs. The investments during construction are therefore smaller in terms of turbine size, space requirements and water supply in relation to performance.

Istedenfor et vanlig 2-hjuls anlegg med hver 2 innsprøytningsdyser for området riq = 14 til 20 kan det, uten kostbare ringledninger og stående aksel bygges et etthjuls anlegg med 4 innsprøytningsdyser. Turbinen kan med bevaring av en billig liggende akselanordning mates av opptil 6 innsprøytningsdyser. Det oppstår ingen ytterligere ventilasjonstap eller lagerfriksjonstap med et andre løpehjul. Den bygningsmessig forenklingen ble nevnt ovenfor. Instead of a normal 2-wheel plant with 2 injection nozzles each for the range riq = 14 to 20, a single-wheel plant with 4 injection nozzles can be built without expensive ring lines and a standing axle. The turbine can be fed by up to 6 injection nozzles, with the preservation of an inexpensive horizontal shaft arrangement. No additional ventilation losses or bearing friction losses occur with a second impeller. The structural simplification was mentioned above.

Ved et tidligere to-dysers anlegg med vannrett aksel ligger rørbuene til vanntilførselen for det meste ikke i et plan, hvorved vannet blir satt i rotasjon. Dette velkjente problemet fører til forstøvning av fristrålen ved sentripetalkrefter og dermed til en reduksjon av virkningsgraden. Ved dysegruppen som angår oppfinnelsen bortfaller den sterke krumningen fra den første til de andre dysene. Dessuten er forstøvningen til strålen mindre, da rørkrumningen pga det lille byggerommet for det meste lar seg utføre i et plan. In an earlier two-nozzle system with a horizontal shaft, the pipe bends for the water supply mostly do not lie in a plane, whereby the water is set in rotation. This well-known problem leads to atomization of the free jet by centripetal forces and thus to a reduction of the efficiency. In the nozzle group that relates to the invention, the strong curvature from the first to the second nozzles disappears. In addition, the atomization of the jet is smaller, as the pipe curvature due to the small construction space can mostly be carried out in a plane.

I det følgende blir oppfinnelsen beskrevet ved hjelp av utformingseksempler. Her viser figur 1 skjematisk et turbinløpehjul som er påtrykt fra en 4-dysers dysegruppe hvor forskyvningsvinkelen a = 27°, figur 2 skjematisk den tilstrammende vannmengden QB for en skål ved en omdreining U på 360° og det tidligere påtrykket ved et 4-dysers anlegg med en forskyvningsvinkel a = 90°, og figur 3 skjematisk den tilstrammende vannmengden QB for en skål med en omdreining U på 360° og påtrykk fra en 4-dysers dysegruppe, hvor forskyvningsvinkelen a = 27°. In the following, the invention is described using design examples. Here, figure 1 schematically shows a turbine impeller which is pressurized from a 4-nozzle nozzle group where the displacement angle a = 27°, figure 2 schematically shows the tightening amount of water QB for a bowl at a revolution U of 360° and the previous pressure from a 4-nozzle system with an offset angle a = 90°, and Figure 3 schematically shows the tightening amount of water QB for a bowl with a revolution U of 360° and pressure from a 4-nozzle nozzle group, where the offset angle a = 27°.

Søknadsgjenstanden vil bli forklart ved hjelp av en 4-dysers turbin. The application subject will be explained using a 4-nozzle turbine.

Vanligvis er forslcyvningsvinkelen til 4 innsprøytningsdyser konstant a = 90°. Hver skål på turbinen fylles og tømmes 4 ganger for hver omdreining av hjulet (= 360°, figur 2). Med anordningen som angår oppfinnelsen kommer innsprøytningsdysene i en dysegruppe så tett etter hverandre, at skålen ved inngrep i den første vannstrålen først fylles, for deretter straks å bli påtrykt av den neste innsprøytningsdysen når skålen tømmes for vannet fr a den første innsprøytningsdysen (figur 3). Forskyvningsvinkelen a til dysemidtlinjen blir valgt slik at konturkurven for det samlede vannpåtrykket viser en mest mulig konstant øvre del. Dette blir oppnådd ved a = 30°. Usually, the angle of inclination of 4 injection nozzles is constant a = 90°. Each bowl on the turbine is filled and emptied 4 times for each revolution of the wheel (= 360°, figure 2). With the device relating to the invention, the injection nozzles in a nozzle group come so close to each other that the bowl is first filled when the first water jet engages, and then immediately pressured by the next injection nozzle when the bowl is emptied of the water from the first injection nozzle (figure 3) . The offset angle a to the nozzle center line is chosen so that the contour curve for the total water pressure shows a most constant upper part. This is achieved at a = 30°.

Når alle 4 dysene følger like etter hverandre stiger vannmengden i turbinskålene altså bare en gang for hver omdreining av hjulet og synker også bare en gang etter den fjerde dysestrålen. When all 4 nozzles follow one another, the amount of water in the turbine bowls rises only once for each revolution of the wheel and also only drops once after the fourth nozzle jet.

Dersom det ved anordningen av dysene i en eneste dysegruppe opptrer for høye bøyemomenter i akselen så kan man også fordele flere dysegrupper jevnt rundt på yttersiden. Det følger da en økning og en reduksjon av vannmengden for hver dysegruppe. If the arrangement of the nozzles in a single nozzle group results in excessively high bending moments in the shaft, several nozzle groups can also be distributed evenly around the outside. There then follows an increase and a decrease in the amount of water for each nozzle group.

I området omkring det maksimale skålpåtrykket arbeider turbinen med den beste virkningsgraden, da den hydrauliske radien til strålen rh da er størst (rtl = vannets tverrsnittsflate/fiiksjonsflateomkiets; se "Hiitte, des Ingenieurs Taschenbuch", Verlag von Wilhelm Ernst & Sohn, 27. opplag, Berlin 1941, s. 472 eller J. Raabe, "Hydraulische Maschinen und Anlagen", VDI Verlage, 2. opplag, Dusseldorf 1989, s. 808). Det hydrauliske tapet ved friksjon og virveldannelse i skålen er da minst i forhold til impulskraften til vannet. De små vannmengdene ved inntaket (E) og utløpet (A) til strålen fra skålen (skraverte flater (E) og (A) i figur 2) blir med dårligere virkningsgrad forandret, da strålen da er utvidet flatt over skålen. Dens impulskraft er liten i forhold til friksjonsflaten. In the area around the maximum bowl pressure, the turbine works with the best degree of efficiency, as the hydraulic radius of the jet rh is then the largest (rtl = water's cross-sectional area/fiction surface area; see "Hiitte, des Ingenieurs Taschenbuch", Verlag von Wilhelm Ernst & Sohn, 27th edition , Berlin 1941, p. 472 or J. Raabe, "Hydraulische Maschinen und Anlagen", VDI Verlage, 2nd edition, Dusseldorf 1989, p. 808). The hydraulic loss due to friction and vortex formation in the bowl is then the smallest in relation to the impulse force of the water. The small amounts of water at the inlet (E) and outlet (A) of the jet from the bowl (shaded surfaces (E) and (A) in figure 2) are changed with a lower degree of efficiency, as the jet is then extended flat over the bowl. Its impulse force is small compared to the friction surface.

Disse begynnelses- og sluttområdene hvor virkningsgraden er dårlig forekommer med den vanlige dyseanordningen en gang pr dyse (i eksemplet i figur 2 nøyaktig åtte ganger), men med dyseanordningen som angår oppfinnelsen bare en gang for hver dysegruppe (2 skraverte flater (E) og (A) i figur 3). These beginning and end areas where the degree of efficiency is poor occur with the usual nozzle arrangement once per nozzle (in the example in Figure 2 exactly eight times), but with the nozzle arrangement relating to the invention only once for each nozzle group (2 shaded surfaces (E) and ( A) in figure 3).

Samlingen av strålene som angår oppfinnelsen vises i vannmengdediagrammet (figur 3) en konstant overkurve, som betyr at skovlene bearbeider den største vannmengden med den beste virkningsgraden. Dette bevirker en forbedring av den hydrauliske virkningsgraden til turbinen. The collection of the jets relating to the invention is shown in the water quantity diagram (figure 3) as a constant upper curve, which means that the vanes process the largest quantity of water with the best degree of efficiency. This causes an improvement in the hydraulic efficiency of the turbine.

Som innsprøytningsdyse blir det anvendt en vanlig nåledyse. Dysemidtlinjen tangerer den vanlige strålesirkeldiameteren til turbinen Ds, (dvs på turbinen skal det ikke utføres noen forandringer). Tilledningsrøret 6 til hver dysegruppe består nå av en eneste krum rørende 8, som smalner av i sttømretningen. De enkelte dysehalsene blir som vanlig sveiset på dette rørstykket. På en turbin med et spesifikt omdreiningstall pr. dyse på nqo = 3 (langsomtgående) ligger den optimale dysefor-skyvningsvinkelen ifølge denne oppfinnelsen på a = 1<9>° (<nq>D<=> n Qd<1/2> / H<374>, hvor Qd er gjennomstrømningen pr. dyse, se J. Raabe, "Hydraulische Maschinen und Anlagen", VDI Verlage, 2. opplag, Dusseldorf 1989, s. 292). For n^ = 7 ville a = 27°, og for rv = 11 ville a = 35° være den optimale forskyvningsvinkelen. Andre vinkler lar seg for hvert spesifikt omdreiningstall av dette interpolere. An ordinary needle nozzle is used as the injection nozzle. The nozzle center line is tangent to the normal jet circle diameter of the turbine Ds, (ie no changes are to be made on the turbine). The supply pipe 6 to each nozzle group now consists of a single curved pipe 8, which tapers in the discharge direction. As usual, the individual nozzle necks are welded to this piece of pipe. On a turbine with a specific number of revolutions per nozzle of nqo = 3 (slow moving), the optimal nozzle displacement angle according to this invention is a = 1<9>° (<nq>D<=> n Qd<1/2> / H<374>, where Qd is the flow per nozzle, see J. Raabe, "Hydraulische Maschinen und Anlagen", VDI Verlage, 2nd edition, Dusseldorf 1989, p. 292). For n^ = 7, a = 27°, and for rv = 11, a = 35° would be the optimal displacement angle. Other angles can be interpolated for each specific number of revolutions.

Figur 1 viser et eksempel på anordningen av innsprøytningsdysene. Turbinen har et spesifikt omdreiningstall på n^ = 14. En turbin har erfaringsmessig den beste virkningsgraden når n^ = 7 omtrent. Av formelen nq = (iD iR)<1/2> nq0 (med iD = antall dyser og iR = antall hjul) blir det en gunstig anordning når man velger iD = 4 og iR = 1. Denne 4-dysers, etthjuls anordningen blir konstruert med en dyseforskyvningsvinkel på a = 27° som angår oppfinnelsen. Figure 1 shows an example of the arrangement of the injection nozzles. The turbine has a specific number of revolutions of n^ = 14. According to experience, a turbine has the best degree of efficiency when n^ = 7 approximately. From the formula nq = (iD iR)<1/2> nq0 (with iD = number of nozzles and iR = number of wheels) it becomes a favorable device when one chooses iD = 4 and iR = 1. This 4-nozzle, one-wheel device becomes constructed with a nozzle offset angle of a = 27° which relates to the invention.

Claims (10)

1. Vanndrevet peltonturbin for effekter over 1 kW, med et skovlhju 1 (2) som har minst tre ganger så mange innsprøytningsdyser (4) som skovler anordnet rundt omkretsen, hvor nabodysers dysemidtlinjer (7) er forskjøvet med en forskyvningsvinkel a i forhold til hverandre og hvor flere enn to dyser (4) er forenet til en dysegruppe for å forbedre skovleffektiviteten, KARAKTERISERT VED at forslcyvningsvinklene a i en dysegruppe er den samme og mindre enn 44°, og at en skovl som passerer to nabodyser i en dysegruppe, mottar ikke mindre enn 50 % av en dyses effekt.1. Water-driven pelton turbine for outputs above 1 kW, with a vane wheel 1 (2) having at least three times as many injection nozzles (4) as vanes arranged around the circumference, where the nozzle center lines (7) of neighboring nozzles are offset by an offset angle a relative to each other and where more than two nozzles (4) are united to form a nozzle group to improve the vane efficiency, CHARACTERIZED BY the fact that the forslcyvning angles a in a nozzle group are the same and less than 44°, and that a vane passing two neighboring nozzles in a nozzle group receives no less than 50% of a nozzle's effect. 2. Turbin ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at forskyvningsvinklene a i en dysegruppe er 38° eller mindre.2. Turbine according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the displacement angles a in a nozzle group are 38° or less. 3. Turbin ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at forskyvningsvinklene a i en dysegruppe er mellom 29 og 20°, fortrinnsvis 27°.3. Turbine according to claim 2, CHARACTERIZED IN THAT the displacement angles a in a nozzle group are between 29 and 20°, preferably 27°. 4. Turbin ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at en dysegruppes innsprøytningsdyser (4) mates gjennom et felles krumt rør (8).4. Turbine according to the preceding claim, CHARACTERIZED IN THAT a nozzle group's injection nozzles (4) are fed through a common curved pipe (8). 5. Turbin ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at flere dysegrupper er fordelt rundt omkretsen.5. Turbine according to claim 4, CHARACTERIZED IN that several nozzle groups are distributed around the circumference. 6. Turbin ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at innsprøytningsdyser (4) kan kobles til og fra separat for å forandre effekten.6. Turbine according to the preceding claim, CHARACTERIZED BY the fact that injection nozzles (4) can be switched on and off separately to change the effect. 7. Turbin ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at strålene fra innsprøytningsdysene (4) kan reguleres for å forandre effekten.7. Turbine according to the preceding claim, CHARACTERIZED IN THAT the jets from the injection nozzles (4) can be regulated to change the effect. 8. Turbin ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at det spesifikke omdreiningstallet pr. irmsprøytningsdyse n^, hhv Di/B2 ligger mellom 5 til 11, og at forskyvningsvinkelen a i en dysegruppe ligger mellom 20° og 40°.8. Turbine according to the preceding claim, CHARACTERIZED IN THAT the specific number of revolutions per irm spray nozzle n^, respectively Di/B2 is between 5 to 11, and that the offset angle a in a nozzle group is between 20° and 40°. 9. Turbin ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at ni til femten innsprøytningsdyser er plassert jevnt fordelt med samme forskyvningsvinkel a til hverandre langs omkretsen.9. Turbine according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT nine to fifteen injection nozzles are placed evenly distributed with the same offset angle a to each other along the circumference. 10. Turbin ifølge krav 4-9, KARAKTERISERT VED at kun de ytre innsprøytningsdysene (4) i hver dysegruppe kan koples til og fra for å bibeholde en konturkurve med et høyt skovlpåtrykk i områdene mellom de i øyeblikket aktive innsprøytningdysene i en gruppe ved forandret effektbehov.10. Turbine according to claims 4-9, CHARACTERIZED IN THAT only the outer injection nozzles (4) in each nozzle group can be connected and disconnected in order to maintain a contour curve with a high vane pressure in the areas between the currently active injection nozzles in a group in the event of a change in power demand .
NO971894A 1994-10-25 1997-04-24 Nozzle device for a free-jet water turbine NO309588B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4438012A DE4438012A1 (en) 1994-10-25 1994-10-25 Group arrangement of injection nozzles for free jet water turbines
PCT/CH1995/000242 WO1996012888A1 (en) 1994-10-25 1995-10-18 Nozzle arrangement for an open-jet water turbine

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO971894L NO971894L (en) 1997-04-24
NO971894D0 NO971894D0 (en) 1997-04-24
NO309588B1 true NO309588B1 (en) 2001-02-19

Family

ID=6531585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO971894A NO309588B1 (en) 1994-10-25 1997-04-24 Nozzle device for a free-jet water turbine

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0788583B1 (en)
AT (1) ATE175475T1 (en)
CO (1) CO4520210A1 (en)
DE (2) DE4438012A1 (en)
ES (1) ES2128079T3 (en)
MX (1) MX9702760A (en)
NO (1) NO309588B1 (en)
PE (1) PE53196A1 (en)
WO (1) WO1996012888A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102606364A (en) * 2012-04-13 2012-07-25 西华大学 Inclined type water turbine with adjustable jetting angles and multiple nozzles

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2733044A (en) * 1956-01-31 Impulse turbine
DE125184C (en) *
DE373611C (en) * 1921-06-28 1923-04-13 Arnold Berghaus Maschinenfabri Process for the production of bucket wheels and bucket wheels for compressed air turbines
GB284806A (en) * 1926-08-10 1928-02-10 Gordon Pitt Improvements in and relating to rotary engines
US2735647A (en) * 1950-06-24 1956-02-21 duport
DE2429538A1 (en) * 1974-06-20 1976-01-08 Willy Reuter Energy utilisation from water power with pelton turbine - using normal water flow, reduction pipes, suitable for boat propulsion unit
SE435411B (en) * 1983-02-15 1984-09-24 Stal Laval Turbin Ab FLOOD CONTROL WITH PARALLEL SHOVERS
JPH05256244A (en) * 1992-03-12 1993-10-05 Fuji Electric Co Ltd Irregular pelton turbine
JPH05256243A (en) * 1992-03-12 1993-10-05 Fuji Electric Co Ltd Irregular type pelton turbine

Also Published As

Publication number Publication date
ATE175475T1 (en) 1999-01-15
EP0788583A1 (en) 1997-08-13
CO4520210A1 (en) 1997-10-15
NO971894L (en) 1997-04-24
ES2128079T3 (en) 1999-05-01
DE4438012A1 (en) 1996-05-02
PE53196A1 (en) 1996-12-03
NO971894D0 (en) 1997-04-24
EP0788583B1 (en) 1999-01-07
DE59504755D1 (en) 1999-02-18
WO1996012888A1 (en) 1996-05-02
MX9702760A (en) 1998-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2007315295B2 (en) Wind power installation, generator for generation of electrical power from ambient air, and method for generation of electrical power from ambient air in motion
US9206784B2 (en) High-performance turbine with increased specific power
WO2010117621A3 (en) In-pipe hydro-electric power system and turbine
NO340284B1 (en) Action turbine for use in bidirectional flow
US20130088014A1 (en) Water turbine
JP2014512489A (en) Hydro turbine and hydro power generator
US20110188991A1 (en) Liquid control jet during part load operation in a hydraulic turbine
EP2864630B1 (en) Hydro/aero power plant
CN107237718A (en) A kind of multi-stage impeller tumbler for absorbing tide energy
WO2015195871A1 (en) Turbine apparatus with counter-rotating blades
KR20040062670A (en) Flow pipe comprising a water turbine having a variable cross-section
NO309588B1 (en) Nozzle device for a free-jet water turbine
CN101571093A (en) Centrifugal water turbine
US8857166B2 (en) Hydroelectric power plant
CN107630722A (en) A kind of feed pump turbine
CN202194767U (en) Novel rotating wheel of axial-flow hydraulic turbine
CN204663739U (en) Hydroturbine water intake device
CN201065807Y (en) High specific speed packaged axial flow fixed paddle type turbine generation unit
US20050019153A1 (en) Impulse turbine, particularly of the reversible type
US1681705A (en) High-speed impulse turbine
KR20130006243A (en) A multiplicity spiral turbine water power generator system
RU2628254C2 (en) Method of giving movement to a working wheel and a working wheel of hydroturbine
MXPA97002760A (en) Set of nozzle for a water turbine dechorro li
RU2599096C2 (en) Method for imparting motion to rotor (versions) and rotor
CN206144603U (en) Helical coiled passage formula steam turbine and steam turbine device