Wynalazek dotyczy turbiny wodnej o promieniowym doplywie i wyplywie na obwodzie kola i wolnym przeplywie przez .wnetrze kola.W tego rodzaju turbinach doplyw wody wolnym strumieniem ze zwyklego wylotu, jak przy kolach Peltona, nie moze byc korzystny, albowiem oddzielne stru¬ gi strumienia trafiaja na obwód kola pod róznemi katami, jak to widac z piono¬ wego przekroju czesci turbiny na fig. 1 rysunku. Krzywizna zatem lopatki od¬ powiada tylko jednej strudze strumienia, wszystkie zas inne wplywajac wywoluja uderzenie. Jezeli np. srednia struga wplywa bez uderzenia, a wiec kat lo¬ patkowy (px) równa sie katowi wzglednej chyzosci (f^), otrzymanemu z bezwzgle¬ dnej chyzosci wplywu (C\) i chyzosci ob¬ wodowej (f/J, to wszystkie inne strugi wplywaja z uderzeniem wglebnem lub grzbietowem, odpowiednio do tego, czy plyna ponad srednia struga, czy pod nia, czy zatem ich bezwzgledne katy wplywu sa mniejsze albo wieksze od a1# Oprócz wady wskutek straty przez uderzenie dalsza woda powstaje przy wplywie wolnego strumienia z tego po¬ wodu, ze kanaly lopatkowe nie obejmuja calej ilosci wody, wyplywajacej z wylotu, wskutek czego czesc wody, nie wyko¬ nawszy swojej pracy, zostaje przez kolo odrzucona. Te wady wolnego strumie¬ nia sa mniejsze przy zastosowaniu wy¬ lotów o malej srednicy albo waskim otworze w stosunku do srednicy kolaNalezaloby wiec ¦¦ dla pewnej srednicy albo grubosci strumienia obrac stosun¬ kowo duza srednice kola, wskutek cze¬ go jednak wyniklaby w wielu wypadkach niepozadana mala ilosc obrotów. Aby osiagnac odpowiednia ilosc obrotów, obie¬ ra sie wiec droge odwrotna, to znaczy, obiera sie najpierw srednice kola, a po¬ tem wyznacza sie grubosc strugi. W ra¬ zie wolnego wplywu nalezy stosowac tylko bardzo cienkie strumienie, aby mozliwie zipniejszyc wady, powstajace wskutek katowych róznic. Przy zasto¬ sowaniu jednak cienkich strumieni wy¬ laniaja sie nastepujace wady.Przy czesciowym wplywie podczas napelniania i oprózniania kanalów po¬ wstaja straty, które sa tern wieksze, im mniejsza jest ilosc lopatek, na które je¬ dnoczesnie pada strumien, t. z. im wieksza jest podzialka ich w stosunku do grubosci strugi. Poniewaz ze wzgledu na straty wskutek uderzania, które po¬ woduja krawedzie lopatek, i na straty wskutek tarcia, byloby nieodpowiedniem obierac za waska podzialke, wynika, ze przy obraniu cienkiego strumienia, straty powstale wskutek czesciowego doplywu, bylyby za duze. Cienki strumien wy¬ kazuje dalej jeszcze ten brak, ze przy duzej ilosci wody wymagalby zbyt wiel¬ kiej szerokosci kola.Aby uniknac tych wad, które wyka¬ zuja turbiny o wolnym strumieniu, doplyw do turbiny wedlug niniejszego wynalazku uskutecznia sie, zamiast wolnym stru¬ mieniem, kanalami prowadnikowemi, doprowadzajacemi wode do kola po po¬ wierzchniach w ksztalcie linji rozwinietej (7, 7, fig. 9) w ten sposób, ze prawie wszystkie strugi strumienia padaja na obwód kola niemal pod równemi katami.Nalezy dazyc, aby ten bezwzgledny kat wplywu uczynic jak najmniejszym; jed¬ nakze ze wzgledów praktycznych kat nie powinien byc mniejszy, anizeli mniej wiecej 16°. Z wielkosci tego kata i naj¬ korzystniejszej chyzosci obwodowej £/L = —£- cos aA wynika wzgledny kat wplywu, to znaczy zewnetrzny kat lo¬ patek w przyblizeniu 30°. Znacznie mniej- szynp. 20° nie powinien byc stosowany ze wzgledu na wielkie straty przy wplywie, a oprócz tego z nastepujacych powodów.Lopatki o katach [3X (fig. 2) na zew¬ netrznym obwodzie i 9O0 na wewnetrznym tworza miedzy soba kanaly, które do pewnej promieniowej szerokosci wienca kola w stosunku do jego srednicy roz¬ szerzaja sie w kierunku od zewnetrznego do wewnetrznego obwodu kola (fig. 2).Jezeli szerokosc wienca bedzie zwiek¬ szona ponad ten stosunek (jaknp.wedlug fig. 4), to kanaly lopatkowe najpierw rozszerzaja sie, a nastepnie zwezaja sie.Ruch wody przy przeplywie Z zewnatrz do wewnatrz w kanalach lopatkowych opóznia sie wskutek sily odsrodkowej.Z tego wynika, ze dopóki szerokosc a wienca jest mala, strumien nie wypel¬ nia przekroju kanalu, jednak przez po¬ wiekszenie a zmniejsza sie szerokosc kanalu, powstaje wiec granica dla a, w której przekrój ujscia kanalu zostaje wypelniony. Przy tak obranej promie¬ niowej szerokosci kanalu (fig. 2) woda wyplywa na wewnetrznym obwodzie ko¬ la zwartym strumieniem.Powiekszenie szerokosci wienca po¬ nad te granice jest niekorzystne, bowiem wskutek zmniejszonego przez to przekfo- ju wyplywu, cala ilosc doplywajacej wody nie moglaby przeplynac i powsta¬ loby spietrzenie. Szerokosc wienca, mniejsza od tej granicznej bylaby takze nieodpowiednia, gdyz w tym wypadku z obok siebie lezacych kanalów wyplywa¬ lyby oddzielne strumienie, co oddzialy¬ waloby niekorzystnie na doplyw do we¬ wnetrznego wienca. Za mala szerokosc wienca jest przyjeta np. na fig. 3, gdzie • 2 —warstwy powietrza, rozbijajace wyplyw, oznaczone sa poprzecznemi kreskami.Wskutek poprzedzielania strumienia z po¬ wietrzem traci sie na energji przy dru¬ gim przeplywie przez wieniec kola. Dal¬ sza strata powstaje przy zastosowaniu rury ssacej wskutek tego, ze przez nia odprowadza sie mieszanine wody i po¬ wietrza, a wskutek tego osiaga sie mniej¬ sza niedopreznosc w spadku ssacym anizeli mialoby to miejsce przy odply¬ wie samej tylko wody.Potrzebna do osiagniecia zwartego wyplywu promieniowa szerokosc wienca* w stosunku do srednicy kola, zalezy od kata lopatkowego ((3J. Jak to latwo obliczyc, bedzie a =0,34 r, czyli okra¬ glo =1/3 r,* jezeli px = 30° (fig. 2), mu¬ sialoby zas wynosic a = 0,449 ^gdy¬ by px = 20° (fig. 4). Gdyby w ostat¬ nim wypadku a = 1/3 r,. wyplyw bylby bardzo niekorzystny (fig. 3). Z szero¬ kosci wienca a= okolo 1/3 r, wynikaja ladne krzywizny lopatek i wyplyw w kon¬ turach niezbyt zbieznych, podczas gdy lopatki wedlug fig. 4 bylyby za dlugie (wielkie powierzchnie tarcia), a wyplyw bardzo nieregularny. Znacznie mniejszy kat, niz'Pi = 30° (np. pt = 20°) bylby zatem takze wskutek tych stosunków bardzo nieodpowiedni. Przy wlasciwem obraniu promieniowej szerokosci wien¬ ca powietrze przeszkadza przeplywowi tylko czesciowo, mianowicie tego roz¬ bijajacego dzialania powietrza doznaje tylko na swej szerokosci jedna podzialka lopatek, przez która oprózniaja sie ka¬ naly lopatkowe. Celem uwidocznienia tego przebiegu, przeplyw przedstawiony jest w trzech polozeniach na fig. 2, 5 i 6 podczas obrotu kola w przyblizeniu o jedna podzialke. Fig. 2 przedstawia polozenie kola w chwili, gdy strumien przeplywajacej wody na calej swej roz¬ ciaglosci jest zwarty. Przy dalszym ru¬ chu kola odlacza sie struga, która pod¬ czas dalszego .obrotu kola o jedna po¬ dzialke pogrubia sie i znów znika (fig. 6).Po zniknieciu tej strugi, nastepuje znów stan poprzedni jak na fig. 2. Dalej na¬ lezy sie starac, aby do miejscaA (fig. 5 i 6) doplywalo powietrze z czolowych stron kola, w przeciwnym bowiem razie ze¬ wnetrzne powietrze rozrywaloby i roz¬ pryskiwalo struge, co polaczone jest z silnym loskotem. Przez takie dopro¬ wadzanie powietrza usuwa sie nieprzy¬ jemne loskoty. Takie doprowadzanie powietrza ma na celu równiez laczenie powietrznych przestrzeni, zawartych w zalewanych calkowicie woda kanalach z powietrzem zewnetrznem. Aby dzia¬ lanie bylo skuteczne, szerokosc stru¬ mienia nie powinna przekraczac pewnej granicy. Jezeli zatem zuzytkowywana ilosc wody wymaga wielkiej szerokosci kola w kierunku osi, to kolo nalezy po¬ dzielic przegrodami i do kazdego kola doprowadzic osobny strumien. Podzie¬ lenie szerokosci kolajest takze ze wzgle¬ dów konstrukcyjnych korzystne, gdyz wtedy moga byc zastosowane cienkie lopatki, które wplywaja dodatnio na dzialanie kola.Budowa turbiny na zasadach niniej¬ szego wynalazku przedstawiona jest na fig. 9 w przekroju poprzecznym i na fig. 10 w przekroju podluznym. Wode doprowadza sie do kola kilkoma ujscia¬ mi, i, 5, -5... zapomoca prowadniczych powierzchni 7, doprowadzajacych wszyst¬ kie strugi strumienia pod równemi ka¬ tami. Kolo jest poprzedzielane tarcza¬ mi, wzglednie scianami, na tyle czesci, ile sie znajduje ujsc doprowadzajacych wode. Czesci wienca (8, 9...) sa szersze niz dlugosci ujsc, a to w tym celu, aby pomiedzy niemi i koncami ujsc byl dostateczny odstep do przewietrzania.W przedstawionym wypadku przyjeto taka mase wody, która wymagalaby sze¬ rokosci kola, przewyzszajacej odpowied- — 3 —nie oddalenie lozysk i z tego powodu wymagalaby bardzo silnego walu. W ta¬ kich wypadkach ustawia sie dwa albo wiecej kól (fig. 10).Dalsza nowosc turbiny wedlug ni¬ niejszego wynalazku przedstawia fig. 12 i 13.Celem unikniecia straty na spadku, doplyw do turbiny o czesciowym doply¬ wie urzadza sie zawsze tak gleboko, aby wyplyw jaknajbardziej byl przyblizony do najnizszego punktu kola. Wedlug niniejszego wynalazku srodkowy punkt 'wyplywu przy turbinach o promieniowym wplywie i wyplywie na obwodzie kola i wolnym przeplywie przez kolo, nalezy przeniesc wyzej, anizeli jest to racjo¬ nalnie przyjete w zwyklych turbinach.Celem wyjasnienia i uzasadnienia no¬ wego urzadzenia oba urzadzenia sa sche¬ matycznie przedstawione na fig. 12 zapo- moca srodkowych strug strumienia. A B oznacza bezwzgledna droge srodkowej strugi strumienia przy wyplywie w naj¬ nizszym punkcie kola, zas A' B'—dro¬ ge wedlug nowego urzadzenia, gdzie wyplyw nastepuje na wysokosci h3 po¬ nad najnizszym punktem kola, traci sie zatem h% na spadku. Po blizszem zba¬ daniu okazuje sie, ze z obu urzadzen jest to ostatnie korzystniejsze, a to tern wiecej, im wiecej wysokosc punktu we¬ wnetrznego wyplywu 1 zbliza sie do wy¬ sokosci zewnetrznego wyplywu 2. Naj¬ wiekszy wspólczynnik sprawnosci jest wówczas, gdy oba punkty wyplywu znaj¬ duja sie na linji poziomej. Aby to wy¬ jasnic, nalezy nie zapominac, ze woda przy dwóch róznych doplywach nie od¬ daje energji w równym stopniu. Jezeli kat lopatkowy przy wplywie wynosi 30°, to podczas pierwszego przeplywu wo¬ dy przez wieniec kola wykorzystuje sie okolo 72%, a podczas drugiego prze¬ plywu tylko okolo 28% danego spadku do odnosnego punktu wyplywu.Przyjawszy, ze przemiana energji na prace nastepuje przy obu doplywach z jednakowym wspólczynnikiem spraw¬ nosci (tj), to moc turbiny mozna wyra¬ zic przy pierwszem urzadzeniu: 7^ H= 7] (0.72 hx + 0.28 H) ... (1) gdzie tj! oznacza hydrauliczny wspól¬ czynnik sprawnosci turbiny.Dla drugiego urzadzenia, gdzie wiec punkty wyplywu znajduja sie na linji poziomej, hydrauliczny wspólczynnik sprawnosci turbiny jest oznaczony przez 7]3 i moc jej: 7,2 H = Yj {H-h3) ... (2) Z równan (1 i 2) wynika, ze wspól¬ czynnik sprawnosci przy drugiem urza¬ dzeniu jest wiekszy, niz przy pierwszem, t. z. tj2 jest wieksze od -r\u jezeli h% jest mniejsze od 0.72 k2 co istotnie ma miej¬ sce, gdyz w rzeczywistosci w przybli¬ zeniu h3 = 0.45 k2.Fig. 13 przedstawia to nowe urza¬ dzenie dla takiego wypadku, gdy dolny poziom wody znajduje sie ponad naj¬ nizszym punktem kola. W tym wypad¬ ku nowe urzadzenie w przeciwstawieniu do pierwszego, daje oprócz wiekszego wspólczynnika sprawnosci jeszcze te ko¬ rzysc, ze chyzosc wyplywu ma ko¬ rzystniejszy kierunek dla utworzenia pro¬ gu wodnego.Wynalazek dotyczy dalej sposobu i urzadzenia do odciazenia szyny do re¬ gulowania wyzej opisanej turbiny.Ogólnie uzywane i dobre regulowa¬ nie przy kolach Peltona o doplywie okraglego strumienia wody polega na zasadzie, wedlug której zapomoca ser- womotoru wsuwa sie i wysuwa w kie¬ runku doplywu cialo obrotowe w ksztal¬ cie gruszki, tak zwana „igla", i w ten sposób zweza lub rozszerza przekrój przeplywu.Do turbin dla podluznego doplywu, jaki maja szczególnie powyzej opisane turbiny, moze byc zastosowane podobneregulowanie, przy zachowaniu tej zasady regulacji „igla", jezeli tylko zamiast „igly" zastosowac cialo pryzmatyczne, szyne której przekrój mialby mniej wiecej ta¬ ki ksztalt, jak przekrój podluzny powyzej przytoczonego ciala obrotowego.W razie podluznego doplywu i wiel¬ kiego cisnienia na szyne regulacyjna dzialaja znaczne sily, wskutek czego mu¬ sialby byc zastosowany wielki serwo- motor.Przedmiot niniejszego wynalazku po¬ woduje hydrauliczne wyrównanie cisnien na szyne regulacyjna, zatem czesciowe odciazenie serwomotoru i drazków do poruszania szyny, co osiaga sie zapomoca tloków, przedstawionych na przykladzie w przekroju i w widoku zgóry wedlug fig. 14 i 15.Szyne 31 poruszaja tu dwa drazki 32: Zastosowanie wiecej drazków, anizeli dwu, moze byc odpowiednie tylko wy¬ jatkowo, gdy otwory doplywu sa bardzo szerokie. Drazki polaczone sa z tloka¬ mi 33} które poruszaja sie w cylindrach 57, wystajacych ze skrzyni wodnej. Draz¬ ki sa polaczone z ramionami korbowemi 34 wspólnej osi 38y która napedza ser- womotor. W ten sposób zapewniony jest równolegly ruch drazków. Szyna ma z obu stron prowadnicze czopy 35, na których sa osadzone slizgacze 39, prze¬ suwajace sie w rowkach bocznych scian wodnej skrzyni. Rowki sa przykryte przy- mocowanemi na koncach szyny plytami 40, aby je uchronic od zamulania. Wy¬ nalazek nie ogranicza sie oczywiscie do przedstawionego przykladowo konstruk¬ cyjnego rozwiazania, owszem mozebne sa rózne zmiany w ramach tego pomyslu.Istotny jest jednak warunek, aby byl zapewniony równolegly ruch tloków i drazków, zlaczonych z szyna. PL