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Turbomaschine.
Durch Verdrehung der Laufradschaufeln geregelte Wasserturbinen einfacher und billiger Bauart mit feststehenden Leitschaufeln oder auch solche ohne Leitapparat, bei denen im wesentlichen das Spiralgehäuse selbst und insbesondere dessen Sporn auf den Eintrittswinkel in das Laufrad bestimmend wirkt, bedürfen schwerer Schwungmassen, weil sonst während des Regelvorganges grössere Drehzahl- änderungen auftreten als bei doppelt geregelten Turbinen.
Der Erfindung liegt nun der Gedanke zugrunde, diesen Nachteil dadurch zu beheben, dass dem Wasser die Möglichkeit gegeben wird, zwischen den feststehenden auf die Strömungsrichtung Einfluss nehmenden Organen, also den Leitschaufeln bzw. dem Sporn, und den Laufschaufeleintrittskanten eine ringförmige, ungehindert kreisende Wassermasse von solcher Grösse zu bilden, dass keine erheblichen Drehzahlschwankungen auftreten. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass entweder durch entsprechende Längenbemessung der Leitschaufelkanten bzw. der Spornkante des Spiral-
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überschreitet, wobei F den Durchtrittsquerschnitt in Quadratmetern, Q die grösste Schluekung der Turbine in Kubikmeter pro Sekunde, g die Schwerebeschleunigung in Quadratmeter pro Sekunde und H das Gefälle in Meter bedeuten.
Die Fig. 1 und 2 der Zeichnung dienen zur Erläuterung des Grundsatzes der Erfindung. Die Fig. 3-7 zeigen schematisch drei Ausführungsbeispiele von Turbinen gemäss der Erfindung.
In Fig. 1 sei bei der dargestellten Stellung der in der Richtung u umlaufenden Laufschaufel im Beharrungszustand et, die tangentiale und Ca die axiale, demnach Cl die tatsächliche Wassergeschwindigkeit, und-M die Laufradgesehwindigkeit, so dass mit der Relativgeschwindigkeit 10 die Bedingung des stossfreien Eintrittes erfüllt ist.
Wird nun, wie in Fig. 2 dargestellt, die Laufsehaufel auf kleinere Schluckung gestellt, so nimmt die Axialkomponente augenblicklich den kleineren Wert ca'an. Ist nun Vorsorge getroffen, dass vor dem Laufrad eine genügend grosse Wassermasse vorhanden ist, die, durch kein Leitorgan gehemmt, frei kreisen kann, so wird diese infolge der ihr innewohnenden grossen Trägheit die ursprüngliche Tangentialgeschwindigkeit Cu beizubehalten bestrebt sein. Es bleibt also für eine genügend lange Zeit c ungeändert, wodurch sieh, wie Fig. 2 zeigt, das neue C'l und damit w'ergibt, dessen Richtung der geänderten Schaufelstellung angepasst ist.
Ist die der kreisenden Wassermasse innewohnende Energie aufgebraucht, so nimmt auch die Tangentialkomponente einen der Turbinenbauart entsprechenden verkleinerten, in Fig. 2 strichliert gezeichneten Wert e" an.
Während sich im Beharrungszustand die Strömungsverhältnisse denjenigen einer Turbine mit festem, dicht vor dem Laufrad stehendem Leitapparat nähern, kommen sie während des Regelvorganges denjenigen einer Turbine mit verstellbaren Leitschaufeln nahe. Es ist nun bekannt, dass letztere wesentlich besser regelbar sind als Turbinen mit festem Leitapparat der üblichen Bauart.
Wie leicht ersichtlich, kommt es darauf an, die Zeitdauer, während der das Verhalten einer Turbine mit Leitradverstellung in das einer Turbine mit festem Leitapparat oder ohne Leitapparat übergeht, entsprechend lang, d. h. den Einfluss der vor dem Laufrad kreisenden Wassermasse, der auch auf das nachströmende Wasser zum Teil zurückwirkt, entsprechend gross zu machen. Wie Versuche ergeben haben, wird eben diese Wirkung erzielt, wenn der in der Meridianebene gemessene Querschnitt F der Wassermasse, die zwischen der dem Laufrad zunächst gelegenen Leitschaufelkante
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bzw. Spornkante des Spiralgehäuses und dem Laufradeintritt kreist, so gross gemacht wird, dass der früher angegebene Mindestwert überschritten wird.
Die Fig. 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel mit festem Leitapparat im Aehssehnitt bzw. in waagrechtem Schnitte. Die Leitschaufeln 2 sind von den Laufschaufeln 1 so weit abgerückt, dass der durch die Innenkanten der Leitschaufeln 2 und die Eintrittskanten der Laufschaufeln 1 begrenzte
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Erfindung nicht dadurch gebildet, dass die Spornkante entsprechend lang bemessen ist, sondern dadurch, dass die axiale Entfernung des Laufrades vom Sporn gross gewählt wurde.