AT402221B

AT402221B - Kugelturbine

Info

Publication number: AT402221B
Application number: AT0171094A
Authority: AT
Original assignee: Soyka Heli
Priority date: 1994-09-07
Filing date: 1994-09-07
Publication date: 1997-03-25
Also published as: ATA171094A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turbine zum Einsatz innerhalb druckbeaufschlagter Fluidleitun- gen, Insbesondere innerhalb von Wasserleitungen bzw. wasserführenden Leitungen, mit einem innerhalb eines Gehäuses drehbar gelagerten Flügelrad, dessen Abtriebswelle quer zur Strömungsrichtung des Antriebsfluids angeordnet ist, und mit einer Leiteinrichtung zur tangentialen Zufuhr des Fluids zum Flügelrad.

Eine Turbine dieser Bauart ist durch die DE 39 11 125 A1 bekannt geworden. Diese Turbine weist bel ihrem Eln- und Auslass jeweils einen Flansch auf, der zur Verbindung mit Wasserleitungsrohren dient, In welchen unter Druck stehendes Wasser strömt. Das Im Gehäuse exzentrisch gelagerte Flügelrad Ist aus strömungstechnischen Gründen mit beweglich gelagerten rechteckförmigen Flügeln ausgestattet, die sich im Strömungsbereich des Wassers quer zur Strömungsrichtung einstellen, und sich im Sogbereich an den Läufer des Flügelrades und an das Gehäuse anlegen. Durch zusätzliche, im Gehäuse angeordnete Einspntzdüsen im Sogbereich soll die dabei auftretende Reibung verringert werden.

Zum Aufstellen der Flügel am Anfang des Strömungsbereiches ist weiters ein Hilfskanal im Gehäuse vorgesehen. Bei längerem Gebrauch dieser Im Aufbau relativ komplizierten Turbine kann es durch Kalkablagerungen an den Lagerstellen der Flügel, In den Einspntzdüsen und im Hilfskanal zu einer Verringerung der Leistung der Turbine und in der Folge zum Blockieref'C"1'jqel und damit zum Stillstand der Turbine und so zur Verstopfung der Wasserleitung kommen.

Bel der in der FP"5 o. nebenen Turbine handelt es sich offensichtlich um eine Anordnung von unters, en Wasserrädern, aeren Schaufeln einen zylindrischen bzw. kugelförmigen Umriss aufweisen. Diese vsserräder sind neben-und hintereinander angeordnet und seitlich mit ihren Wellen in einem Gestell gelagert, welches oberhalb einer Wasserströmung, z. B. eines Baches, angeordnet ist.

Die FR 2 543 225 A 1 zeigt eine vertikal in einem Gerüst gelagerte Turbine mit einem ebenfalls kugelförmigen Körper, welcher schaufelartig Einkerbungen aufweist, die sich spiralförmig von unten nach oben winden. Dies soll bewirken, dass eine Strömung, egal aus welcher Richtung kommend, d. h. horizontal, vertikal oder schräg auf den Körper auftreffend, den Körper in Drehung versetzen soll.

Die beiden vorgenannten Turbinen weisen kein Gehäuse auf und weichen auch in funktioneller Hinsicht vom Gegenstand der Erfindung ab.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Turbine der eingangs genannten Art, welche unmittelbar in ein bestehendes und Fliesswasser führendes Rohr oder Rohrsystem eingebaut werden kann, und bei der es auch nach längerem Betrieb zu keinen Störungen oder Ausfällen kommt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass das Gehäuse ein Einsatz ist, welcher einen zumindest teilweise an die Fluidleitung angepassten äusseren sphärischen Querschnitt aufweist und das Flügelrad an den Innenquerschnitt des Einsatzes angepasste Flügel aufweist, wobei in Strömungsrichtung vor dem Flügelrad eine Leitblende angeordnet ist, welche das Flügelrad teilweise abdeckt und mit einer Durchlassöffnung zum Antrieb des Flügelrads versehen ist. Durch diese Ausbildung kann der vorstehend angeführten Zielsetzung gut entsprochen werden.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Turbine ist vorgesehen, dass der Einsatz in Strömungsrichtung aus mindestens zwei Abschnitten besteht, wobei der erste Abschnitt einen sich in Strömungsrichtung verringernden Querschnitt aufweist und der zweite Abschnitt an diesem ersten Abschnitt anschliesst und einen konstanten Querschnitt aufweist, dass das Flügelrad innerhalb des zweiten Abschnitts gelagert ist und an den Querschnitt des zweiten Abschnitts angepasste Flügel aufweist, und dass die Leitblende am
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und der Bereich der Leitblende wird dadurch besser zugänglich, sodass eventuell durch das Fluid mitgeführte Fremdkörper leichter entfernbar sind.

Eine besonders vorteilhafte und baulich einfache Ausbildung der Turbine besteht darin, dass der Einsatz im Bereich des Flügelrads einen kreisförmigen Querschnitt und das Flügelrad dementsprechend halbkreisförmige Flügel aufweist. Hierdurch ergeben sich strömungstechnisch günstige Verhältnisse, und der Einbau in Rohre mit kreisförmigem Querschnitt kann problemlos erfolgen.

In zweckmässiger Weise deckt die Leitblende das Flügelrad mindestens zur Hälfte ab. Auch durch diese Massnahme kommt es zu einer vorteilhaften Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und gleichzeitig zu einer optimalen Abdeckung des Flügelrades im Sogbereich.

Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, wenn das Flügelrad sogseitig von einer kalottenförmigen Schale umgeben ist. Hierdurch wird bei einem eventuellen Rückstau des Fluids ein Eindringen desselben In den Sogbereich der Turbine verhindert.

Um eine Überlastung der Turbine zu vermeiden ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt des Einsatzes am oberen Rand eine Längsaussparung aufweist, die bei Verwendung innerhalb druckbeaufschlagter

Fluidleitungen, Insbesondere innerhalb von Wasserleitungen bzw. wasserführenden Leitungen, einen Überlauf für das verwendete Fluid bildet. Durch diese Ausbildung kann auch bei einer Blockierung des Flügelrades das Fluid seitlich des Einsatzes abfliessen.

Bei einer Turbinenanordnung gemäss der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von innerhalb druckbeaufschlagter Fluidleitungen, insbesondere innerhalb von Wasserleitungen bzw. wasserführenden Leitungen, seriell angeordneten Turbinen abtriebsseitig in an sich bekannter Weise mit einem oder mehreren Dynamos verbunden sind. Diese serielle Anordnung von Turbinen in Modulbauweise ermöglicht es, die erzielbare elektrische Leistung in einfacher Weise beliebig zu erhöhen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Hilfe der Zeichnung
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schematische Schnittdarstellung der Turbine in Seitenansicht, und Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung der Turbine in halbperspektivischer Ansicht.

In Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 allgemein eine Fluidleitung oder ein Rohr, z. B. ein Abflussrohr einer Dachrinne, in welchem eine Turbine 2 angeordnet ist. Im Inneren des Rohres 1 ist ein rohrförmiger Einsatz 3 eingebaut, der aus einem ersten konischen Abschnitt 4 und einem mit diesem verbundenen zweiten zylindrischen Abschnitt 5 besteht. Der konische Abschnitt 4 erweitert sich in Richtung oben einströmenden Wassers und liegt mit seinem oberen Rand 6 an der Innenwand 7 des Rohres 1 an. Der Rand 6 des konischen Abschnittes 4 kann mit dem Rohr 1 mittels Schrauben, Mieten oder durch Verschweissen, Verlöten oder Kleben verbunden sein.

Im zylindrischen Abschnitt 5 ist ein Flügelrad 8 angeordnet, dessen Flügel 9 halbkreisförmig ausgebildet und auf einer Abtriebswelle 10 befestigt sind, welche wahlweise im zylindrischen Abschnitt 5 und/oder im Rohr 1 drehbar gelagert ist. Ein an der Innenwand 7 befestigtes Lager für die Abtriebswelle 10 ist mit 10a bezeichnet. Am freien Wellenende der Abtriebswelle 10, welches aus dem Rohr 1 herausragt, ist ein Zahnrad 11 befestigt, das mit einem Zahnrad eines Getriebes kämmt, welches wiederum mit einem elektrischen Generator oder Dynamo gekoppelt ist (nicht dargestellt).

Oberhalb des Flügelrades 8 ist im Übergangsbereich zwischen dem zylindrischen Abschnitt 5 und dem konischen Abschnitt 4 eine das Flügelrad 8 teilweise, vorzugsweise bis zur Hälfte, abdeckende Leitblende 12 mit einer Längsaussparung oder Öffnung 13 angebracht, durch welche das von oben m das Rohr 1 einströmende Wasser tangential auf die Flügel 9 im Strömungsbereich des Wassers beim Flügelrad 8 geleitet wird, um dieses in Drehung zu versetzen. An die Leitblende 12 schliesst eine das Flügelrad 8 umgebende kalottenförmige Schale 14 an, die ein Eindringen von Wasser zum Flügelrad 8 im Sogbereich desselben verhindert.

Im Bereich des oberen Randes 6 des konischen Abschnittes 4 ist eine Überlauföffnung 15 vorgesehen, die zur seitlichen Ableitung von überschüssigem Wasser dient, um die Turbine nicht zu überlasten. In der Darstellung nach Fig. 3 ist der konische Abschnitt 4'einer zusätzlich im Rohr 1 angebrachten Turbine 2' ersichtlich, d. h. es kann eine beliebige Anzahl von Turbinen 2 bzw. 2'im Rohr 1 übereinander angeordnet werden. Beispielsweise können Quellen in Bergregionen in ein Rohr gefasst werden, welches mit Turbinen mit angekoppelte Generator bzw. Dynamo ausgestattet ist, so dass auf einfache Weise elektrische Energie zur Verfügung gestellt wird.

Die Turbine kann gegebenenfalls auch als Durchflusszähler eingesetzt werden, indem die Abtriebswelle 10 mit einem mechanischen Zählwerk gekoppelt wird.

Claims

Patentansprüche 1. Turbine zum Einsatz innerhalb druckbeaufschlagter Fluidleitungen, insbesondere innerhalb von Wasser- leitungen bzw. wasserführenden Leitungen, mit einem innerhalb eines Gehäuses drehbar gelagerten Flügelrad, dessen Abtriebswelle quer zur Strömungsrichtung des Antriebsfluids angeordnet ist, und mit einer Leiteinrichtung zur tangentialen Zufuhr des Fluids zum Flügelrad, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Einsatz (3) ist, welcher einen zumindest teilweise an die Fluidleitung (1) angepassten äusseren sphärischen Querschnitt aufweist und das Flügelrad (8) an den Innenquerschnitt des Einsatzes (3) angepasste Flügel (9) aufweist, wobei in Strömungsrichtung vor dem Flügelrad (8) eine Leitblende (12) angeordnet ist, welche das Flügelrad (8) teilweise abdeckt und mit einer Durchlassöffnung (13) zum Antrieb des Flügelrads (8) versehen ist.
2. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (3) in Strömungsrichtung aus mindestens zwei Abschnitten besteht, wobei der erste Abschnitt (4) einen sich in Strömungsrichtung verringernden Querschnitt aufweist, und der zweite Abschnitt (5) an diesem ersten Abschnitt anschliesst und einen konstanten Querschnitt aufweist, dass das Flügelrad (8) innerhalb des zweiten Abschnitts (4) gelagert ist und an den Querschnitt des zweiten Abschnitts (4) angepasste Flügel (9) aufweist, und dass <Desc/Clms Page number 3> die Leltblende (12) am Übergang zwischen dem ersten Abschnitt (5) und dem zweiten Abschnitt (4) angeordnet 1St.
3. Turbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (3) im Bereich des Flügelrads (8) einen kreisförmigen Querschnitt und das Flügelrad (8) dementsprechend halbkrelsförmi- ge Flügel (9) aufweist.
4. Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitblende (12) das Flügelrad (8) mindestens zur Hälfte abdeckt.
5. Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad (8) sogseitig von einer kalottenförmigen Schale (14) umgeben ist.
6. Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (4) des Einsatzes (3) am oberen Rand (6) eine Längsaussparung (15) aufweist, die bei Verwendung