Laufradschaufel für Turbinen und andere Kreiselmaschinen. Bei den bisher verwendeten Laufrad- schaufeln von Turbinen und Pumpen wurde der Ausbildung, des Schaufelriiekens keine besondere Bedeutung beigemessen. Bei Blech schaufeln wurde in der Reuei bloss eine Zu- sellärfuii(y der Schaufelen,den vorgesehen wogegen bei gusseisernen Schaufeln zuweilen eine Verdickung der Schaufeln als vorteil haft angesehen wurde.
Neuere Versuche, welche dieser Erfindung zugrunde liegen, haben jedoch gezeigt, dass der richtig,-en Formgebuno, des Schaufelrückens mindestens die gleiche Bedeutung zukommt, als jener ,der Vorderseite der Sehaufel, bo dass ein Laufrad nur aus dem Grunde unbrauchbar sein kann, dass der Schaufelrücken willkür- lieh geformt ist.
Diese Erscheinung findet ihre Erkliärung in der Ablösung des Flüssig- heitsstrahls von solchen Sehaufelwänden, wel- ehe dem Durchschnittsbild einer freien Flüs sigkeitsströmung nicht entsprechen.
Um diese Nachteile zu beheben, ist gemäss Üer Erfin- diiii(, das in einer Stromfläche liegende -Pro fil des Sehaufelrückens durch Drehung des in der gleichen Stromfläclie liegenden Profils der Schaufelvorderseite um den Austritts- eudpunkt der Schaufel erhalten, und zwar wenigstens innerhalb eines Teils der Schau felfläche.
<B>.</B> In den beifolgenden Fi,(,yuren ist die den Gecrenstand der Erfindun- bildende Laufrad- t> tn sChaufel in einem Ausführungsbeispiel an einem Wasserturbinenlaufrad näher erläutert, und es werden sich der Kürze halber auch die weiteren Erklärungen hauptsächlich auf die Wasserturbinen beziehen, doch, bestehen diese Erklärungen ganz allgemein für Kreisel maschinen sinngemäss zurecht.
Fig. <B>1</B> zeigt die linke Laufradhälfte des Laufrades einer Kaplanturbine, und Fig. 2 den dureli winkeltr eue Abbildung in die Bildebene ausgebreiteten Schnitt zweier be nachbarter Scliaufelflächen mit einer der Saugrohrwand benachbarten Stromfläche Fig. <B>1).</B> Fig. <B>3</B> zeigt den Schnitt der Schaufelfläclie mit einer der Laufradnabe benaelibarten-Stromfläche <I>z,
</I> 1-" welcher in der gleichen Weise in die Bildebene abge wickelt ist. In. der Patentsohrift Nr. <B>70008</B> wurde li#ichge-%i"iesen, dass sich schnellaufende serturbinen bei veränderlicher Wassprmenge nur dann ohne besondere Verluste re-ulieren lassen, wenn die Laufradschaufeln derart drehbar gelagert sind, dass (,inem verringer ten Wasserzufluss auch kleinere Radwinkel entsprechen und umgekehrt.
Ist daher in Fig. <B>2</B> durch<B>0</B> der Schnitt punkt der für vorliegende Z-,#%,ecl#e nur ideell dachten Schaufeldrehachse<B><I>C D</I></B> Tig. <B>1)</B> mit der in die Bildebene abgewickelten Strom fläche zi-, dargestellt, so entspricht, falls die Schaufel zunächst unendlich dünn gedacht wird, die Profillinie<B>0 A,</B> der für eine grö ssere Wassermenge erforderlichen Schaufel stellung.
Wird dieses Profil in die Drehlage <B><I>0</I></B> A# gebracht, so verarbeitet die Turbine eine geringere Wassermenge, #vo#,-e--en das in tD el t' dieser Fiour gestriehelt eingezeiehnete Profil t' tD <B><I>0</I></B> Ar, welches einen Mittelwert der Dreh lagen<B>0 A,</B> und OA# vorstellt, un,-ef;
lilir auch den Mittelwert zwischen diesen beiden Was sermengen durchlässt. Bei allen diesen Dreh lagen bleibt der Wirkungsgrad der Turbine praktisch unverändert, da, wie in der genann ten Patentschrift gezeigt, durch eine solche Regelungsart #Virbelverluste vermieden wer den.
Denkt man, sich nun die innerhalb dieser beiden Profillinien<B>0 A,</B> und<B>0<U>A.</U></B> strömende Flüssigkeit züi Eis erstarrt, so wird sich den noch wieder eine mittlere Wassermenge ein stellen, welche mit einer für praktische Z#vecke genügenden Genauigkeit jener der mittleren Drehlage<B>0</B> Ar, einer unendlich dün neu Schaufel entsprieht. Dieses auch durch den Versuch bestäti-te Er---bnis erklärt sieh aus dem Umstande,
dass in Fiz. 2 und <B>3</B> für <B>n</B> die Vorderseite und den Rileken der Schaufel ein und dasselbe Profil vorgesehen ist. Da dieses Profil -unendlich dünn sein kann,<B>so</B> lässt sieh dasselbe aus dem für unendlich dünne Schaufeln gegebenen Strömungs zustand nach drei dimensionalen Gesichts punkten genau bestimmen.
Wird diese zu Eis erstarrt gedachte Flüs- sigkeitsschichte nunmehr durch eine Tur binenschaufel, aus entsprechend widerstands-
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fähigem <SEP> Baustoff <SEP> ersetzt, <SEP> so <SEP> bleibt <SEP> auch <SEP> dann
<tb> der <SEP> Strömungszustand <SEP> ungeänderü. <SEP> Dle <SEP> Be grenzung <SEP> der <SEP> Schaufel <SEP> beim <SEP> Eiiitrittspulil#t- <SEP> Ll'
<tb> erfolgt <SEP> zweel#mlissi"l, <SEP> durch <SEP> c-ine <SEP> in <SEP> der <SEP> Nor maltrajektorie <SEP> <B>jin,</B> <SEP> liegende <SEP> Abrandiing, <SEP> v,7ob(-i
<tb> vorausgesetzt <SEP> ist, <SEP> da <SEP> <B>ss</B> <SEP> diese <SEP> Trajehtorie <SEP> nor mal <SEP> zu <SEP> den <SEP> Schaufulprofileii <SEP> <B>0 <SEP> -1,</B> <SEP> und <SEP> <B>0 <SEP> <U>A#</U></B>
<tb> gelegt <SEP> ist.
<SEP> Es <SEP> sind <SEP> zwar <SEP> Laufradsübaufeln.
<tb> mit <SEP> verdickter <SEP> bekannt. <SEP> doeh
<tb> können <SEP> diese <SEP> die <SEP> in <SEP> der <SEP> Erfindung
<tb> Aufgabe <SEP> einer <SEP> niö,##,lieli2,t <SEP> verlustlosen. <SEP> Stri; mung <SEP> bei <SEP> endlieher <SEP> Schaufeldieko <SEP> nicht <SEP> lösend
<tb> weil <SEP> dort, <SEP> das <SEP> Profil <SEP> de##
<tb> nicht <SEP> die <SEP> aufweist, <SEP> die <SEP> hier
<tb> gemäss <SEP> Erfindiiii.(1, <SEP> dem <SEP> ge geben <SEP> ist. <SEP> Dureb <SEP> eine <SEP> bloss <SEP> gefülilsmässige
<tb> n
<tb> Verjüngling <SEP> der <SEP> Profile <SEP> der <SEP> Austritts kante <SEP> oder <SEP> nich <SEP> (Ivr <SEP> Ein- <SEP> und <SEP> #'Liistrittskait hin <SEP> lässt <SEP> sieh <SEP> eiii <SEP> Strömitli.gsvor gang <SEP> nicht <SEP> erz-vj-Iii-#iii. <SEP> Die.
<SEP> Richtigkeit <SEP> des
<tb> Clesa"teii <SEP> ist <SEP> <B>auch</B> <SEP> dadurch <SEP> er ,viesen, <SEP> dass <SEP> eine <SEP> Abweichung
<tb> von <SEP> der <SEP> Form <SEP> des <SEP> Sehaufelrückens, <SEP> wie <SEP> Fig. <SEP> 2
<tb> Lind <SEP> <B>3</B> <SEP> ihn <SEP> beispiels-#veis#- <SEP> zeigen, <SEP> genügt, <SEP> um
<tb> die <SEP> Übereinstimmun- <SEP> des <SEP> -re#-hiieriseh <SEP> ermit telten <SEP> mit <SEP> den <SEP> verstiel13 mässig <SEP> gefundenen <SEP> Ergebnic-sen <SEP> vollständig <SEP> züi
<tb> zcrstören.
<tb>
Die <SEP> genaue <SEP> Bestimmung <SEP> eines <SEP> gegen <SEP> elie
<tb> Saugrohr,v#,-.iiid <SEP> liegenden <SEP> Sehaufelprofils <SEP> er gibt <SEP> Kurven <SEP> von <SEP> solcher <SEP> Beschaffenheit, <SEP> did')
<tb> die <SEP> in <SEP> winkeltreuer <SEP> Abbildun-,
<tb> <B>?'</B>
<tb> -weni- <SEP> voneinander
<tb> verschieden <SEP> sind, <SEP> <U>#vogegen</U> <SEP> die <SEP> der <SEP> Laufrad Tiabe <SEP> benachbarten <SEP> Sehaufelprofile <SEP> 1)'(15,Yen <SEP> die
<tb> La(ifr#ideiiitrittsl###ilic--.st.tri-,- <SEP> Krüni mung.-halbmesser <SEP> aufweisen.
<SEP> -Cin <SEP> die <SEP> <I>Yler-</I>
<tb> stellung <SEP> der <SEP> Sohaufeln <SEP> so <SEP> weit <SEP> t-l-is <SEP> möglieli
<tb> züi <SEP> vereinfaehen <SEP> und <SEP> dennoch <SEP> den <SEP> theoreti sehen <SEP> Anforderungen <SEP> genügend <SEP> zu <SEP> entspre chen, <SEP> empfiehlt <SEP> es <SEP> sieh, <SEP> die <SEP> der <SEP> Saugrohr wand <SEP> benaehbarten <SEP> Profile <SEP> #inf <SEP> ihrer <SEP> -anzeit
<tb> Länge, <SEP> <B>als</B> <SEP> Kreisbögen <SEP> auszuibilden,
<tb> die <SEP> der
<tb> profile <SEP> aus <SEP> einer <SEP> Geraden <SEP> iind
<tb> aus <SEP> einem <SEP> Kreisbogen <SEP> zu>;iiiini(*i.,#1),esctzt-, <SEP> s;
iid.
<tb> Fi1,),. <SEP> 2 <SEP> zeigt <SEP> in <SEP> der <SEP> A.b#vieliliiii,' <SEP> in <SEP> dor Nähe der Saugrohnvand <B>TU</B> auf der Stroni-- fläche <I>7,z</I> liegende Schaufelprofil. Dieses ist entsprechend dem Gesagten auf seiner ganzeit Län-e als Kreisbogen mit dem Halbmesser r ZD ausgebildet.
Fig. <B>3</B> zeigt das in die Bildebene Profil eines Schnittes der Schati- fel <B>8</B> mit einer Stromfläche r, iv" welche der Nabe<B>N</B> benachbart ist. An diesen Stelliii wird den theoretischen Anforderungen eben falls entsprechend vorstehend Gesagtem am n einfachsten durch die Ausbildung eines Pro fils Cx'-enü--(#, geleistet, welches au s einem L, Kreisbogeii mit dem Halbmesser r, und einer diesen tangierenden Geraden<B>g</B> (Fig. <B>3) be-</B> sieht.
Von besonderer Bedeutung sind die durch diese Massnahmen gewonnenen praktischen Vorteile. Es kann nunmehr der Schaufelplan eines neuen Lanfrades mit der gleichen spe zifischen Drehzahl, aber bei einem andern Laufraddurchinesser durch proportionaleVer- änderuno- der Halbmesser der Profilkreise erhalten werden. Es entfällt sonach die früher erforderliche Neuanfertigun,- des Schaufel planes, die bisher zu den zeitraubendsten und schwierigsten 2W)eiten des Turbinen- boues gehörte.
Schliesslich bietet die Anwen dung der Kreisprofile grosse -werkstättentech- niselie Vorteile.
Das Profil des Schaufelrückens ist selbstverständlich auch bei dieser Verein- fachun,2 durch Verdrehung des Profils der Schaufelvorderseite uni den Drehpunkt<B>0</B> bf,z#v. <B>0.,</B> (Fig. 2 bezw. <B>3)</B> auszubilden.<B>Ob</B> für den Drehpunkt<B>0,</B> eine andere ideelle DrehaeLse erforderlieh ist oder nicht, hängt von, der gewählten Schaufelform ab. In Fig. <B>1</B> ist beispielsweise durch<B><I>C, D,</I></B> eine i#olche neue Dreliaehse angedeutet.
-\Tach der :Erfindung ausgebildete Lauf- r;idsehziiif(--lli eignen sieh besonders vorteil haft für Kreiselmaschinen mit hohen Dreh- 7,#ihlen, weil bei diesen die l)'mlellkungs- und Wirb-Iverluste der üblichen. Schaufelprofile be'-,#o11ders ross sind.
Es bedarf auch keiner besonderen Be- (1;#i#ss die Vorteile der Laufrad- ,schaufeln unabhängig davon sind, ob letztere fest, oder aber verärehbar ausgebildet sind, wie dies im Patent Nr. <B>70008</B> beschrieben ist.
<B>- Soll</B> ein Laufrad, -wie gezeichnet, in eine Turbine eingebaut werden, so ist selbstver ständlich durch einen eiftsprechend ausge bildeten Leitappaxat für einen geordneten Wasserzufluss züi sorgen. Für die Abführung des Wassers aus dem Laufrad wird zweck mässig (!in Saugrohr vorgesehen, das einen entsprechenden "8.i.-Ligrohrrüokgewinn" er möglicht.
Soll ein Laufrad, -wie gezeichnet, in einer Kreigelpumpe Verwendung finden, so beda,r# es keiner besonderen Begründung, dass auch da alle jene Vorrichtun Cen Zweck- #Z mässigerweise benützt werden (Diffusor, Saugrohr usw.), die züi einem geordneten Stlömungsvorg,ang in derartigen Kreiselpum pen beitragen.
Ebenso ist es selbstverständ lich, dass bei der für Kreiselpumpen erforder lichen Umkehrung der Strömungsrichtung die Laufradeintrittshanten der Turbinen zu Aus trittskanten der Pumpen werden Lind um- g ekehrt. <B>-</B>