CH199559A - Kreiselmaschine. - Google Patents

Description

  Kreiselmaschine.    Durch Verdrehung der     Laufradschaufeln     geregelte Wasserturbinen einfacher und bil  liger Bauart mit feststehenden     Leitschaufeln     oder auch solche ohne Leitapparat, bei denen  im wesentlichen das     Spiralgehäuse    selbst und  insbesondere dessen Sporn auf den Eintritts  winkel in das Laufrad bestimmend wirkt,  bedürfen schwerer Schwungmassen, weil sonst  während des Regelvorganges     grössere    Dreh  zahländerungen auftreten als bei doppelt ge  regelten Turbinen.  



  Der     Erfindung    liegt nun der Gedanke zu  Grunde, diesen Nachteil dadurch zu beheben,  dass dem Wasser die Möglichkeit gegeben  wird, zwischen mindestens     einemfeststehenden,     auf die Strömungsrichtung Einfluss nehmenden  Organ, also z. B. zwischen den Leitschaufeln  oder einem Sporn eines     Spiralgehäuses    und  den     Laufschaufeleintrittskanten    eine     ring-          förrnige,    ungehindert kreisende Wassermasse  von solcher Grösse zu bilden, dass keine er  heblichen Drehzahlschwankungen auftreten.  



  Die Erfindung betrifft eine Kreiselmaschine  mit verstellbaren     Laufradschaufeln    und mit    mindestens einem feststehenden Leitelement,  z. B. einem Leitapparat oder einem     Spiral-          gehäuse,    mit einem als     Leitelement    dienenden  Sporn.

   Diese Kreiselmaschine kennzeichnet  sich dadurch, dass zwischen der     Leitelement-          kante,    an der das Wasser zum Laufrad aus  tritt, den Eintrittskanten der     Laufradschaufeln     und den dazwischen liegenden Wandteilen  des Turbinengehäuses ein freier Raum ist,  dessen in     der        lieridianebene    gemessener  Querschnitt den Wert überschreitet,  wobei     Q    die grösste     Schluckung   
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   der Turbine  in     m3Isek,        g    die Schwerbeschleunigung in       m/sekl    und H das Gefälle in in bedeuten.  



  Auf der Zeichnung sind Ausführungsbei  spiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.  Die     Fig.1    und 2 dienen zur Erläuterung des  Grundsatzes der Erfindung und die     Fig.    3  bis 7 zeigen schematisch drei Ausführungs  beispiele von Turbinen gemäss der Erfindung.  



  In     Fig.    1 sei bei der dargestellten Stel  lung der in der Richtung     u    umlaufenden Lauf  schaufel im Beharrungszustand     c"    die taDgen-           tiale    und     c,    die axiale, demnach<B>ei</B> die tat  sächliche Wassergeschwindigkeit und -u die       Laufradgeschwindigkeit;    so dass mit der Re  lativgeschwindigkeit     rc    die Bedingung des  stossfreien Eintrittes erfüllt ist.  



  Wird nun wie in     Fig.    2 dargestellt, die       Laufschaufel    auf kleinere     Schluckung    gestellt,  so nimmt die     Axialkomponente    augenblicklich  den kleineren Wert     cs    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     Tangential-          geschwindigkeit        c"    beizubehalten bestrebt sein.

    Es bleibt also für eine genügend lange Zeit       c"        ungeändert,    wodurch sich, wie     Fig.    2 zeigt,  das neue     c',    und damit w' ergibt, dessen  Richtung der geänderten Schaufelstellung an  gepasst ist. Ist die der kreisenden Wasser  masse innewohnende Energie aufgebraucht,  so nimmt auch die     Tangentialkomponente     einen der Turbinenbauart entsprechenden ver  kleinerten, in     Fig.    2 gestrichelt gezeichneten  Wert     c""    an.  



  Während sich im Beharrungszustand die  Strömungsverhältnisse denjenigen einer Tur  bine mit festem, dicht vor dem Laufrad  stehenden 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 bekannte Turbinen  mit festem Leitapparat.  



  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 dein Laufrad krei  senden Wassermasse, der auch auf das nach  strömende Wasser zum Teil zurückwirkt,  entsprechend gross zu machen.

   Wie Versuche  ergeben haben, wird eben diese Wirkung er  zielt, wenn der in der     Meridianebene    ge  messene Querschnitt F der Wassermasse, die  zwischen den dem Laufrad zunächst gelegenen       Leitschaufelkanten        bezw.    der     Spornkante    des         Spiralgebäuses    und dem     Laufradeintritt    kreist  so gross gemacht wird, dass der oben ange  gebene Mindestwert überschritten wird.  



  Die     Fig.    3 und 4 zeigen ein Ausführungs  beispiel mit festem Leitapparat im Achs  schnitt     bezw.    im Horizontalschnitt. Die Leit  schaufeln 2 sind von den Laufschaufeln 1  soweit abgerückt, dass der durch die Innen  kanten der Leitschaufeln 2 die Eintrittskanten  der Laufschaufeln 1 und die dazwischenlie  genden Wandungen des Gehäuses begrenzte  in der     Meridianebene    gemessene Ringquer  schnitt F grösser ist als der Wert
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    Die erforderliche Grösse des Querschnittes  F ist in diesem Fall, in dem der Abstand  der inneren     Leitschaufelkanten    den Laufrad  halbmesser nicht wesentlich überschreitet,

    durch genügend hohe Ausbildung der     Leit-          schaufeln    erreicht werden.  



       Fig.    5 zeigt den     Achaschnitt    durch eine  Turbine mit festem     Konusleitapparat,    bei dem  die     Leitschaufelkanten,    an denen das Wasser  zum Laufrad austritt, geneigt zur Laufrad  achse angeordnet sind. Hier ist die erforder  liche Grösse des Querschnittes F durch     Ab-          rückung    der Leitschaufeln vom Laufrad in       acheialer    Richtung erhalten worden.  



  Die     Fig.    6 und 7 zeigen     Achsschnitt    und  Grundriss einer     leitapparatlosen    Turbine mit       Spiralgebäuse.    In diesem Fall wird der Quer  schnitt der freikreisenden Wassermasse W  durch die     Spornkante    3 des     Spiralgehäuses     begrenzt, so dass die     Querschnittsfläche    F in  der     Meridianebene    zwischen dieser     Spornkante     und der Eintrittskante des Laufrades 1 zu  messen ist.

   Sind im Einlauf, wie in den     Fig.    6  und 7 strichpunktiert eingezeichnet, feste  Leitwände 4 eingebaut, deren Endkante 5  der Turbinenwelle näher liegt, als die Sporn  kante 3, so ist die     Querschnittsfläche    in der       Meridianebene    zwischen dieser Kante und der       Laufradeintrittskante    zu messen.  



  Die Erfindung kann sinngemäss auch bei  Turbopumpen angewendet werden, wobei  sodann unter     Q    die grösste Fördermenge und  unter     H    die Förderhöhe zu verstehen ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Kreiselmaschine mit verstellbaren Lauf radschaufeln und mit mindestens einem fest stehenden Leitelement, dadurch gekennzei chnet, dass zwischen der Leitelementkante, au der das Wasser zum Laufrad austritt, den Eintrittskanten der Laufradschaufeln und den dazwischen liegenden Wandteilen des Tur binengehäuses ein freier Raum ist, dessen in der 1Vleridianebene gemessener Querschnitt den Wert EMI0003.0004 überschreitet. UNTERAA SPRüCHE 1. Kreiselmaschine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass sie einen Leit- apparat mit feststehenden Leitschaufeln besitzt. Z.

   Kreiselmaschine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass sie ein Spiral- gehäusemit einem alsLeitelementdienenden festen Sporn besitzt. 3. Kreiselmaschine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Leitelement- kanten, an denen das Wasser zum Lauf rad austritt, parallel zur Laufradachse ver laufen und dass der Abstand dieser Leit- elementkanten von der Laufradachse grösser als der Laufradradius ist (Fig. 6). 4.

   Kreiselmaschine nach Patentansprucb, da durch gekennzeichnet, dass die Leitelement kanten, an denen das Wasser zum Lauf rad austritt, geneigt zur Laufradachse an geordnet sind (Fig. 5).