CH273501A - Laufrad mit doppelt gekrümmten Schaufeln für Kreiselmaschinen. - Google Patents

Description

  <B>Laufrad mit doppelt gekrümmten Schaufeln für Kreiselmaschinen.</B>    Bei Laufrädern der     Francis-Turbinen    wird  die     Meridiangeschwindigkeit    auf der ganzen  Länge der an den Saugraum angrenzenden  Schaufelkante gleichbleibend gross gewählt.  Dadurch ergibt sich, dass sich die Schaufel  winkel stetig in der Richtung zur Radnabe  vergrössern, wobei die lichte Kanalweite zwi  schen zwei benachbarten     Saugsehaufelenden     annähernd     gleichbleibt.     



  Falls für die     Sehaufelkonstruktion    eine       Stromlinienverteilung    im     1Teridianschnitt    ent  sprechend der freien Strömung vorausgesetzt.  wird, wächst die     Meridiangeschwindigkeit    an  der     Saugsehaufelkante    mit zunehmender Ent  fernung von der     _Nabe.     



  Die Annahme der freien Strömung als       Meridianströmung    bedeutet in der Bauent  wicklung der Laufräder von Wasserturbinen  und Kreiselpumpen einen wichtigen Schritt..  Bei derart konstruiertem     Rade    sind längs der  Saugkante die Winkel und die lichte Weite  der Kanäle beim grössten Durchmesser we  sentlich grösser, bei der Nabe dagegen wesent  lich kleiner als beim normalen     Francis-Turbi-          nenrad.    Deshalb ist. an den Stellen der gröss  ten Umfangsgeschwindigkeit die lichte     M"eite     der Kanäle zwischen den Saugenden zweier  benachbarter Schaufeln grösser als in der  Nähe der Laufradnabe.

   Gleichzeitig vergrö  ssert sich hier die auf die Längseinheit der       Schaufelsaugkante    entfallende Wassermenge  im Vergleich mit dem normalen Francis-Tur-         binenlaufrad.    Somit vergrössert sich die über  tragene, auf diese Längseinheit entfallende  Arbeit und dadurch auch die Differenz der  absoluten Drücke vor und hinter der Schau  fel. Deshalb weist die Konstruktion gemäss  dem Prinzip der freien     Meridianströmung     eine gewisse Verschlechterung     auf    in bezug  auf Sicherheit gegen die     Kavitation    im Ver  gleiche mit dem normalen     Franeis-Turbinen-          rad.     



  In den Fällen einer gegebenen     un    gün  stigen Höhendisposition auf der Saugseite  kann sich daher als     zweckmässig    erwei  sen, auf die Vorteile einer freien Meridian  str     ömung        ztt    verzichten und sogar die     Meri-          diangesehwindigkeiten    auf der Saugseite an  den Stellen der grössten Umfangsgeschwindig  keiten kleiner und in der Nähe der labe grö  sser als beim     Francis-Turbinenrad    zu wählen.  



  Dies führt     zu    einem für     Kreiselmasehi-          nen,    wie     Wasserturbinen,    Kreiselpumpen und       -gebläsen,    bestimmten Laufrad, welches Ge  genstand der vorliegenden Erfindung ist und  bei dem die lichte Kanalweite     zwisehen    den  Saugenden     zweier    benachbarter Schaufeln  sich in der Richtung von der Nabe zum gröss  ten Saugdurchmesser hin verkleinert.  



  In der Zeichnung ist. als Ausführungsbei  spiel der Erfindung schematisch das Laufrad  1, welches sieh um die Achse 2 dreht und mit  doppelt gekrümmten Schaufeln 3 versehen ist,  dargestellt. Die Saugkante (bei Pumpen die      Eintritts-, bei Turbinen die Austrittskante)  ist durch die Kurve 4 bestimmt. Die Umfangs  geschwindigkeit des innern Randpunktes 5  der Saugkante sei     Cs,    so dass der äussere Rand  punkt 6 die Umfangsgeschwindigkeit     C6    be  sitzt.  



  In der Zeichnung sind die lichten Weiten  zwischen den Saugenden     zweier    benachbarter  Schaufeln mittels der Kreise 11, 12, 21, 22  usw. angegeben. So stellen zum Beispiel die  mit ausgezogener Linie gezeichneten Kreise 11  und 12 die lichte Kanalweite in den Punkten  5 und 6 vor im Falle der     Francis-Turbinen-          schaufelung,    bei welcher diese Weite entlang  der Saugkante zweier benachbarter     Schaufeln.     annähernd konstant ist. Deshalb sind die  Kreise 11 und 12 gleich gross.  



  Bei der     Schaufelung    nach dem Prinzip  der freien     Meridianströmung    wächst diese  Weite mit der Entfernung von der Drehachse  2, wie dies mittels des kleineren Kreises 21  für den Punkt 5 und mittels des grösseren  Kreises 22 für den Punkt 6 gezeigt ist.  



  Die erfindungsgemässe Konstruktion der  Schaufeln verfolgt keines der angeführten be  kannten Prinzipe, da bei dieser die lichte  Weite im Punkte 5 grösser (Kreis 31) als im       Punkt    6 (32) ist. Die durch die Endpunkte  der Umfangsgeschwindigkeiten     C5    und     C6    ge  legten Tangenten an die erwähnten Kreise 31  und 32 bestimmen dann den Schaufelwinkel  auf der Saugseite in bezug     zu    den Parallel  kreisen, auf welchen die Punkte 5 bzw. 6 lie  gen. Dabei stellen die Längen der     Umfangs-          geschwindigkeiten    in einem bestimmten Mass  stabe auch die zwischen zwei benachbarten  Schaufeln auf den entsprechenden Parallel  kreisen liegenden Teilungen vor.

   Die Tangen-         ten    13, 23, 33, 14, 24, 34 und 13', 23', 33';  14', 24', 34' bestimmen die örtliche lichte  Kanalweite zwischen den Saugenden der  Schaufeln, falls die Stärke der Schaufeln ver  nachlässigt wird. Falls die     Meridiangeschwin-          digkeiten    m in jedem Punkt der Saugkante  in der Richtung der Stromlinien aufgetragen  werden, erhält man für die     Francis-Turbinen-          schaufelung    die Kurve 15     (ms   <I>=</I>     m6),

      weiters  für die     Schaufelung    gemäss der freien     Meri-          dianströmung    die Kurve 25     (ms   <I> < </I>     ms)    und  schliesslich für die erfindungsgemässe     Sehaufe-          lung    die Kurve 35     (ms   <I>></I>     m6).    Diese letzt  erwähnte Kurve 35 zeigt deutlich,

       da.ss    bei der  erfindungsgemässen     Schaufelung    die     Meri-          diangeschwindigkeit    entlang der Saugkante 4  vom     Punkt    5 bis     zu    dem Punkt 6 abnimmt,  und     zwar    vom Werte     m;;    auf den Wert m6.

    Diese Abnahme ist durch die Verkleinerung  der lichten Kanalweite hervorgerufen und hat  zur Folge,     da.ss    an der Stelle der grössten Um  fangsgeschwindigkeit (im Punk 6) die auf  1 cm der     Saugkantenlänge    entfallende Was  sermenge kleiner ist als bei den beiden an  dern erwähnten     Schaufelungen.    Deshalb ist  hier auch die Sicherheit gegen     Kavitation     grösser.  



  Im Grenzfall kann die lichte Kanalweite  auf dem grössten Saugdurchmesser sich dem  Nullwert nähern.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Laufrad mit doppelt gekrümmten Seliau- feln für Kreiselmaschinen, dadurch gekenn zeichnet, dass die lichte Kanalweite zwischen den Saugenden zweier benachbarter Schau feln in der Richtung von der Nabe zum gröss ten Saugdurchmesser hin stetig abnimmt.