CH92232A - Wasserturbine. - Google Patents

Description

  Wasserturbine.    Wasserturbinen zur     Ausnützung    einer       Wasserkraft    werden im allgemeinen für ein  bestimmtes Normalgefälle und eine bestimmte       normale    Wassermenge gebaut, und ergeben  unter diesen Betriebsverhältnissen bei einer  bestimmten Tourenzahl einen     maximalen        Wir-          kungsgrad    für die Ausnützung der Wasser  kraft.

   Die Wasserführung der auszunützen  den Wasserkräfte, das heisst der Wasserstrom,       istaberziemlichenSchwankungen    unterworfen,  Geiten der Wasserklemme wechseln mit Be  triebsperioden     finit        übernormalen    Wasser  mengen ab, und mit den Änderungen der  Wassermenge geht eine     Änderung    des Ge  fälles Hand in Hand. Es kann auch vor  kommen, dass die auszunützende     Wassermenge     mehr oder weniger konstant bleibt, dabei  aber das Gefälle sich     ändert,    wie z.

   B. bei  Spiegelabsenkungen von     Stauanlagen.    Die  für normale Wassermengen- und     (D'refällsver-          hältnisse    konstruierte Turbine ist demnach  gezwungen, während längerer     Betriebsperioden     unter     abnormalen    Verhältnissen zu laufen,  wobei der Wirkungsgrad, vor allein wenn  unter allen Betriebsverhältnissen konstante       minutlieheZmdrehungszahl    der Wasserturbine    verlangt wird, beträchtlich unter den Wir  kungsgrad bei normalen     Verhältnissen    sinkt.  



  Gegenstand vorliegender Erfindung ist  nun eine     \Vasserturbine,        welehe    auch bei  abnormalen     Verhältnissen    der     Wasserführung     mit gutem Wirkungsgrade arbeitet.  



       Erfiiid(ingsgeinäss    ist das Laufrad einer       finit    Laufrad und regulierbarem     Leitapparat     ausgestatteten Wasserturbine, für einen be  deutenden     Schwankungen    unterliegenden Was  serstrom in eine Anzahl     Partiallaufi-äder    unter  teilt, und ferner sind Mittel vorgesehen, um  eine relative     Verschiebung    zwischen Laufrad  und Leitapparat     herbeizuführen,    so dass eine       Beaufschlagung    des Laufrades herbeigeführt  werden kann,

   wie sie dem eben bestehenden       Zustand    des Wasserstromes im     Sinne    der       mZiglichst    günstigen Ausnützung desselben  auf Grund der gewählten Ausgestaltung vom  Leitapparat und     Laufrad        ain    besten entspricht.  



  Bleibt das Gefälle konstant, und ändert  sich nur die     auszunützende    Wassermenge, so  werden     zweel@missigerweise    Leitapparat und  Laufrad für die maximal auszunützende Was  sermenge, sowie das letztere für ein und die  selbe Tourenzahl gebaut, und so viele Partial-      Laufräder     können    jeweils der     Beaufschlagung     ausgesetzt werden, als für die     Ausnützung     der     augenblicklichen    Wassermenge am günstig  sten ist.  



  Soll dagegen eine konstante Wassermenge  bei sich änderndem Gefälle ausgenützt werden,  und dabei die Umdrehungszahl des Turbinen  laufrades konstant gehalten werden, so wird  zweckmässiger weise das Leitrad und jedes       Partiallaufrad    für diese bestimmte Wasser  menge, jedes     Partiallaufrad    für ein- und die  selbe Tourenzahl, sowie jedes     Partiallaufrad     für ein anderes Gefälle gebaut, so dass für  jedes vorkommende Gefälle ein dieses von  allen     Partiallaufrädern    am günstigsten aus  nützendes     Partiallaufrad    der     Beaufschlagung     ausgesetzt werden kann.  



  Ändern sieh sowohl Gefälle, als auch  Wassermenge, so könnte malt einen     Kompro-          miss    der beiden Anordnungen treffen und das  Problem dadurch lösen, dass man die Unter  teilung des Laufrades in     Partiallaufräder     und die Ausgestaltung der letzteren sowohl  nach dem vorstehend erwähnten Gesichts  punkt der Veränderung der     Wasserinenge,     als auch nach demjenigen der Veränderung  des     (zefälles    vornimmt.  



  Praktisch wird matt     vorteilhafterweise     mit der Unterteilung des Laufrades in Par  tiallaufräder nicht so weit gellen, dass auch  die     eZtremsten    Verhältnisse der     Gefälls-    und       Wasserinengenschwankungen    berücksichtigt  werden können.

       Man    wird vielmehr die Durch  schnittsschwankungen der Wasserführung  während eines Jahres bestimmen, und dann       -die    oberste und unterste Grenze in bezug  auf     Wassermenge    und Gefälle, die man noch  ausnützen will, festlegen und zwischen diesen  Grenzen einige Zwischenstufen wählen, zur       Ausnützung    welcher Verhältnisse man die       Partiallaufräder    ausbildet.  



  Eine beispielsweise Ausführungsform des       Erfindungsgegenstandes    bei der Anwendung  auf eilte Reaktionsturbine ist auf beiliegender  Zeichnung     gezeigt,    und zwar für den Fall  einer Turbine, deren auszunützende Wasser  menge sich ändert, während das Gefälle kon  stant bleibt.

      In der Zeichnung ist:       Fig.    1 ein     achsialer    Schnitt durch eine  Reaktionsturbine;       Fig.    2 ist ein     achsialer    Schnitt durch eilte  Einrichtung zum Verstellen des Laufrades  gegenüber dem Leitapparat;       Fig.    3 ist ein Schnitt nach Linie     III-HI     voll     Flg.    2;       Fig.    4 ist ein Schnitt nach Linie     IV-IV     voll     Fig.    2;

         Fig.        f;    zeigt einen Schnitt nach Linie     V-T     in     Fig.    1, und       Fig.    6 zeigt in perspektivischer Ansicht  die Hälfte einer Büchse, auf welcher das Lauf  rad sitzt, und eine Führungsstange  Mit 1 ist das Laufrad einer Reaktions  turbine bezeichnet, welches durch die Tren  nungswände \' und 3, deren Form dem Ver  lauf der Stromfäden angepasst ist, in drei       Partiallaufräder    I,     II    und     III    unterteilt ist.

    Der in     bekannter        Weiss    durch Drehschaufeln  regulierbare Leitapparat 4 ist für     eine    maxi  male Wassermenge gebaut, ebenso das Lauf  rad 1, dessen Eintrittshöhe gleich der     höhe     des Leitapparates ist. Jedes der     Partiallauf-          räder    I.     II    und     III    kann ein Drittel der maxi  malen     Wassermenge    ausnützen.

   In der Zeich  nung ist das Laufrad gegenüber dem Leitrad  in     achsialer    Richtung verschoben gezeigt und  es werden in dieser Stellung des Laufrades  die     Partiallaufräder    I und     II        beaufschlagt,     während     III    ausser     Wirkung    ist. Das Lauf  rad wird in diese Stellung gebracht werden,  wenn die auszunützende Wassermenge auf       y/3    der maximalen Wassermenge gesunken ist.  



  Das     Verschieben    des Laufrades gegenüber  dem     Leitrade    wird auf folgende Weise erreicht  Die Laufradnabe ist auf einer in     achsialer     Richtung geteilten Büchse 5 beispielsweise  durch Keile 6 fest.     Dlit    den beiden Hälften  der Büchse 5 ist je eine Stange 7 und 3  fest verbunden, welche     Stangen    in     trapez-          förmigen    Nuten der Welle 9, die einander  diametral gegenüber angeordnet sind, geführt  sind. Die äussere Begrenzungsfläche der  Stangen ist nach dem Radius der Welle ge  krümmt, so dass sie die Welle     zti    einem vollen           ZSlinderquerschrritt    ergänzen.

   Cm eine Ver  schiebung der Büchsenhälften 5 in     achsialer          Richtung    gegeneinander zu verhindern, sind  dieselben bei<B>10</B> und 11 ineinander verzahnt.       Ari    ihren, den Enden, welche mit der Büchse  befestigt sind, entgegengesetzten Enden  sind die     Staugen    7 und 8 mit Segmenten 12  und 13 versehen, welche     Schraubengewinde     tragen. Die beiden Segmente sind durch au  ihren Enden vorgesehene Ringe 14 und 15  miteinander verbunden.

   Mit dem Gewinde  der Segmente ist eine ringförmige Mutter 16  im Eingriff, welche, um eine Verschiebung  in     achsialer    Richtung gegenüber der Welle       au    vermeiden, mit ihren beiden Seiten an je  einem Ringe 17     bezw.    18 anliegt, welche  letztere     segmentförmige    Lappen 19     bezw.    20  aufweisen, die mit der Welle 9 durch Schrauben  21 fest verbunden sind.

   Wird nun die     Ring-          inutter    16 durch irgendwelche Mittel in der  einen oder andern Drehrichtung gedreht, so  werden die Stangen 7 und 8 in der einen  oder andern Richtung längs der Turbinen  welle 9 verschoben, und somit auch das Lauf  rad entlang dieser Welle und dadurch so  viele     Partiallaufräder    der     Beaufschlagung    aus  gesetzt, als für die Ausnützung der augen  blicklichen Wassermenge am günstigsten ist.  



  In     Fig.    1 ist eine Ausgleichsscheibe 22  fest auf der Welle 9 vorgesehen, um den Re  aktionsdruck des Laufrades auszubalancieren.  



  Durch die Wasserturbine nach der Er  findung wird erreicht, dass ausser der gewöhn  lichen bekannten Anpassung     arr    vorübergehende  Belastungsschwankungen, welche durch die       Regulierbarkeit    des Leitapparates erreicht  wird, die Turbine den sich auf längere Be  triebsperioden erstreckenden Schwankungen  in den Verhältnissen der Wasserführung an  gepasst werden kann und diese Verhältnisse  mit möglichst gutem Nutzeffekt ausnützt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Wasserturbine mit Laufrad und regulier barem Leitapparat für einen, bedeutenden Schwankungen unterliegenden Wasserstrom, gekennzeichnet durch eine Unterteilung des Laufrades in eine Anzahl Partiallaufräder, und durch Mittel, um eine relative Verschie bung zwischen Laufrad und Leitapparat her beizuführen, so dass eine Beaufschlagung des Laufrades herbeigeführt werden kann, wie sie dem eben bestehenden Zustand des Stromes im Sinne der möglichst günstigen Ausnutzung desselben auf Grund der gewählten Ausge staltung von Leitapparat und Laufrad am besten entspricht. UN TERAN SPRüCHE 1.

   Wasserturbine nach Patentanspruch, für konstant bleibendes Gefälle und sich ändern de Wassermenge, dadurch gekennzeichnet, dass Laufrad und Leitapparat für die maxi mal auszunützende Wa.-sermenge, sowie das erste für ein und dieselbe Tourenzahl, gebaut sind und dass jeweils so viele Partial laufräder der Beaufschlagung ausgesetzt werden können, als für die Ausnützung der augenblicklichen Wassermenge . am günstigsten ist. 2.

   Wasserturbine nach Patentanspruch, für konstante Wassermenge und sich ändern des (grefälle, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitrad und jedes Partiallaufrad des unterteilten Laufrades für diese bestimmte Wassermenge, jedes Partiallaufrad für ein und dieselbe Tourenzahl, sowie jedes Partial laufrad für ein anderes Gefälle gebaut sind, so dass für jedes vorkommende Ge fälle ein dieses von allen Partiallaufrädern am günstigsten ausnützendes Partiallauf- rad der Beaufschlagung ausgesetzt werden kann.

   3. Wasserturbine nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Herbeiführung einer relativen Verschiebung zwischen Laufrad und Leitapparat in der Turbinenwelle geführte Stangen aufweisen, mit welchen das Laufrad verbunden ist, und mittelst welchen es entlang der Tur binenwelle verschoben werden kann.