CH107059A - Hydraulic turbine. - Google Patents

Hydraulic turbine.

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CH107059A
CH107059A CH107059DA CH107059A CH 107059 A CH107059 A CH 107059A CH 107059D A CH107059D A CH 107059DA CH 107059 A CH107059 A CH 107059A
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rotor
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Limited The English El Company
Deriaz Paul
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Deriaz Paul
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Description

  

  Turbine     hydraulique.            La:    présente invention a,     polir        objet    une       turbine        hydraulique    à réaction avec chambre  pour recevoir la.     décharge    du rotor.  



  La forme de cette chambre dans un     pl-in     à angle droit sur l'axe     de    la turbine s'obtient  en considérant la forme des lignes de courant  clans deux dimensions qui s'obtiennent lors  qu'on superpose une source à un courant  d'eau parallèle. La réalisation d'une super  position de ce genre d'après les principes bien  connus d'hydrodynamique conduit à l'obten  tion de deux systèmes dus respectivement aux  deux systèmes élémentaires     superposés,    la  ligne séparatrice des deux systèmes étant une  ligne de forme     semi-ovale    dont     les    deux côtés  sont asymptotiques à deux lignes     parallèles     à la direction originelle du courant .d'eau.

    Cette     ligne    séparatrice est     cho-'sie    comme  tracé approximatif de la chambre de décharge  dans un plan normal à, l'axe de la, turbine.  Un caractère de cette courbe est qu'elle     ap-          parait    sans changement, dans le ,cas où le cou  rant provenant de la source est     pùrement    ra  dial, comme aussi lorsque la, vitesse de la, dé-    charge possède une composante     eirconféren-          tielle    (le valeur quelconque différente de zéro.

    Il s'en suit qu'une chambre présentant un  tracé de     -ce    genre est .adaptée pour la     couver-          si-on    d'énergie de vitesse en énergie de pres  sion aussi bien lorsque la vitesse est radiale  que     lorsqu'elle    contient une composante de  rotation.  



  La considération de courants clans un  système plan exige que la chambre présente  une hauteur     uniforme    dans la     direction    per  pendiculaire au plan de ces courants. Toute  fois, si l'on employait une telle disposition,  il s'écoulerait .dans la chambre une quantité  d'eau plus grande dans une direction que .dans  l'autre. Pour éviter .cet inconvénient, il est  avantageux de     dimensionner    cette hauteur de  la     chambre    de place en place, de manière à  obtenir une égalisation approximative de la.       >itesse    de décharge dans la chambre.  



  Des formes d'exécution de l'objet de l'in  vention sont     représentées,    à titre d'exemple,  au dessin .ci-annexé dans lequel:      Les     fib.    1, ? et 3 montrent     respectivement     en     coupe    axiale, en plan et en     élévation        une          chambre    de     déeh.arbe    applicable à une turbine  centrifuge;

    Les     fig.    la,     lu    et de sont des schémas in  cliquant la méthode employée pour     déterminer     la. forme de la chambre de     déeliarge;     Les fis. 5 et 6 sont     des    coupes axiale et  transversale faites     respectivement        suivant    les       lignes        17-17    et 18-18 et montrant l'appli  cation d'une     chambre    de     décharge    pour le     cas     d'une turbine à écoulement:

        < axial    Cie la.     roue     La. fis. 7 est une     eoupe    axiale représen  tant     l'arrangement    d'une turbine<B>il,</B>     axe    ver  tical injectée     sur    les deux faces de la.     roue.     



  La courbe formée par la     ligne,    séparatrice  entre les deux     systèmes    mentionnés plus haut  est     indiquéé    par la ligne     72    sur les fis. la et       d>>.    Dans la.     fib.        -la,    les autres     lignes    repré  sentent les filets liquides à l'intérieur de la       courbe-limite    7 2 pour le cas oit le courant  provenant do la     source    est purement radial.

    Dans la fis.     4h,    on a représenté (les filets     cor-          respondants    pour le cas d'un     courant    de rota  tion dans la     même        courbe-limite.    En exami  nant la     fib.    la, on verra que, dans le     cas    du  système plan représenté, il se     décharge    d'un  côté dit cercle<B>73</B> un plus     grand    débit que de  l'autre côté.

   On considère qu'il coule     clans    l'u  nité do temps la même     quantité    d'eau entre  n'importe laquelle des paires de filets adja  cents .de cette figure. .fin d'en faire une     ree-          tification        approximative,    on fait varier     d'un     point à l'autre les dimensions de la chambre  de     déehar#be    parallèles à     l'axe,    la     variation     étant calculée d'après les filets liquides de la  fi-, la, de telle sorte qu'aux     endroit:

      oit la  vitesse du courant se trouve     ètre        restreinte,    la.  hauteur de la chambre est accrue     proporlion-          nellement.    Il ;'ensuit que la     cha.m.bre,    qui doit.  évidemment avoir une hauteur     uniforme    ait       e(rcle    7 3 qui coïncide     av        e^    le diamètre exté  rieur de la roue, s     a#-r#roît        probressivemen    t en  hauteur depuis ce cercle jusqu'à la     paroi-liinite     7 2 de la chambre.

   Cet     accroissement    progres  sif peut se déterminer comme suit:    La     fib.   <B>le</B>     montre    une coupe de la     chambre     faite suivant la droite 74 de la     fib.    la.  partir     demilieux    des     sebnient;s   <B>75, 76,</B> dé  terminés sur la droite     7-1    par deux files li  quides     a(haeent,,    sont projetées les     droites    (Î,  78, etc., qui servent d'ordonnées pour     mesurer     la hauteur de la     chambre        dans    la     fig.    le.

   Ces  hauteurs     sont    faites     proportionnelles    aux     lon-          btteurs        dearo.@        7@1,        \i11,        eti@,,        détermines    sur le  cercle 7 3 par 'les     mêmes    filets liquides que lis  segments correspondants<B>75, 76,</B>     etc.    Ce cal  cul s'étend à butes les quinze     divisions    de la.

    ligne     7-1.    Il     .s'en    suit: la forme de la section  de la fis.     -le.    On peut obtenir la hauteur de  la     .chambre    en d'autres points, en     considérant     due le     cerele        73    et la     ligne-limite   <B>72,</B> ainsi due  toutes les     courbes        représentées    sur la fis.     1t:

  ,     sont des     courb,rs    de     niveau.    L a hauteur le long  de la. courbe 81 est évidemment celle qui est  donnée par l'ordonnée     82.        Aux        se^4io.ns    84     @ct     85     correspondent    les     lignes    86 et 87.  



  On     constatera.    due le mode d'opérer tel  qu'il vient d'être     indicttié    a pour résultat la  production     d'une    chambre de décharge     qui     présente la forme     indiquee    sur les     fib.    1, 2 et  3.

   Les     lignes    en trait;     interrompus        tracée;    sur  la     fib.    3 sont une coupe par 15-15 de la       fib.        ?.    Une     e:

  3r._ictéristique        générale        d(#    cette  chambre est     qu'elle    est     semi-ovale    en     plan,    que  sa hauteur     s'accroit        progressivement        (lit        centre     vers l'extérieur et que l'ouverture le     décharge     est d'une hauteur bien plus brande sur les  côté; que près du centre.  



  L a.     fig.    7 montre l'emploi de la chambre  (le     décharge    de forme établie     suivant    la pré  sente invention, en établissant un     arrange-          nient    simple et     compact    d'installation de tur  bine à réaction du type     centrifuge.    L'exem  ple montré une     turbine        ove,-    son appareil de       guidage,    pour     grande    vitesse,     spécifique    et  basse chute.

   On y emploie un     dispositif    à       arbre    vertical et la roue de la turbine 21 est  placée plu; bas que le     niveau    de l'eau dans  le     canal    de fuite     (37.    L'eau     s'en    échappe     di-          reeternent    dans une     clrinibre    de     décharge    68  qui présente une forme     semi-ovale    cri coupe  horizontale,     ainsi        qu'il    a.

   été décrit     ci-dessus,     et qui     débouche        dire(#tement    dans le canal de      fuite. L'eau arrive .du bief 69 et passe dans  les chambres     d'admission    70 et 71 arrangées  au-dessus et .en dessous de la roue de turbine.  De ces chambres, l'eau passe par les aubes  directrices 23 pour arriver à la roue de tur  bine. Le trajet général que décrit l'eau est  indiqué par des flèches. Cet arrangement  donne dans un espace     comparativement    res  treint et dans une forme qui peut s'exécuter       aisément    une turbine dont le débit est rela  tivement grand.

   Le court trajet et la faible  courbure .des     filets    pour franchir     les-chambres     d'admission, la turbine et la chambre de dé  charge indiquent qu'on est en mesure d'ob  tenir un rendement relativement élevé.  



  Dans le cas où la réalité correspond avec  une     approximation    suffisante aux conditions  envisagées de     courant    dans la chambre, il est  désirable de s'en tenir au dessin tel qu'il est  établi en ayant recours au procédé indiqué  plus haut. Mais     clans    les cas où la réalité ne  correspond pas avec une     approximation    suffi  sante pour les conditions initiales, on peut  s'écarter, dans     certaines    limites, de la     forme     précise que' donne cette manière d'opérer.

    Las     fig.    5 et 6     représentent    un cas semblable  où l'on emploie une chambre de     .décharge     pour une turbine d'où l'eau sort dans une di  rection axiale, de sorte     qu'elle    doit se tour  ner à angle .droit à l'entrée ou à l'intérieur  de la chambre de     -décharge.    L'eau y afflue  en franchissant le tuyau d'aspiration 90 et  elle se décharge par l'ouverture 91. La cham  bre présente encore en plan une forme     semi-          ova.le,    excepté en 92, où une arête est placée  en une position qui n'influe pas d'une ma  nière appréciable sur le courant, comme l'in  dique la     fig.    4a.

   On introduit une ,colonne  de support 93 pour des raisons constructives.  On remarquera que, sur les côtés, cette ou  verture d'écoulement a une hauteur réelle  ment plus grande qu'au centre. En utilisant  une chambre de ce genre, l'eau qui entre       axialement    par le tuyau d'aspiration 90 et  qui peut avoir une composante -de rotation est    déviée d'un angle droit et se décharge à une  vitesse considérablement     réduite    et approxi  mativement     uniforme,    dans le bief d'aval, la  forme de la chambre étant de nature à- con  tribuer à la     transformation    d'une partie de la  vitesse en pression.



  Hydraulic turbine. The: present invention has, object polish a hydraulic reaction turbine with chamber for receiving the. rotor discharge.



  The shape of this chamber in a pl-in at right angles to the axis of the turbine is obtained by considering the shape of the streamlines in two dimensions which are obtained when a source is superimposed on a current of parallel water. The realization of a super position of this kind according to the well-known principles of hydrodynamics leads to the obtaining of two systems due respectively to the two superimposed elementary systems, the dividing line between the two systems being a line of semi-form. oval whose two sides are asymptotic with two lines parallel to the original direction of the water current.

    This dividing line is chosen as an approximate course of the discharge chamber in a plane normal to the axis of the turbine. A characteristic of this curve is that it appears unchanged in the case where the current from the source is purely radical, as also when the velocity of the discharge has an eirconferential component. (any value other than zero.

    It follows that a chamber with such a layout is suitable for covering energy from speed to pressure energy both when the speed is radial and when it contains a component. of rotation.



  Consideration of currents in a planar system requires that the chamber have a uniform height in the direction perpendicular to the plane of these currents. However, if such an arrangement were employed, more water would flow into the chamber in one direction than in the other. To avoid this drawback, it is advantageous to dimension this height of the chamber from place to place, so as to obtain an approximate equalization of the. > rate of discharge in the chamber.



  Embodiments of the object of the invention are shown, by way of example, in the accompanying drawing in which: The fib. 1,? and 3 show respectively in axial section, in plan and in elevation a deh.arbe chamber applicable to a centrifugal turbine;

    Figs. la, lu and de are diagrams by clicking the method used to determine the. shape of the deeliarge chamber; The fis. 5 and 6 are axial and transverse sections taken respectively along lines 17-17 and 18-18 and showing the application of a discharge chamber for the case of a flow turbine:

        <axial Cie la. wheel La. fis. 7 is an axial eoupe representing the arrangement of a turbine <B> it, </B> vertical axis injected on both sides of the. wheel.



  The curve formed by the dividing line between the two systems mentioned above is indicated by line 72 on the seams. la and d >>. In the. fib. -la, the other lines represent the liquid streams inside the limit curve 72 for the case where the current coming from the source is purely radial.

    In the fis. 4h, we have represented (the corre- sponding threads for the case of a rotational current in the same limit curve. By examining the fib. La, we will see that, in the case of the plane system represented, it is discharge on one side called circle <B> 73 </B> a greater flow rate than on the other side.

   The same amount of water is considered to flow in a unit of time between any of the adjacent pairs of nets in this figure. .in order to make an approximate reestification, the dimensions of the dehar # be chamber are varied from point to point parallel to the axis, the variation being calculated from the liquid threads of the fi-, la, so that at places:

      where the speed of the current is restricted, there. the height of the chamber is increased proportionally. It; 'ensues that the cha.m.bre, which must. Obviously have a uniform height at e (rcle 7 3 which coincides with the outside diameter of the wheel, s a # -r # probably rises in height from this circle to the wall-liinite 7 2 of the chamber.

   This progressive increase can be determined as follows: The fib. <B> le </B> shows a section of the chamber taken along line 74 of the fib. the. starting from the middle of the sebnient; s <B> 75, 76, </B> defined on the line 7-1 by two liquid lines a (haeent ,, are projected the lines (Î, 78, etc., which serve as 'ordinates to measure the height of the chamber in fig.

   These heights are made proportional to the lengths of dearo. @ 7 @ 1, \ i11, eti @ ,, determined on circle 7 3 by 'the same liquid threads as their corresponding segments <B> 75, 76, </B> etc. This cal cul extends to butes the fifteen divisions of the.

    line 7-1. It follows: the shape of the section of the fis. -the. The height of the chamber can be obtained at other points, by considering due the cerele 73 and the limit line <B> 72, </B> thus due all the curves represented on the fis. 1t:

  , are level curves, rs. The height along the. curve 81 is obviously that which is given by ordinate 82. To the lines 84 @ct 85 correspond lines 86 and 87.



  We will see. due to the mode of operation as just mentioned results in the production of a discharge chamber which has the shape indicated on the fib. 1, 2 and 3.

   The dashed lines; interrupted plotted; on the fib. 3 are a 15-15 cut through the fib. ?. A:

  3r._ general icteristic d (# this chamber is that it is semi-oval in plan, that its height increases progressively (center bed towards the outside and that the opening the discharge is of a much larger height on the sides; that near the center.



  The. fig. 7 shows the use of the chamber (the discharge of form established according to the present invention, establishing a simple and compact arrangement of installation of a reaction turbine of the centrifugal type. The example shown an oval turbine, - its guidance device, for high speed, specific and low fall.

   A vertical shaft device is employed therein and the impeller of the turbine 21 is placed further; lower than the water level in the tailrace channel (37. Water escapes di- rectly into a discharge chamber 68 which has a semi-oval shape in horizontal cross-section, as it has.

   been described above, and which emerges say (#tement in the tailrace channel. The water arrives .du reach 69 and passes into the inlet chambers 70 and 71 arranged above and. below the impeller. From these chambers, the water passes through guide vanes 23 to reach the turbine wheel. The general path that the water describes is indicated by arrows. This arrangement gives in a comparatively small space and in a a form which can easily run a turbine whose flow rate is relatively large.

   The short path and low curvature of the threads to pass through the inlet chambers, the impeller, and the discharge chamber indicate that relatively high efficiency can be achieved.



  In the event that the reality corresponds with a sufficient approximation to the envisaged current conditions in the chamber, it is desirable to adhere to the drawing as established by resorting to the method indicated above. But in cases where the reality does not correspond with a sufficient approximation for the initial conditions, one can deviate, within certain limits, from the precise form given by this way of operating.

    Las fig. 5 and 6 show a similar case where a discharge chamber is employed for a turbine from which the water exits in an axial direction, so that it must turn at a right angle at the inlet. or inside the discharge chamber. The water flows into it by passing the suction pipe 90 and it discharges through the opening 91. The chamber still has in plan a semi-oval shape, except at 92, where a ridge is placed in a position. which does not appreciably influence the current, as shown in fig. 4a.

   A support column 93 is introduced for constructive reasons. It will be noted that, on the sides, this or flow opening has a height that is really greater than in the center. By using such a chamber, the water which enters axially through the suction pipe 90 and which may have a rotating component is deflected at a right angle and discharged at a considerably reduced and approximately uniform rate, in the downstream reach, the shape of the chamber being such as to contribute to the transformation of part of the speed into pressure.

 

Claims (1)

REVENDICATION Turbine hydraulique à réaction avec une chambre pour recevoir la .décharge du rotor, caractérisée en ce que cette chambre présente dans un plan perpendiculaire à l'axe du rotor une forme semi-ovale qui est approximative ment celle de la ligne de limite entre les deux systèmes de filets liquides produits par l'introduction d'une source dans un courant parallèle. CLAIM Hydraulic reaction turbine with a chamber for receiving the discharge from the rotor, characterized in that this chamber has in a plane perpendicular to the axis of the rotor a semi-oval shape which is approximately that of the boundary line between the two systems of liquid nets produced by the introduction of a source in a parallel current. <B>SOUS-REVENDICATIONS-</B> <B>1</B> Turbine suivant la revendication,- carac térisée en .ce que les dimensions .de la chambre de décharge parallèlement à l'axe du rotor varient de point en point de telle façon qu'une distribution approximative ment uniforme de la décharge autour du cercle d'entrée depuis le rotor à la chambre de décharge est obtenue. . <B> SUB-CLAIMS- </B> <B> 1 </B> Turbine according to claim, - characterized in that the dimensions of the discharge chamber parallel to the axis of the rotor vary from point to point. point such that an approximately uniform distribution of the discharge around the inlet circle from the rotor to the discharge chamber is obtained. . 2 Turbine suivant la revendication et la. sous- revendication 1, du type à. écoulement cen trifuge, caractérisée par le fait que le rotor a un axe vertical et est du type à. double admission et par une disposition des cham bres d'admission en dessus et en dessous du rotor, la chambre d'admission inférieure étant en ,dessous du niveau d'eau dans le canal de fuite, la Chambre de décharge de forme semi-ovale étant disposée autour du rotor de façon qu'elle conduit directement au canal de fuite en une direction ap proximativement horizontale. 2 Turbine according to claim and. sub-claim 1, of the type to. cen trifugal flow, characterized in that the rotor has a vertical axis and is of the type. double intake and by an arrangement of the intake chambers above and below the rotor, the lower intake chamber being below the water level in the leakage channel, the discharge chamber of semi-oval shape being arranged around the rotor so that it leads directly to the leakage channel in an approximately horizontal direction.
CH107059D 1922-04-27 1923-04-24 Hydraulic turbine. CH107059A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3962789A (en) * 1974-04-08 1976-06-15 Flatland Lloyd P Dental handpiece

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3962789A (en) * 1974-04-08 1976-06-15 Flatland Lloyd P Dental handpiece

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