DE2844530A1

DE2844530A1 - Gehaeuse einer hydraulischen maschine

Info

Publication number: DE2844530A1
Application number: DE19782844530
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Harada; Sachio Tsunoda
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-10-20
Filing date: 1978-10-12
Publication date: 1979-04-26
Also published as: JPS605788B2; DE2844530C2; JPS5459539A; US4218182A; CH632561A5

Description

Firma TOKYO SHIBAURA DENKI KÄBÜSHIKI KAISHA, 72, Horikawa-Cho, Saiwai-Ku, Kawasaki-Shi, Kanagawa-Ken, Japan

Gehäuse einer hydraulischen Maschine

Die Erfindung betrifft das Gehäuse einer hydraulischen Maschine, insbesondere das Gehäuse einer hydraulischen Maschine, bei welchem die hydraulischen Eigenschaften der Maschine dadurch verbessert sind, daß die Größe der Stützschaufel-Strömungsdurchgänge zwischen einer Vielzahl von Stützschaufeln, die zwischen zwei Ringplatten befestigt sind, vermindert ist.

Der Stützring des Gehäuses einer modernen hydraulischen Maschine, etwa einer Pumpe oder einer Wasserturbine, enthält eine Vielzahl von Stützschaufein, die zwischen zwei einander vertikal mit Abstand gegenüberstehenden Ringklappen befestigt sind, derart, daß eine Vielzahl von Stützschaufel-Strömungsdurchgängen zwischen den Stützschaufeln entstehen.

Wird die hydraulische Maschine als Wasserturbine betrieben, so strömt Wasser aus der Spiralkammer eines Spiralgehäuses nacheinander durch die Stützschaufel-Strömungsdurchgänge und die Leitschaufel-Strömungsdurchgänge in die Läuferkammer und dreht dort den Läufer, worauf das Wasser durch ein Auslaßrohr abströmt.

9 0 9 817/0717 ~⁵~

-S-

28U53Ü

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Bei einem Stützring der erläuterten Konstuktion ändert sich jedoch die Querschnittsfläche an der Grenze zwischen der Spiralkammer des Spiralgehäuses und den Stützschaufel-Strömungsdurchgängen ganz beträchtlich, mit der Folge, daß sich auch die Geschwindigkeit des Wassers bei seinem Durchgang durch diese Grenzfläche

sich
stark ändert, womit'die Verluste in der hydraulischen Maschine infolge von Stoßeffekten der Wasserströmung erhöhen (Stoßverluste). Bei den vorbekannten Gehäusen wird zum Zweck der Verminderung der Verluste in der hydraulischen Maschine durch Reibung (Reibungsverluste) , die proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit des durch das Spiralgehäuse fließenden Wassers sind, üblicherweise die Querschnittsfläche des Strömungsdurchgangs des Spiralgehäuses so groß wie möglich bemessen. Damit aber werden nicht nur die Herstellungskosten des Spiralgehäuses erhöht, sondern darüberhinaus auch die Querschnittsflächenänderung an der erwähnten Grenzfläche vergrößert, mit der Folge einer Erhöhung der Stoßverluste.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines verbesserten Gehäuses für hydraulische Maschinen, bei welchem die Größe der Strömungsdurchgänge in dem die Reibungsverluste verursachenden Spiralgehäuse vermindert ist und bei welchem die Verluste durch Stoßwirkung in den Stützschaufel-Strömungsdurchgängen herabgesetzt sind, derart, daß die Gesamtverluste vermindert und somit die Kennlinien der hydraulischen Maschine verbessert sind.

Die Erfindung geht aus von einem Gehäuse einer hydraulischen Maschine mit einem Stützring, der aus zwei einander gegenüberstehenden Ringplatten und aus einer Vielzahl von Stützschaufeln besteht, die zwischen den Ringplatten befestigt sind, derart, daß zwischen den Stützschaufeln Stützschaufel-Strömungsdurchgänge entstehen,

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wobei an der Außenseite des Stützrings ein Spiralgehäuse angeordnet ist. Gemäß der Erfindung wird dieses Gehäuse dadurch verbessert, daß die Stützschaufel-Strömungsdurchgänge und das Spiralgehäuse derart bemessen sind, daß das Verhältnis η der Fläche 2ffR B eines den Außenumfang der Stütz schaufeln umhüllenden Kreises zur Querschnittsfläche des Strömungsdurchgangs im Spiralcrehäu-

■p ü

se zwischen 1,9 und 2,5 liegt und daß das Verhältnis = f,

^Rs

größer als 0,75 ist, wobei R den Radius des Querschnitts des

Durchgangs im Spiralgehäuse längs einer die Achse der Welle der hydraulischen Maschine enthaltenden und in einem rechten Winkel zur Achse des Einlasses des Spiralgehäuses stehenden Ebene, R die Entfernung zwischen der Achse der Welle und dem Mittelpunkt des Strömungsdurchgangs im Spiralgehäuse, R den Radius der Stützschaufeln an ihrem Außenumfang und B die Höhe der Stützschaufel-Strömungsdurchgänge am Umfang der Stützschaufeln bezeichnet.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Wasser-Strömungsdurchgänge im Gehäuse einer hydraulischen Maschine nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Francis-Hydromaschine mit Gehäuse nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Vektordiagramm des Geschwindigkeitsvektors der durch die Stützschaufel-Strömungsdurchgänge hindurchströmenden Wasserströmung,

Fig. 4 Geschwindigkeits-Vektordiagramme, und 10

Fig. 5 eine grafische Darstellung der Beziehungen zwischen dem Verhältnis η der Fläche eines die Stützschaufeln umhül-

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lenden Kreises zur Querschnittsfläche des festgelegten Strömungsdurchgangs im Spiralgehäuse, den Stoßverlusten AH₁, den Reibungsverlusten AH„ und den Gesamtverlusten AH,

Fig. 6 grafische Darstellungen der Beziehungen zwischen dem Ver-

hältnis η der Querschnittsflächen zur Differenz des Wirkungsgrades ΔΕ(%) ,

Fig. 8 einen Querschnitt zur Darstellung des Profils einer Stützschaufel im Bereich nahe dem Schaufelumfang,

Fig. 9 ein Geschwindigkeits-Vektordiagramm der Wasserströmung durch die Stützschaufel-Strömungsdurchgänge hindurch,

Fig.11 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 2 durch eine Abwandlungsform der Erfindung,

Fig.12 eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen der Wirkungsgradänderung und dem Winkel β ,

Fig.13 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt der Anordnung eines Stützrings mit Stützschaufeln nach der Erfindung, und

Fig.14 eine Draufsicht ähnlich Fig. 13 einer anderen Anordnung des Stützrings mit Stützschaufeln.

In den Fig. 1 und 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei befindet sich in einem Spiralgehäuse 1 eine Spiralkammer 2, wobei die Querschnittsfläche des Strömungsdurchgangs dieser Kammer 2 stufenlos von der Einlaßseite nach innen zu abnimmt. Im Spiralgehäuse 1 ist eine Vielzahl von Stützschaufeln 3 angeordnet, wobei die Stützschaufeln 3 in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind und zwischen benachbarten Stutζschaufeln Strömungsdurchgänge 4 begrenzen. Innerhalb der Stützschaufeln 3 ist eine Vielzahl von Leitschaufeln 5 angeordnet, und zwar in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen, wobei die Leitschaufeln 5 jeweils zwischen be-

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nachbarten Leitschaufeln Störmungsdurchgänge 6 begrenzen. Jeder Leitschaufel-Strömungsdurchgang 6 steht mit einer Läuferkammer in Verbindung, in der ein Läufer 8 angeordnet ist, welcher am unteren Ende einer Hauptwelle 9 sitzt.

Gemäß Fig. 2 sind die Stützschaufeln 3 zwischen 2 einander gegenüberstehenden Ringplatten 10 angeordnet, so daß ein Stützring 11 entsteht. Somit wird jeder Stützschaufel-Strömungsdurchgang durch die Oberflächen benachbarter Stützschaufeln 3 und durch die einander gegenüberliegenden Innenflächen der Ringplatten 10 begrenzt.

Zunächst soll nun der Strömungszustand des Wassers betrachtet werden, das durch die Spiralkammer 2 und die Stützschaufel-Strömungsdurchgänge 4 hindurchfließt.

Allgemein gesprochen ändert sich die Querschnittsfläche des Strömungsdurchgangs in der Spiralkammer 2 kontinuierlich von deren Einlaß zu deren Auslaß. Ein typischer Querschnitt wird durch einen Querschnitt A dargestellt, der sich in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Einlaßrohres 1, befindet und die O-Achse der

Hauptwelle 9 der hydraulischen Maschine enthält. Üblicherweise ist der Radius R dieses Querschnitts A derart gewählt, daß er

S S

gleich dem Radius R des Einlaßrohres 1 ist, so daß die Fläche

O el

■JfRg des Querschnitts A gleich ist der Fläche des Querschnitts A . Somit aber kann die Geschwindigkeit des durch diese Querschnitte hindurchfließenden Wassers ausgedrückt werden durch

v_ssf = % (D

wobei Q die Menge an strömendem Wasser bezeichnet.

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Nunmehr soll die Geschwindigkeit der Wasserströmung durch die Stützschaufel-Strömungsdurchgänge 4 hindurch betrachtet werden, und zwar unter Verwendung von Vektoren. Nimmt man an, daß das Wasser mit einer Geschwindigkeit V und mit einem Neigungswinkel oCbezüglich der Umfangstangente in die Spiralkammer einströmt, so kann die Geschwindigkeit V zerlegt werden in eine radiale Komponente V -die sich von der Spiralkammer 2 zum Stützschaufel-Strömungsdurchgang 4 hin erstreckt- und eine Umfangskomponente

V -die sich in Umfangsrichtung erstreckt.

Wenn das Wasser kontinuierlich strömt, dann ist die durch die Stützschaufel-Strömungsdurchgänge 4 hindurchströmende Wasermenge gleich der in die Spiralkammer 2 fließenden Gesamtmenge Q . Folglich kann die radiale Geschwindigkeitskomponente V folgendermaßen ausgedrückt werden:

Qc

^Vm ⁼ 2jrR B ⁱ²'

wobei R den Radius des Außenumfangs der Stützschaufel 3 und B die Höhe des Stützschaufel-Strömungsdurchgangs an deren Außenumfang bezeichnet.

Das Verhältnis zwischen den Stoßverlusten der Wasserströmung in den Stützschaufel-Strömungsdurchgängen 4 nahe des Außenumfangs und den Reibungsverlusten ergibt sich aus den folgenden Erläuterungen.

Gemäß Fig. 4 enthält diejenige Komponente der Wassergeschwindigkeit, welche sich auf die Stoßverluste nahe dem Außenumfang der Stützschaufel-Strömungsdurchgänge befindet, die Radialkomponente

V , welche sich in radialer Richtung von der Spiralkammer zu den

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Stützschaufel-Strömungsdurchgängen 4 erstreckt, und außerdem die relative Geschwindigkeitsdifferenz V-V zwischen der Umfangsgeschwindigkeitskomponente V und der Wassergeschwindigkeit V in der Spiralkammer 2. Demgemäß kann die den Stoßverlusten in den Stützschaufel-Strömungsdurchgängen 4 nahe deren Umfang zuzuordnende Wassergeschwindigkeit V₁ dargestellt werden als die Vektorsumme der radialen Geschwindigkeitskomponente V und der relativen Geschwindigkeitsdifferenz in Umfangsrichtung (V - V ) , womit sich folgende Gleichung (Fig. 4) ergibt:

^V? = ^Vm⁺ tV V² ⁽³⁾

Damit ergeben sich die Stoßverluste AH₁ durch folgende Gleichung:

_T2

= k

J- V
2g ^V1

wobei k₁ einen der Verlusthöhe zuzuordnenden Koeffizienten darstellt.

Gemäß Fig. 4 kann das Verhältnis zwischen V und V dargestellt werden als

^Vm

^U = cot Λ (5)

Aus den Gleichungen (1) und (2) kann nunmehr das Verhältnis zwischen V und V dargestellt werden durch s m

wobei et den Einfallswinkel der Wasserströmung in die Stützschaufel-Strömungsdurchgänge und η das Verhältnis zwischen der Fläche B eines die Stützschaufel» umschließenden Kreises und der Flä-

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ehe A des festgelegten Querschnitts des Strömungsdurchgangs

der Spiralkammer bezeichnet.

Wenn das Wasser durch das Spiralgehäuse 1 von dessen Einlaß zu dessen Auslaß mit einer Geschwindigkeit V fließt, dann ergeben sich Reibungsverluste ΔΗ_Ο , die proportional dem Quadrat von V

Δ S

sind, also ausgedrückt werden können durch:

wobei k„ einen Reibungsverlust-Koeffizienten und g die Schwerkraftbeschleunigung bezeichnet.

Durch Einsetzen der Gleichungen (5) und (6) in die Gleichungen (4) und (7) ergibt sich

₁ = (1 + (cotOC- n)²} k₁ -γ- V^ (4¹)

^ΔΗ2 =

Gleichung 4¹ zeigt, daß die Stoßverluste ΔΗ.. dann ein Minimum werden, wenn das Flächenverhältnis η gleich dem cotoc ist und daß die Stoßverluste mit dem Radius R_ des Strömungsdurchgangs im

Spiralgehäuse größer werden.

Fig. 5 ist eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Flächenverhältnis n, den Stoßverlusten ΔΗ-, den Reibungsverlusten ΔΗ_ und den Gesamtverlusten ΔΗ. Aus Fig. 5 ergibt sich, daß selbst dann, wenn die Reibungsverluste ΔΗ- in der Spiralkammer 2 durch extremes Verkleinern des Flächenverhältnisses η erniedrigt werden₍damit eine Erniedrigung der die Summe von ΔΗ.,

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und ΔΗ~ darstellenden Gesamtverluste nicht erreicht werden kann, weil die Stoßverluste ΔΗ. am Außenumfang der Stützschaufel-Strömungsdurchgänge 4 dabei ansteigen, mit der Folge einer Verschlechterung des Wirkungsgrades der hydraulischen Maschine. Aus diesem Grund ist es jedoch möglich, die Größe der Strömungsdurchgänge zu verkleinern und den Wirkungsgrad der Maschine dadurch zu verbessern, daß das Gehäuse so gestaltet wird, daß es der Bedingung
η = η genügt, wobei dann ßlL· = ^h„.

Aus obigem ergibt sich, daß das Verhältnis η zwischen der Fläche

2JlTR B des die Stützschaufel einhüllenden Kreises und der Fläche
ο

A des festgelegten Strömungsdurchgangs des Spiralgehäuses einen beträchtlichen Einfluß auf die Gesamtverluste ΔΗ hat.

Um die Größe des Maschinengehäuses zu vermindern, ist es notwendig, das Verhältnis zwischen der Entfernung zwischen der Achse
der Hauptwelle der Maschine und der Spiralkammer 2 einerseits und der Entfernung zwischen der Achse und dem Außenumfang der Stützschaufeln andererseits geeignet zu wählen. Mit anderen Worten,
zur Verkleinerung des Gehäuses ist es vorteilhaft, die Differenz zwischen dem Radius R (Fig. 2) zum Außenumfang der Stützschaufeln und dem Radius R zum Mittelpunkt des festgelegten Strömungsdurchgangs (der einen Radius R besitzt) des Spiralgehäuses 1 so klein wie möglich zu machen. Wenn die Differenz zwischen R und R jedoch zu klein ist, dann wird die Wasserströmung vom Einlaß zum
Auslaß turbulent, und zwar infolge der Wirkung des ümfangsteils
der Stützschaufel, wodurch nicht nur örtliche Sekundärströmungen entstehen, sondern auch die wirksame Durchflußfläche verkleinert wird. Folglich wird die Wassergeschwindigkeit V vergrößert und
damit auch der Reibungsverlust.

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Von dem später erläuterten Gesichtspunkt der hydraulischen Eigenschaften der Maschine ausgesehen, ist es vorteilhaft, die Differenz (R-R ) so zu wählen, daß sie größer ist als das 0,57-fache von R .

Fig. 6 ist eine grafische Darstellung der Veränderung des maximalen Wirkungsgrades &E(%) einer Francis-Pumpenturbine über ei-

T5 π

nem Bezugswert n=1,9, wobei das Verhältnis -^— größer ist als

^Rs

0,75. A zeigt einen Bereich, in welchem der Wirkungsgrad höher ist als im Fall von n=1,9.

Fig. 7 zeigt in ähnlicher Weise wie Fig. 6 die Änderung des maximalen Wirkungsgrads ΔΕ(%) einer Francis-Wasserturbine bei einem Bezugswert von n=1,5. In diesem Fall ist der Wirkungsgrad in einem Bereich zwischen n=1,5 bis n=2,1 verbessert.

Ausgedehnte Versuche unter der Bedingung, daß das Verhältnis

—=:— größer gewählt wurde als 0,75, haben ergeben, daß es vor-^Ks

teilhaft ist, bei der Konstruktion des Gehäuses das Flächenverhältnis in einem Bereich zwischen 1,9 bis 2,5 für Francis-Pumpenturbinen zu wählen, während für Francis-Turbinen oder Propeller-Wasserturbinen ein Verhältnis zwischen 1,5 und 2,1 vorteilhaft ist.

Ein Verfahren zur Verkleinerung des Gehäuses hydraulischer Maschinen vom Gesichtspunkt des Stützschaufelwinkels her wird nun anhand der Fig. 8 und 9 erläutert.

Es ist möglich, das Gehäuse dadurch zu verkleinern, daß die Länge einer Stützschaufel 3 verkürzt wird, und zwar durch Vergröße-

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rung des Stützschaufelringes ac zwischen einer Tangente an den Außenumfang der Stützschaufeln und der Mittellinie der Schaufel 3, womit also deren Neigungswinkel vergrößert wird, wie dies in Fig. 8 angegeben ist. Damit jedoch wird die Umfangsgeschwindigkeitskomponente V der Geschwindigkeit V der ankommenden Wasserströmung kleiner als die Wassergeschwindigkeit V in der Spiralkammer 2, wie dies durch eine fest ausgezogene Linie in Fig. 9 angedeutet ist. Aus dieser Figur ergibt sich, daß dann, wenn der Einströmungswinkel der Wasserströmung auf Ot¹ erniedrigt wird, es möglich ist, die Stoßverlust-Geschwindigkeitskomponente von V. auf V₁ zu erniedrigen, wodurch die Stoßverluste 2LH- verkleinert werden und der Wirkungsgrad verbessert wird.

In Fig. 1 stellen oC_ und oL die Winkel zwischen der Tangente an den Außenumfang der Stützschaufeln und den äußeren und inneren Oberflächen der äußeren Spitze einer Schaufel 3 dar. Die äußere Schaufelspitze wird somit unsymmetrisch gemacht, derart, daß der Winkel cL· kleiner ist als der Winkel A₁, womit der Stützschaufelwinkel von aC auf oC¹ vermindert wird.
ο ο

Bei parallelen Stützschaufel-Strömungsdurchlässen wird die sich zwischen dem Außenende und einer radialen Stelle von 0,9 R erstreckende äußere Spitze der Stützschaufel/asymmetrisch ausgeführt, wie oben beschrieben worden ist.

Bei einem Spiralgehäuse, bei welchem der Querschnitt des Strömungsdurchgangs groß gehalten ist, um so die Reibungsverluste AH₉ zu vermindern, können die Stoßverluste AH₁ nahe dem Außenumfang der Stützschaufel-Strömungsdurchgänge dadurch vermindert werden, daß das Flächenverhältnis η in dem oben erläuterten Op-

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timalbereich gewählt wird, womit dann die radiaüü Geschwindigkeitskomponente V der Wasserströmung zu V wird, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist. Demgemäß werden die Geschwindigkeitskomponenten V und V auf V₁ und V¹ erniedrigt, mit der Folge, daß die zu den Stoßverlusten beitragende Wassergeschwindigkeit V.. auf ν¹., erniedrigt wird. Wie sich aus Gleichung (4) ergibt, werden damit die Stoßverluste AH₁ erniedrigt, mit der Folge einer Erhöhung des Wirkungsgrades.

Im Fall paralleler Strömungsdurchgänge, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, ist es -wie aus Gleichung 2 ersichtlich-, für die Erniedrigung der radialen Geschwindigkeitskomponente vom Wert

V_n, auf den V notwendig, den Außenradius R der Stützschaufeln m m ο

oder die Breite der Stützschaufel-Strömungsdurchgänge zu vergrössern. Dies jedoch hat eine Vergrößerung der hydraulischen Maschine zur Folge.

Wird in diesem Fall, wie in Fig. 11 gezeigt, die Querschnittsfläche des Außenumfangs der Stützschaufeln durch stufenlose Vergrösserung der Höhe H der Stützschaufel-Strömungsdurchgänge vom Innen umfang gegen den Außenumfang vergrößert, dann ist es möglich, die Schaufelströmungsdurchgänge mit dem Gehäuseströmungsdurchgang zu verbinden, und dabei das optimale Flächenverhältnis η bei zubehalten, und zwar ohne Vergrößerung der Gesamtabmessung der Stützschaufel-Strömungsdurchgänge, so daß der Wirkungsgrad verbessert wird.

Fig. 12 zeigt das Verhältnis zwischen dem seitlichen Winkel ß, der später definiert wird, und der Veränderung der maximalen Wirk samkeit &E(%) gegenüber derjenigen der parallelen Stützschaufel-

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Strömungsdurchgänge, wobei der seitliche Winkel β zwischen den inneren Oberflächen der beiden sich gegenüberstehenden Ringplatten kleiner als 6°, so daß die Strömungsdurchgänge gleich denjenigen bei parallelen Stützschauf el-Ströitiungsdurchgängen sind; dabei ist es dann unmöglich, den Wirkungsgrad zu verbessern. Wenn jedoch der seitliche Winkel β größer als 20° ist, dann werden die Stützschaufel-Strömungsdurchgänge 4 wesentlich größer als die Leitschaufel-Strömungsdurchgänge 6, mit der Folge, daß die hydraulischen Verluste durch die Trennung des Wassers von der Wandung nahe dem Außenumfang der Leitschaufel-Strömungsdurchgänge ansteigen, derart, daß der Wirkungsgrad verschlechtert wird. Aus diesem Grund liegt der optimale Bereich des seitlichen Winkels β zwischen 6° und 20°.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 11 wird der Abstand zwischen den sich gegenüberstehenden inneren Oberflächen 12 der Ringplatte 10, also die Höhe H der Stützschaufel-Strömungsdurchgänge 4, von dem inneren Umfang aus gegen den Außenumfang hin stufenlos vergrößert. Die sich gegenüberstehenden inneren Oberflächen 12 entsprechen somit den seitlichen Oberflächen des Kegelstumpfes eines Kegels und der durch diese Oberflächen eingeschlossene Winkel β wird so gewählt, daß er sich in dem Bereich zwischen 6 und 20° befindet.

Die sich gegenüberstehenden inneren Oberflächen 12 müssen nicht die Seitenflächen eines Kegelstumpfes darstellen, sie können vielmehr auch die Seitenflächen irgendeines Polygonalstumpfes sein.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 13 und 14 sind sechsscki

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ge Pyramidenstümpfe dargestellt, deren jeder sechs flache Abschnitte 12-, bis 16, aufweist, die zu einem Ring verbunden sind. Bei

I b

diesen Ausfuhrungsformen ist der Winkel zwischen zwei sich gegenüberstehenden Ringen ebenfalls so gewählt, daß β = 6° bis 20°, ähnlich wie bei dem vorab beschriebenen Ausführungsbeispiel. Die Stützschaufeln 3 können derart angeordnet sein, daß jede Stützschaufel sich in einem Abschnitt befindet, wie dies in Fig. 13 dargestellt ist, oder sich in zwei benachbarten Abschnitten befindet, wie dies in Fig. 14 dargestellt ist.

Wie beschrieben, werden also gemäß der Erfindung das Verhältnis zwischen dem Radius R von der Achse der hydraulischen Maschine zum Außenumfang der Stützschaufeln sowie die Entfernung R zwischen der Maschinenachse und dem Mittelpunkt des Strömungsdurchgangs in der Spiralkammer, und auch das Verhältnis zwischen der Fläche eines die Stützschaufeln umhüllenden Kreises und der Fläche des festgelegten Strömungsdurchgangs der Spiralkammer so gewählt, daß sie in optimalen Bereichen liegen, um so die hydraulischen Verluste des durch das Gehäuse fließenden Wassers zu vermindern und folglich die Gehäusegröße verkleinern zu können.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung die Entfernung zwischen zwei sich gegenüberstehenden inneren Oberflächen der Ringplatten, welche zwischen sich eine Vielzahl von Stützschaufeln festhalten, das heißt, die Höhe der Stützschaufel-Strömungsdurchgänge in radialer Richtung stufenlos vergrößert, so daß es möglich ist, die Stoßverluste der Wasserströmung zu vermindern und so den Wirkungsgrad zu erhöhen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Gehäuse einer hydraulischen Maschine mit einem Stützring, der aus zwei einander gegenüberstehenden Ringplatten und einer Vielzahl von Stützschaufeln besteht, die zwischen den Ringplatten befestigt sind und zwischen sich Stützschaufel-Strömungsdurchgänge bilden, wobei in radialer Richtung an der Außenseite des Stützrings ein Spiralgehäuse vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützschaufel-Strömungsdurchgänge (4) und das Spiralgehäuse (2) derart bemessen sind, daß das Verhältnis η der Fläche 2jrR B eines den Außenumfang der Stützschaufel umhüllen

den Kreises und die Querschnittsfläche

des Strömungsdurch-

gangs des Spiralgehäuses (2) zwischen 1,9 und 2,5 liegt, und daß ~R~

das Verhältnis = £ größer als 0,75 ist, wobei R den Radius des Querschnitts des Strömungsdurchgangs des Spiralgehäuses (2) längs einer die Achse der Welle (9) der hydraulischen Maschine enthaltenden und zur Achse des Spiralgehäuseeinlasses senkrecht stehenden Ebene, R die Entfernung zwischen der Achse der Welle (9) und dem Mittelpunkt des Strömungsdurchgangs des Spiralgehäuses, R den Radius der Stützschaufeln (3), bezogen auf ihren Aussenumfang, und B die Höhe der Stützschaufel-Strömungsdurchgänge (4) am Umfang der Stützschaufein (3) bezeichnet.

Bankhaus Merck, Finck & Co., München
(BLZ 70030400) Konto-Nr 254649

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Bankhaus H. Aufhäuser. München (BLZ 70030600) Konto Nr 261300

Telegrammadresse: Patentsenior

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Posischeck München

(BLZ 70010080) Konto Nr 20904 800

ORIGfNAL INSPECTED

2. Gehäuse einer hydraulischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Francis-Turbine oder eine Propeller-Wasserturbine enthält und daß die Stützschaufel-Strömungsdurchgänge (4) und das Spiralgehäuse (2) derartige Abmessungen aufweisen, daß das Verhältnis £ größer als 0,75 ist und das Verhältnis η zwischen 1,5 und 2,1 liegt.

3. Gehäuse einer hydraulischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil jeder Stützschaufel in einem Bereich zwischen der Schaufelaußenkante und einer Stelle mit

0,9 R^ unsymmetrisch gestaltet ist, derart, daß ein Winkel tf_o ο /.

zwischen der Außenfläche dieses Bereichs und einer Tangente an den die Stützschaufeln (3) umhüllenden Kreis kleiner ist als ein Winkel (X. zwischen der inneren Oberfläche dieses Bereiches und der Tangente.

4. Gehäuse einer hydraulischen Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung zwischen den sich gegenüberstehenden Kreisringen (10) vom Innenumfang gegen den Außenumfang der Stützschaufeln (3) stufenlos ansteigt.

5. Gehäuse einer hydraulischen Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der von den sich gegenüberstehenden inneren Oberflächen der beiden Kreisplatten (10) eingeschlossene Winkel in einem Bereich zwischen 6" und 20° liegt.

6. Gehäuse einer hydraulischen Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberstehenden inneren Oberflächen der Ringplatten (10) einen Kegelstumpf bilden.

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7. Gehäuse einer hydraulischen Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberstehenden inneren Oberflächen der Ringplatten (10) einen Pyramidenstumpf bilden.

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