DE295945C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES J

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-■■ - JVr 295945 KLASSE 88«. GRUPPEl.

. JAKOB BUCHI in MAILAND. Kegelspalt-Turbine oder -Pumpe mit innerer Beaufschlagung. Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Mai 1914 ab.

Die Zentrifugalturbinen sind zur Zeit sozusagen außer Gebrauch gekommen in Anbetracht der sich in normalen Fällen ergebenden Vorteile der Zentripetal- (Francis-) Turbine. Allein die letzteren verlieren ihren ursprünglichen Charakter und zugleich die ihnen eigentümlichen Vorteile, wenn man die Wassermenge, welche sie mit einem gegebenen Raddurchmesser schlucken müssen, zu vergrößern sucht. Sie nehmen in diesem Falle die sogenannte »erweiterte Form« an, bei welcher der Eintritt in das Rad noch wesentlich zentripetal, der Ausfluß aber zum größten Teil zentrifugal geschieht, d. h. man hat in einem Mittelschnitt im Innern des Rades eine Richtungsänderung größer als 90°. Andererseits ist der Zweck, beim Ausfluß einen kleinen Verlust zu haben, nur teilweise erreicht, da beim Durchgang von der Zentripetal- in die Zentrifugalrichtung eine Verengung des Radquerschnittes unvermeidlich ist, welche in den meisten Fällen einen starken Austrittsverlust verursacht, den man mittels eines langen Saugrohres mit zunehmendem Querschnitt (Diffusor) teilweise zurückzugewinnen sucht.

Bei kleinen Gefallen, welche gerade solche großen Wasserschlucker erfordern, kann man nicht ein Saugrohr von genügender Länge anbringen. Es ist dann klar, daß die Francisturbinen in diesen Fällen nicht die besten Ergebnisse haben können. Von diesem Standpunkt erweisen sich' die Zentrifugalturbinen geeigneter, indem sie den Eintritt in das Rad in der Zentrifugalrichtung haben, in welchem Falle der Austrittsquerschnitt des Rades nach Belieben groß sein kann, ohne daß es irgendeine Verengung im Innern gibt.

Natürlich hat man auch hier einen minimalen Durchgangsquerschnitt für das Wasser, abhängig vom Eintrittsducrhmesser des Rades, doch liegt . die Verengung vor dem Eintritt oder fällt mit ihm zusammen, und die große Geschwindigkeit, welche in der Turbine entsteht, wird vom Laufrad vollständig ausgenutzt. Daher eignen sich derartige Turbinen, wenn sie günstig konstruiert sind, vornehmlich dazu, große Wassermengen zu schlucken, ohne daß es nötig ist, auf Wiedergewinnung des Druckes im Saugrohr zu halten, welches in diesem Falle nur dazu dienen soll, zwischen Rad und Ausflußkanal eine gute Verbindung herzustellen.

Die Zentrifugalturbine mit diagonaler Wasserführung eignet sich noch besser für diesen Fall. ■

Fig. ι veranschaulicht eine derartige Türbine im Achsialschnitt; Fig. 2 ist ein Querschnitt der beiden Räder, α ist das Laufrad, b das Leitrad, c das Zuführungsrohr. Im allgemeinen arbeitet die Turbine als Freistrahlturbine. In einigen Fällen läuft aber das Rad innerhalb einer Saugkammer; ein sich unmittelbar an das Rad anschließendes, eine

ununterbrochene Leitung bildendes Saugrohr, wie bei Zentripetalturbinen, ist aber nie vorhanden. Das Zuführungsrohr c weist meistens eine zylindrische oder konische Form auf.
Eine derartige Anordnung ist aber für Turbinen mit sehr kleinen Gefällen ungeeignet, bei welchen die Eintrittsgeschwindigkeit am Leitrad bedeutend größer als diejenige im Zuleitungskanal ausfällt, aus welchem die Turbine das Wasser mittels .eines sehr kurzen Rohres c entnimmt. Um auch in diesem Falle eine ganz allmähliche Geschwindigkeitsänderung zu erzielen, kann man die Leitradkränze nach außen krümmen und dabei verlängern, in der Weise, daß man eine Einführung bildet, welche das mit kleiner Geschwindigkeit anlangende Wasser aufnimmt und bis zum engsten Durchgangsquerschnitt in achsialer Richtung führt, worauf es in das Laufrad in

ao zentrifugaler Richtung weiterfließt. Die Führung des Wassers kann gegebenenfalls auch mit Hilfe von inneren Zwischenwänden geschehen.
Die Regelung kann wie gewöhnlich durch Änderung des Durchflußquerschnittes im eigentlichen Leitrad oder dadurch bewirkt werden, daß man in dessen äußerer Verlängerung bewegliche Leitschaufeln anbringt. Eine einfachere Regelung kann aber auch mittels eines zylindrischen Schiebers, eines Gitterschiebers oder ähnlicher Absperrvorrichtungen, wie bei den gewöhnlichen Turbinen, geschaffen werden.

Bei dem betrachteten Turbinentyp befinden

sich die Leitschaufeln im-engsten Durchgangsquerschnitt der Turbine, so daß sie durch ihre Dicke eine weitere Querschnittsverengung herbeiführen und überdies durch ihre Länge noch größere Reibungsverluste verursachen. In den meisten Fällen ist es somit vorteilhafter, diese inneren Leitschaufeln wegzulassen und auf andere Weise zu bewirken, daß das Wasser die nötige Richtung erhält. Ein geeignetes Mittel ist das Anbringen von festen oder drehbaren Leitschaufeln am Eingang der äußeren Verlängerung des Leitrades; man kann aber auch die Wasserkammer, in welcher sich die Turbine befindet, so spiralförmig ausbilden, daß sie dem Wasser beim Eintritt ins Laufrad die gewünschte Richtung erteilt.

Die hier betrachteten Turbinen mit oder ohne Leitrad können in an sich gebräuchlicher Weise_mit horizontalen oder vertikalen Wellen aufgestellt werden; auch können sie unter sich als Doppel- oder Zwillingsturbinen zusammengebaut werden.

Eine derart konstruierte Wasserturbine behält ihre Vorzüge gegenüber einer gewöhlichen auch dann bei, wenn sie als Pumpe verwendet wird. ·

Die bisher bekannte, als eine Umkehrung der Zentripetalkegelturbine anzusehende Zentrifugalkegelpumpe ist in den Fig. 3 und 4 veranschaulicht, wobei α das Laufrad und b das Leitrad oder Verbreiter (Diffusor) bedeuten. Die Pfeile zeigen die Drehrichtung des Rades und die Bewegungsrichtung des Wassers * in der als Pumpe arbeitenden Turbine, · welche beide den Richtungen entgegengesetzt sind, die sowohl das Rad wie das Wasser bei Betrieb der Turbine als Motor einnehmen.

Eine Zentrifugalkegelturbine nach vorliegender Erfindung wirkt dagegen als Pumpe, ohne eine Umkehrung der Bewegungsrichtung des Wassers zu benötigen. Sie ist außen mit einem Diffusor nicht versehen, sie arbeitet also als ein gewöhnliches Schleuderrad, weist aber die Eigentümlichkeit auf, daß Rad und Ablaufrohr sich .einander derart anschließen, daß dem Wasser ein Durchtritt von konstantem oder allmählich wachsendem Querschnitt geboten wird.

Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen einige Ausführungsformen der Erfindung als Beispiele.

Fig. 5 stellt einen achsialen Schnitt einer solchen Kegelzentrifugalturbine mit vertikaler Welle dar, die als Kraftmaschine verwendet ist. Es ist α das Laufrad, b das Leitrad mit festen oder beweglichen Schaufeln, c das Saugrohr, das unmittelbar an den äußeren Kranz des Rades angeschlossen ist, derart, daß zwischen denselben eine fortlaufende Verbindung mit gleichbleibendem oder allmählich zunehmendem Querschnitt vorhanden ist, d die äußere Verlängerung des Leitkanales, welche das in radial-zentripetaler Richtung zulaufende Wasser mit gesteigerter Geschwindigkeit ins Innere des Leitrades führt, e ein zylindrischer Absperrschieber.

Fig. 6 stellt einen Schnitt quer durch die Laufschaufeln α und .Leitschaufeln b dieser Turbine dar.

Fig. 7 zeigt eine Abänderung der Fig. 5, in welcher die eigentlichen Leitschaufeln fehlen und ersetzt sind durch einige Schaufeln f, die fest oder beweglich am äußeren Eintritt des Leitrades angebracht sind. Der innere Kranz b des Rades α ist bis zur Radnabe verlängert, so daß er einen Teil der Führungswand des Wassers bildet. "

Fig. 8 ist ein Schnitt mitten durch die Schau- -feln des Rades a.

Fig. 9 veranschaulicht eine Vereinigung zweier Turbinen nach der Fig. 6. Es sind a die 'Laufräder, b die Führungskanäle des Wassers vom Zuflußkanal ins Innere der Räder, ■ c die äußeren Leitschaufeln, welche diejenigen des eigentlichen Leitrades ersetzen, d die zylindrischen Schieber, welche voneinander unabhängig reguliert werden können, e die Saugrohre, welche direkt an die äußeren Kränze der Räder angeschlossen sind. >

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Fig. ιό veranschaulicht die Anwendung der betrachteten Turbine als Kreiselpumpe für kleine Förderhöhen.

Fig. Ii ist der entsprechende Schaufelschnitt. In diesem Falle hat man dieselbe Drehrichtung des Rades und dieselbe Durchflußrichtung des Wassers wie bei Benutzung der Tur_: bine als Kraftmaschine, nur muß dieselbe umgekehrt aufgestellt werden. Hierbei ist α das Rad; b ist wie bei der Turbine (Fig. 7) der sich verengende Zuflußkanal, welcher auch durch einen einfachen Krümmer c ersetzt werden kann.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Kegelspalt-Turbinc- oder -Pumpe mit innerer Beaufschlagung, dadurch gekcnn-■ zeichnet, daß der äußere Kranz des Laufrades an das Abflußrohr bzw. den Abflußkanal derart angeschlossen ist, daß zwischen Rad und Abfluß "eine fortlaufende Verbindung mit gleichem oder allmählich zunehmendem Querschnitt vorhanden ist.
2. 2. Turbine oder Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem zentrifugalen Leitrad ein besonderer Leitkanal vorgesetzt ist, welcher eine innere Verlängerung des Leitrades bildet und eine solche Form besitzt, daß das Wasser aus dem Zuflußkanal von außen einströmend mit zunehmender Geschwindigkeit der inneren Eintrittsseite des zentrifugalen Leitrades stetig zugeführt wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eigentliche, das Wasser in zentrifugaler Richtung zum Laufrad führende Leitrad ohne Schaufeln ausgebildet ist, wogegen am Eingang des als zentripetale Zuführung dienendcn Kanals (feste oder drehbare) Leitschaufeln angeordnet sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.