DE3924496C2 - Durchströmturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Durchströmturbine, bestehend aus einem Gehäuse und einem drehbar darin gelagerten Ro­ tor, wobei das Gehäuse einen tangential auf den Rotor treffenden Einlaß und einen radial verlaufenden Auslaß aufweist, und der Rotor von einer in zwei Gehäusedeckeln gelagerten Welle gebildet ist, die ein mit Schaufeln ver­ sehenes Laufrad trägt, wobei die Schaufeln des Laufrades mit einer im Abstand zu den Gehäusedeckeln angeordneten Scheibe unterteilt sind.

Die Durchströmturbine dient insbesondere für die Ausnut­ zung von kleinen Wasserkräften. Das Wasser wird dabei durch eine verstellbare Leit- und Regelvorrichtung durch den Einlaß dem walzenförmigen Laufrad so zugeführt, daß es den Schaufelkranz zuerst radial von außen nach innen und danach ein zweites Mal von innen nach außen durch­ strömt und durch den Auslaß abfließen kann. Die Leitvor­ richtung ist so unterteilt, daß bei geringer Wasserarbie­ tung oder bei Teillastbetrieb nur ein Teil der Laufrad­ breite vom Wasser beaufschlagt wird. Dadurch wird auch bei Teillastbetrieb ein guter Wirkungsgrad erreicht. Das Laufrad weist dabei zwei Endwände auf, zwischen denen ge­ wölbte Schaufelleisten angeordnet sind, die sich geradli­ nig parallel zur Welle erstrecken. Zwischen den beiden Endwänden des Laufrades ist dabei außermittig auch noch eine Zwischenwand vorgesehen, die die Schaufelleisten un­ terteilt, damit bei kleinen Teillasten die Durchströmung auf Teillängen der Schaufelleisten begrenzt ist. Eine Verringerung der Leistung kann somit lediglich mit der verstellbaren Leit- und Regelvorrichtung vorgenommen wer­ den. Ein vollständiges Umstellen auf eine kleinere Lei­ stung ist nicht möglich.

Eine ähnliche Wasserdurchströmturbine zur Ausnutzung kleiner Wasserkräfte wird in der DE-PS 8 10 380 beschrie­ ben. Die Regelung erfolgt dort von Hand oder durch elek­ trische Regler von einer zentralen Stelle aus. Die Rege­ lung der Turbine wird durch eine spezielle Ausbildung des drehfest auf eine Welle aufgesetzten Laufrades und des Wasserzulaufes in der Weise ermöglicht, daß entsprechend gestaltete Zwischenwände von außen längs der Turbinenach­ se stufenlos verschiebbar angeordnet sind. Oftmals ist es jedoch nicht nötig, diese relativ kostenaufwendigen Maß­ nahmen zur stufenlosen Regelung vorzusehen, da der Was­ serzulauf zur Turbine über längere Zeiträume als weitge­ hend konstant angenommen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Durch­ strömturbine der eingangs erläuterten Art weiter zu ver­ bessern, so daß sie durch einfachen und kostengünstigen Umbau für unterschiedliche, weitgehend konstante Teil­ lastbereiche verwendbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzei­ chen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Weite­ re Maßnahmen und Vorteile ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen. Insgesamt kommt diesen die nachfolgend darge­ stellte Bedeutung zu.

Die Leistung der Turbine kann in einfacher Weise von ei­ nem Maximalwert durch eine Verkleinerung der Breite des Laufrades und entsprechender Verringerung der lichten Weite zwischen den beiden Gehäusedeckeln auf einen klei­ neren Wert einstellbar sein. Die Verkleinerung der Breite des Laufrades kann dabei durch die eine Verkürzung der die Laufradschaufeln bildenden Schenkel der Winkeleisen­ abschnitte erfolgen. Durch entsprechende Dimensionierung der die Laufradschaufeln bildenden Schenkel der Winkelei­ senabschnitte kann in einfacher Weise jede gewünschte Breite des Laufrades erzielt werden.

Die beiden Gehäusedeckel können jeweils aus einem gegen die Stirnfläche des zylindrischen Rohrteils anliegenden Außenteil und jeweils einem den zylindrischen Rohrteil passenden Innenteil bestehen, wobei die Verringerung der lichten Weite zwischen den beiden Gehäusedeckeln durch ein Einsetzen einer Abstandhülse zwischen dem Außenteil und dem Innenteil mindestens eines Gehäusedeckels er­ folgt. Durch eine entsprechende Positionierung der Innen­ teile der Gehäusedeckel kann vorteilhafterweise die lich­ te Weite zwischen den Gehäusedeckeln der Durchströmturbi­ ne der gewünschten Leistung angepaßt werden.

Der Innenteil des Gehäusedeckels kann in seiner äußeren, zylindrischen Mantelfläche eine umlaufende Nut zur Auf­ nahme eines gegen die innere Mantelfläche des zylindri­ schen Rohrteils zur Anlage kommenden O-Ringes aufweisen. Dabei ist in günstiger Weise der Innenteil des Gehäu­ sedeckels abgedichtet im zylindrischen Rohrteil gehal­ tert.

Der Innenteil und der Außenteil eines jeden Gehäu­ sedeckels und die gegebenenfalls dazwischen angeordnete Abstandhülse können mit Schrauben miteinander verbunden sein. Innenteil und Außenteil eines jeden Gehäusedeckels und die gegebenenfalls dazwischen angeordnete Abstandhül­ se sind so zuverlässig miteinander verbunden.

Der Innenteil und der Außenteil eines jeden Gehäu­ sedeckels und die gegebenenfalls dazwischen angeordnete Abstandhülse können je einen Durchbruch für die Welle aufweisen, wobei die Welle mit an den Außenteilen der Ge­ häusedeckel gehalterten, Kugellager aufweisenden Wellen­ lagern gelagert ist. Dadurch ist in einfacher Weise die Welle des walzenförmigen Laufrades in jedem der beiden Gehäusedeckel zuverlässig gelagert.

Der Innenteil des Gehäusedeckels kann an seiner dem Au­ ßenteil zugekehrten Seite, dem Durchbruch für die Welle benachbart, eine Aussparung zur Aufnahme eines Simmerrin­ ges aufweisen, wodurch in einfacher Weise der Innenteil des Gehäusedeckels abgedichtet auf der Welle angeordnet ist.

Die das Laufrad bildende und die Schaufeln tragende Scheibe kann eine rohrabschnittsförmige Nabe aufweisen, die mit einer Paßfeder drehfest auf der Welle aufgesetzt ist. Dadurch ist in einfacher Weise die das Laufrad bil­ dende Scheibe zuverlässig drehfest an der Welle gehal­ tert.

Jeder Winkeleisenabschnitt kann jeweils mit seinem einen Schenkel an der drehfest auf der Welle aufgesetzten Scheibe gehaltert sein, während jeweils der andere Schen­ kel eine Laufradschaufel bildet. Die Winkeleisenabschnit­ te sind somit in einfacher Weise zuverlässig an der dreh­ fest auf der Welle aufgesetzten Scheibe gehaltert, wobei die Winkeleisenabschnitte mit jeweils ihrem einen Schen­ kel die Laufradschaufel bilden.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungs­ beispiel dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Durchströmturbine im Längsschnitt und einem verkleinerten Maßstab,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 ein eine Schaufel des Laufrades bildender Winkeleisenabschnitt in Seitenansicht und

Fig. 4 den Winkeleisenabschnitt in Draufsicht.

Die auf der Zeichnung dargestellte Durchströmturbine besteht aus einem Gehäuse 10 und einem drehbar darin gelagerten wal­ zenförmigen Laufrad 11. Das Gehäuse 10 besteht aus einem zy­ lindrischen Rohrteil 12, wobei die beiden Enden der Rohrtei­ les 12 mit je einem Deckel 13 verschlossen sind. Der zylin­ drische Rohrteil 12 weist einen tangential auf die Schau­ feln 14 des Laufrades 11 treffenden Einlaß 15 auf. Von dem Einlaß 15 ist dabei der Einfachheit halber lediglich die Au­ ßenwandung 16 dargestellt. Die am Einlaß vorgesehene Leit- und Regelvorrichtung kann einen bekannten Aufbau aufweisen und ist daher in der Zeichnung nicht näher dargestellt. Der zylindrische Rohrteil 12 weist weiterhin unterseitig einen radial verlaufenden Auslaß 17 auf, an dem ein Auslaßstutzen 18 mit rechteckigem Querschnitt abgeschlossen ist.

Das walzenförmige Laufrad 11 wird von einer Welle 19 gebil­ det, die in den beiden Gehäusedeckeln 13 gelagert ist. Die Welle 13 trägt dabei eine Scheibe 20, die etwa mittig zwi­ schen den beiden Gehäusedeckeln 13 angeordnet ist. Die Scheibe 20 trägt dabei die Schaufeln 14 und weist eine rohrabschnittsförmige Nabe 21 auf, die mit einer Paßfeder 22 drehfest auf der Welle 19 aufgesetzt ist. Das von der Schei­ be 20 gebildete Laufrad 11 ist somit in einfacher Weise zu­ verlässig gegen Drehen gesichert auf der Welle 19 gehaltert.

Die das Laufrad 11 bildende Scheibe 20 ist dabei an beiden Seiten mit Schaufeln 14 versehen. In besonders wohlfeiler Weise sind dabei die Schaufeln 14 von Winkeleisenabschnitten 23 gebildet. Ein solcher Winkeleisenabschnitt 23 ist in den Fig. 3 und 4 näher dargestellt. Jeder Winkeleisenabschnitt 23 ist jeweils mit seinem einen Schenkel 24 an der drehfest auf der Welle 19 aufgesetzten Scheibe 20 gehaltert, während jeweils der andere Schenkel 25 die Laufradschaufel 14 bil­ det. Wie insbesondere aus der Fig. 1 ersichtlich, erfolgt die Befestigung der Schenkel 24 der Winkeleisenabschnitte an der Scheibe 20 mit jeweils zwei Senkkopfschrauben 26. Wie insbesondere aus der Fig. 1 ersichtlich, ist dabei der Schenkel 24 des einen Winkeleisenabschnittes 23 mit einem Gewindeloch 27 versehen, während der Schenkel 24 des Winkeleisenabschnittes 23, der auf der anderen Seite der Scheibe 20 anzuordnen ist, einen Durchbruch 28 mit einer Einsenkung aufweist. Die Scheibe 20 ist natürlich ebenfalls mit einem entsprechenden Durchbruch 29 versehen. Durch Ein­ stecken der Senkkopfschraube 26 in den Durchbruch 28 des Schenkels 24 des einen Winkeleisenabschnittes 23 und durch Durchstecken durch den Durchbruch 29 der Scheibe 20 kann die Senkkopfschraube 26 in das Gewindeloch 27 des Schenkels 24 des anderen Winkeleisenabschnittes 23 eingezogen werden. Da­ durch ist eine einfache und zuverlässige Befestigung der Winkeleisenabschnitte 23 an die Scheibe 20 des Laufrades 11 möglich.

Die Leistung der Durchströmturbine kann von einem Maximal­ wert durch eine Verkleinerung der Breite des Laufrades 11 und entsprechender Verringerung der lichten Weite zwischen den beiden Gehäusedeckeln 13 auf einen kleineren Wert einge­ stellt werden. Dadurch ist in einfacher Weise die Herstel­ lung von Durchströmturbinen mit unterschiedlichen Leistungen möglich, da insbesondere für die Herstellung von Durchström­ turbinen mit verhältnismäßig kleiner Leistung nur ein Stan­ dardgehäuse und ein Standard-Laufrad herzustellen ist, wobei die Durchströmbreite in besonders einfacher Weise der gefor­ derten Leistung anpaßbar ist.

Die Verkleinerung der Breite des Laufrades 11 wird dabei durch eine Verkürzung der die Laufradschaufeln 14 bildenden Schenkel 25 der Winkeleisenabschnitte 23 bewirkt. Durch ent­ sprechende Ausbildung der die Laufradschaufeln 14 bildenden Schenkel 25 der Winkeleisenabschnitte 23 kann somit die Durchströmturbine mit der gewünschten Leistung versehen wer­ den.

Die beiden Gehäusedeckel 13 bestehen jeweils aus einem gegen die Stirnfläche 30 des zylindrischen Rohrteils 12 anliegen­ den Außenteil 31 und jeweils einem in den zylindrischen Rohrteil 12 passenden Innenteil 32. Die Verringerung der lichten Weite zwischen den beiden Gehäusedeckeln 13 wird durch Einsetzen einer Abstandhülse 33 zwischen dem Außenteil 31 und dem Innenteil 32 mindestens eines Gehäusedeckels 13 bewirkt. Eine solche Abstandhülse 33 ist in der Fig. 1 bei dem an der rechten Seite angeordneten Deckel 13 vorgesehen. Für eine Vergrößerung der Leistung der Durchströmturbine kann die Abstandhülse 33 in axialer Richtung verkleinert oder vollständig weggelassen werden. Für eine Verkleinerung der Leistung der Durchströmturbine kann die Abstandhülse 33 in axialer Richtung vergrößert und/oder auch noch eine Ab­ standhülse zwischen dem Innenteil 32 und dem Außenteil 31 des anderen Gehäusedeckels 13 angeordnet werden. Die Turbi­ nenschaufeln 14 des Laufrades 11 sind dabei in entsprechen­ der Weise anzupassen. Durch einen einfachen, nur wenige Tei­ le erfassen Umbau kann somit die Durchströmturbine auf die gewünschte Leistung eingestellt werden.

Der Innenteil 32 und der Außenteil 31 eines jeden Gehäuse­ deckels 13 und die gegebenenfalls dazwischen angeordnete Ab­ standhülse 33 sind mit Schrauben 41 miteinander verbunden. Dadurch sind in einfacher Weise diese Teile zuverlässig an­ einander gehaltert und bilden eine Baueinheit für die Monta­ ge der Durchströmturbine. Der Innenteil 32 des Gehäuse­ deckels 13 ist dabei mit einem rohrförmigen Ansatz 34 verse­ hen, der in eine entsprechende Ausnehmung 35 des Außenteiles 31 des Gehäusedeckels 13 formschlüssig eingreift, so daß ei­ ne paßgenaue Verbindung von Innenteil 31 von Außenteil 31 erfolgt. Die Abstandhülse 33 weist eine entsprechende Aus­ nehmung 36 auf, in die der rohrförmige Ansatz 34 des Innen­ teiles 32 eingreift. Die Abstandhülse 33 greift ebenfalls mit einem rohrförmigen Ansatz 37 in die Ausnehmung 35 des Außenteiles 31 des Gehäusedeckels 13 ein.

Der Innenteil 32 des Gehäusedeckels 13 weist in seiner äuße­ ren, zylindrischen Mantelfläche eine umlaufende Nut 38 zur Aufnahme eines gegen die innere Mantelfläche 39 des zylin­ drischen Rohrteiles 12 zur Anlage kommenden O-Ringes 40. Da­ durch wird in einfacher Weise eine dichte Anlage des Innen­ teiles 32 des Gehäusedeckels 13 gegen die innere Mantelflä­ che 39 des zylindrischen Rohrteiles 12 erzielt.

Der Innenteil 32 und der Außenteil 31 eines jeden Gehäuse­ deckels 13 und die gegebenenfalls dazwischen angeordnete Ab­ standhülse 33 weisen je einen Durchbruch 42, 43, 44 für die Welle 19 auf, wobei die Welle 19 mit an den Außenteilen 31 der Gehäusedeckel 13 mit Schrauben 45 gehalterten, Kugella­ ger 46 aufweisenden Wellenlager 47 gelagert ist. Dadurch ist in einfacher Weise die Welle 19 des Laufrades 11 zuverlässig in den beiden Gehäusedeckeln 13 des Gehäuses 10 gelagert.

Der Innenteil 32 des Gehäusedeckels 13 weist an seiner dem Außenteil 31 zugekehrten Seite, dem Durchbruch 43 für die Welle 19 benachbart, eine Aussparung 48 zur Aufnahme eines Simmerringes 49 auf. Dadurch ist in einfacher Weise auch die Welle 19 abgedichtet im Innenteil 32 des Gehäusedeckels 13 gelagert.

Wie insbesondere aus der Fig. 2 ersichtlich, weist der zy­ lindrische Rohrteil 12 beidendig an seiner Außenseite 50 je drei Befestigungsflansche 51 zum Einziehen von Befestigungs­ schrauben 52 auf, mit denen die Außenteile 31 der Gehäuse­ deckel 13 an dem zylindrischen Rohrteil 12 befestigbar sind.

Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte Ausführung ledig­ lich eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung und diese nicht darauf beschränkt. Vielmehr sind mancherlei an­ dere Ausführungen und Abänderungen möglich.

Bezugszeichenliste

10 Gehäuse
11 Laufrad
12 zylindrischer Rohrteil
13 Deckel
14 Schaufel
15 Einlaß
16 Außenwandung
17 Auslaß
18 Auslaßstutzen
19 Welle
20 Scheibe
21 Nabe
22 Paßfeder
23 Winkeleisenabschnitt
24 Schenkel von 23
25 Schenkel von 23
26 Schraube
27 Gewindeloch
28 Durchbruch
29 Durchbruch
30 Stirnfläche
31 Außenteil
32 Innenteil
33 Abstandhülse
34 rohrförmiger Ansatz
35 Ausnehmung
36 Ausnehmung
37 rohrförmiger Ansatz
38 Nut
39 innere Mantelfläche
40 O-Ring
41 Schraube
42 Durchbruch
43 Durchbruch
44 Durchbruch
45 Schraube
46 Kugellager
47 Wellenlager
48 Aussparung
49 Simmerring
50 Außenseite
51 Befestigungsflansch
52 Schraube

Claims (6)

1. Durchströmturbine, bestehend aus einem Gehäuse und einem drehbar darin gelagerten Rotor, wobei das Gehäuse einen tangential auf den Rotor treffenden Einlaß und einen radial verlaufenden Auslaß aufweist, und der Rotor von einer in den beiden Gehäusedeckeln gelagerten Welle gebildet ist, die ein mit Schaufeln versehenes Laufrad trägt, und die Schaufeln des Laufrades mit einer im Abstand zu den Ge­ häusedeckeln angeordneten Scheibe unterteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einem zylindrischen Rohrteil (12) und zwei die Enden des Rohrteil es abschließenden Gehäusedeckeln (13) besteht, während die im Abstand zu den Gehäusedeckeln (13) auf der Welle (19) drehfest aufgesetzte Scheibe (20) zusammen mit an ihren beiden Seiten angeordneten, Schaufeln (14) bildenden Winkeleisenabschnitten (23) das Laufrad (11) bildet, wobei jeder die Schaufel (14) bildende Winkel­ schenkel (25) kürzbar ist und beide Gehäusedeckel (13) Jeweils aus einem gegen die Stirnfläche (30) des zylin­ drischen Rohrteiles (12) anliegenden Außenteil (31) und jeweils einem in den zylindrischen Rohrteil (12) passenden Innenteil (32) bestehen, wobei die Verringerung der lichten Weite zwischen den beiden Gehäusedeckeln (13) durch ein Einsetzen einer Abstandhülse (33) zwischen dem Außenteil (31) und dem Innenteil (32) mindestens eines Gehäuse­ deckels (13) erfolgt.

2. Durchströmturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenteil (32) des Gehäusedeckels (13) in seiner äußeren, zylindrischen Mantelfläche eine umlaufende Nut (38) zur Aufnahme eines gegen die innere Mantelfläche (29) des zylindrischen Rohrteiles (12) zur Anlage kommenden O-Ringes (40) aufweist.

3. Durchströmturbine nach einem der Ansprüche 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenteil (32) und der Außenteil (31) eines jeden Gehäusedeckels (13) und die gegebenenfalls dazwischen angeordnete Abstandhülse (33) mit Schrauben (41) miteinander verbunden sind.

4. Durchströmturbine nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß der Innenteil (32) und der Außenteil (31) eines jeden Gehäusedeckels (13) und die gegebenenfalls dazwischen angeordnete Abstand­ hülse (33) je einen Durchbruch (42, 43, 44) für die Welle (19) aufweisen, wobei die Welle (19) mit an den Außenteilen (31) der Gehäusedeckel (13) gehalterten, Kugellager (46) auf­ weisenden Wellenlager (47) gelagert ist.

5. Durchströmturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenteil (32) des Gehäusedeckels (13) an seiner dem Außenteil (31) zugekehrten Seite, dem Durchbruch (43) für die Welle (19) benachbart eine Aus­ sparung (48) zur Aufnahme eines Simmerringes (49) aufweist.

6. Durchströmturbine nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Lauf­ rad (11) bildende und die Schaufeln (14) tragende Scheibe (20) eine rohrabschnittsförmige Nabe (21) aufweist, die mit einer Paßfeder (22) drehfest auf der Welle (19) aufge­ setzt ist.