DE4406338C2 - Doppelt gekrümmte Laufschaufel für Francis Wasserturbinen - Google Patents
Doppelt gekrümmte Laufschaufel für Francis WasserturbinenInfo
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Description
Bei der Abb. 8 in der Zeitschrift "Konstruktion" 3. (1951)
Heft 9 handelt es sich um ein Halbaxiallaufrad, demgegenüber
stellt Fig. 4 der Erfindung ein Radiallaufrad n = 60 min dar.
Die Laufschaufel ist zwar doppelt gekrümmt, jedoch ist die Krümmungsrichtung
in bezug auf die Drehrichtung entgegengesetzt zur
erfindungsgemäßen Konstruktion. Außerdem ist eine Profilierung
der Laufschaufel nicht zu erkennen. Es besteht somit keine
geometrische und damit auch keine kinematische Ähnlichkeit
zwischen der Abb. 8 und der erfindungsgemäßen Konstruktion.
Die Einbauten im Saugrohr der US 23 748 dienen allein dem Zweck
die Rotation und die damit verbundene Kavitation im Saugrohr zu
reduzieren, da dies zu Lärmentwicklung und Strömungsverlusten
führt. Eine Wirkung der Einbauten im Saugrohr bezgl. Drehmoment
und Drehzahl des Laufrades ist im Text nicht erwähnt. Bedingt
durch den großen Abstand der Vorderkante der Leitbleche von der
Saugkante des Laufrades, ist eine Kraftwirkung auf Letzteres
fast ausgeschlossen, siehe US 23 748, Fig. 1.
Dem Anmeldungsgegenstand soll die Aufgabe zugrundeliegen, eine
Francis-Turbine zu entwickeln, mit der ein besserer hydraulischer
Wirkungsgrad erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird durch
die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die Idee der Erfindung
beruht darauf, daß ein Radiallaufrad einer Francisturbine von
außen nach innen durchströmt wird. Bewegt sich nun in diesem
rotierenden Bezugssystem (Laufrad) ein Körper (Wasser) nach
innen, so erfährt er tangential eine Beschleunigung, deren
Ursache die Coriolis-Kraft ist.
Wenn v = c konstante Radialgeschwindigkeit des Wassers,
ω Winkelgeschwindigkeit des Laufrads,
dann gilt: Während der Körper den Weg r = vt zurücklegt, bewegt sich ein Punkt im Abstand r vom Drehzentrum um die Strecke s = rωt fort, also
s = vtωt = vωt².
ω Winkelgeschwindigkeit des Laufrads,
dann gilt: Während der Körper den Weg r = vt zurücklegt, bewegt sich ein Punkt im Abstand r vom Drehzentrum um die Strecke s = rωt fort, also
s = vtωt = vωt².
Diese Gleichung ergibt nun die Krümmung am Schaufelanfang, siehe
Fig. 1. Hierdurch ergibt sich ein zusätzlicher Kraftimpuls in
Laufraddrehrichtung. Bedingt durch die stärkere Krümmung und
eine flügelähnliche Profilgestaltung der Laufschaufel entsteht
eine größere Druckdifferenz zwischen Schaufelvorderseite und
-rückseite und damit ein höheres Drehmoment. Querschnitte durch
die Strömungskanäle des Laufrades ergeben entlang der Symetrieachse
verdrehte Trapezflächen.
Der Vorteil einer Leiteinrichtung im Saugrohr, die eine Zirkulation
des abströmenden Wassers verhindert, besteht darin, daß
sich das Anfahrmoment erhöht. Weitere Vorteile sind ein höheres
Vollastmoment und eine Reduzierung der Durchgangsdrehzahl, da
in diesem Fall die Zirkulation in Laufraddrehrichtung erfolgt,
wirken die Leitbleche bremsend.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 und 2 Konstruktion der Schaufelkontur im Grundriß aus
Kegelabwicklungen.
Fig. 3 Zeichnung der Laufschaufel und Leitschaufelprofile in
der Draufsicht.
Fig. 4 Zeichnung der Turbine mit Sauggehäuse in der Seitenansicht
geschnitten.
Fig. 5 Zeichnung des Sauggehäuses mit Leitblechen.
Die in der Fig. 1 benutzten Bezeichnungen 1a bis 5a beziehen
sich auf eine gleichmäßige Einteilung der Kegelabwicklungen,
wobei der Index a für Kegelabwicklung des Laufradkranzes, m für
Kegelabwicklung der mittleren Stromfläche und i für Kegelabwicklung
der Innenseite des Laufrads steht. Die Bezeichnung
rm₁ bedeutet Radius des Berührungskegels der mittleren Stromfläche.
Die Fig. 2 zeigt 1 Schaufel des Laufrads im Grundriß.
Die Linie a zeigt die Schaufelsaugseite auf dem Laufradkranz,
Linie m zeigt sie in der Mitte der Stromfläche und Linie i zeigt
sie auf der Innenseite des Laufrads.
Claims (2)
1. Francis-Turbine mit in der Kegelabwicklung s-förmigem Verlauf
der Schaufelkontur des Laufrades, dadurch gekennzeichnet,
- a) daß die saugseitige Kontur der Laufschaufel in der Kegelabwicklung in einem Bereich nach der Eintrittskante vorwärts gekrümmt ist und der Gleichung s = vωt² entspricht, wobei in zeitlichen Schritten auf einer Kegelmantellinie abgetragen, die Strecke s jeweils der Abstand der saugseitigen Kontur von einer Kegelmantellinie ist, die von der Eintrittskante zur Kegelspitze führt,
- b) daß die Kontur dieses Bereiches über einen Wendepunkt in die rückwärts gerichtete Kontur übergeht, die für einen drallfreien Austritt erforderlich ist,
- c) daß die saugseitige Kontur zusammen mit der druckseitigen Kontur ein etwa flügelähnliches Profil der Laufschaufel ergibt.
2. Francis-Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
am Umfang des Saugrohres Leitbleche angeordnet sind, die eine
Zirkulation des abströmenden Wassers verhindern.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4406338A DE4406338C2 (de) | 1994-02-26 | 1994-02-26 | Doppelt gekrümmte Laufschaufel für Francis Wasserturbinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4406338A DE4406338C2 (de) | 1994-02-26 | 1994-02-26 | Doppelt gekrümmte Laufschaufel für Francis Wasserturbinen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4406338A1 DE4406338A1 (de) | 1995-09-07 |
DE4406338C2 true DE4406338C2 (de) | 1996-03-21 |
Family
ID=6511306
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4406338A Expired - Fee Related DE4406338C2 (de) | 1994-02-26 | 1994-02-26 | Doppelt gekrümmte Laufschaufel für Francis Wasserturbinen |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4406338C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108691717A (zh) * | 2017-04-11 | 2018-10-23 | 许昌义 | 双转轮的混流式水轮机 |
Families Citing this family (2)
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CN107100888B (zh) * | 2017-05-23 | 2023-06-16 | 中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司 | 一种大通过球径高效双壳泥泵的扭曲叶片型叶轮 |
Family Cites Families (1)
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US2300748A (en) * | 1940-09-07 | 1942-11-03 | Allis Chalmers Mfg Co | Draft tube |
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1994
- 1994-02-26 DE DE4406338A patent/DE4406338C2/de not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108691717A (zh) * | 2017-04-11 | 2018-10-23 | 许昌义 | 双转轮的混流式水轮机 |
CN108691717B (zh) * | 2017-04-11 | 2020-10-09 | 福州偌晟科技有限公司 | 双转轮的混流式水轮机 |
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