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Vorrichtung zum Ablenken des Abflußwassers aus Wasserkraftmaschinen
oder Pumpen. Bei Wasserkraftmaschinen ist es üblich, das aus der Turbine abströmende
ZVasser mittels eines Krümmers aus der Fallrichtung in die wagerechte Richtung des
Abflußgrabens umzulenken. Es ist auch bei beschränkten Höhenverhältnissen ein Krümmer
dadurch umgangen worden, daß man das Abfallwasser aus Saugrohren auf eine der Mündung
des Saugrohres gegenüberliegende Platte fallen ließ und von der durch eine Sammelkammer
in das horizontal liegende Abflußrohr ableitete. Schließlich ist es auch bekannt,
das Wasser unmittelbar aus dem Laufrad ohne Fall- oder Saugrohr auf eine dem Laufrad
parallel liegende Platte abfallen zu lassen und aus der Sammelkammer mittels einer
als Diffusor ausgebildeten Ableitung abzuführen.
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Der frei fallende, aus Fall- oder Saugrohr oder aus dem Turbinenrad
austretende Strahl nimmt infolge des Aufschlagens auf die Prallplatte eine besondere
Form an, die, radial sich auf der Platte ausbreitend, mit einer bogenförmigen Begrenzung
aus dem Querschnitt des fallenden Strahles an der . Austrittsöffnung ausgeht.
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Die Erfindung besteht nun in einer Vor. richtung in Gestalt einer
Hohlform, die der Form des sich ausbreitenden Strahles sich anpaßt, so zwar, daß
sie nicht dicht am Strahl ! anliegt, sondern um ein geringes Maß größer ist als
der Strahl in jedem seiner Querschnitte; d. h. also drucklos anliegt. Diese Hohlform
soll in folgendem kurz als »Hydraukonus« bezeichnet werden. Sie ist anwendbar auf
Wasserkraftmaschinen und Pumpen, und es ist gleichgültig, ob sie unmittelbar hinter
das Laufrad der Maschine oder ' an ein Fallrohr ohne Querschnittsänderung oder an
ein Saugrohr mit Querschnittsänderung angeschlossen oder ob erst hinter der Sammelkammer
ein Diffusorrohr vorgesehen ist. Sie hat den Zweck, einen wirbelfreien, reibungslosen
Abfluß bei verlustloser Umlenkung zu gewährleisten.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Abb. i zeigt einen
aus einem Rohr austretenden Strahl, der auf eine der Rohrmündung gegenüberliegende
Platte aufschlägt, mit der dadurch hervorgerufenen Formänderung; Abb.2 gibt die
dieser Strahlform angenäherte Hohlform, den Hydraukonus, im Querschnitt wieder;
Abb. 3 und q. stellen eine insbesondere für Pumpen geeignete Forin des j Hydraukonus
in Ansicht und Querschnitt dar, während Abb. 5 und 6 eine als Knif stück ausgebildete
Ausführungsform des F3 draukonus zur Darstellung bringen; Abb.7 ist eine Darstellung
der im Betonfundament einer -Turbine oberhalb der in der Sammelkammer
auf
Stützen ruhenden Prallplatte ausgesparten Vorrichtung, und Abb.8 zeigt einen am
erweiterten hängenden Saugrohr unmittelbar über der Sohle der Umlenkkammer angeordneten
Hydraukonus.
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Der in Abb. i dargestellte Verlauf des durch eine Platte abgelenkten,
im übrigen frei fallenden Strahles wurde durch Messungen festgestellt. Für den Übergangsbogen
zwischen dem sich ausbreitenden Strahl und dem aus dem Rohr A I fallenden
wurde ein Krümmungsradius gleich dem Radius des Strahles im Querschnitt des Fallrohres
ermittelt. Die Dicke des sich auf der Platte ausbreitenden Strahles ergab den Wert
wenn r der Krümmungsradius des Strahles bzw. der halbe Strahldurchmesser am Rohraustritt
bedeutet. Demgemäß ist die Hohlform, der Hydraukonus, nach Abb.2 gestaltet, mit
der Maßgabe, daß ihr horizontaler Querschnitt an jeder Stelle um ein geringe Maß
größer gehalten ist als der gemessene Strahl. Wird -diese Form an die Fallrohrmündung
in der bestimmten Entfernung an der Fallplatte angeschlossen, so ergeben sich im
Strahl folgende Geschwindigkeits- und Druckverhältnisse, die durch Messungen ermittelt
wurden. In dem achsialen, durch j gehenden Stromfaden nimmt die Geschwindigkeit
v des aus dem Rohrquerschnitt austretenden Wassers bis zur Platte im Punkte J ab
bis auf den Wert Null, um entlang der Platte wieder von Null auf den Wert o in den
Punkten E und D zuzunehmen, die von J um 2 Y entfernt sind. Der Druck p nimmt entsprechend
bis J zu und bis E und D auf den-Anfangsdruck ab. Entlang der Mantellinie
A-G-F oder B-H-C treten infolge des drucklosen Anliegens des Hydraukonus keine Veränderungen
ein (v, p = const.) . Auf der Linie d-J wurden folgende Verhältnisse gemessen: Die
Drücke nehmen von p in d bis zu p in J ständig zu, d. h. die Drücke in den Stromlinien
b-b' sind kleiner als die Drücke in den Stromlinien a-a'. Hingegen nehmen die Geschwindigkeiten
von d nach J ab und sind in den Stromlinien b-b' größer als in den Stromlinien a-a'.
In den Querschnitten F-E, C-D wurden in allen Stromlinien die gleichen Drücke -und
Geschwindigkeiten wie im Querschnitt A-B festgestellt. Aus diesen Verhältnissen
ergibt sich, daß die Umlenkung des Strahles anscheinend gänzlich verlustlos durch
den Hydraukonus bewirkt wird.
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In Abb.3 und 4 ist eine für Pumpen bestimmte Vorrichtung gemäß der
Erfindung dargestellt. Mit 25, 26, 27 und 28 ist der Hydraukonus bezeichnet; er
mündet gegenüber der ebenen Bodenplatte des Gehäusts in den Raum 31, aus dem das
Wasser durch den mit bekanntem Horn 33 versehenen Ableitungskanal 32 in den Ablaufstutzen
34 übergeführt wird. Die Abb.5 und 6 stellen ein für Wasserkraftmaschinen bestimmtes
Gehäuse dar, in dem der Hydraulconus mit 35, 36, 37 bezeichnet ist. Die Prallplatte
38 ist auf einer Mittelrippe 40 gestützt, auf deren beiden Seiten die Sammelkammer
39 sich erstreckt und in Ablaufstutzen 41, 42 überführt.
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Die Abb. 7 zeigt eine in Beton ausgeführte Turbinenanlage. An das
Fallrohr 52 im Deckengewölbe schließt sich der Hydraukonus 52 an. Die Prallplatte
54 ist mit mehreren Stützen gehalten und begrenzt den Umlenkungsraum 53 unten. Die
Sammelkammer 55 umfaßt seitlich die Prallplatte und führt zum Abzugskanal 56, 57,
58 über.
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Abb. 8 stellt eine Turbinenanlage mit hängendem, bis zur Sohle 62
durchgeführtem Saugrohr dar, das mit dem Hydraukonus endet. Die Ränder des Hydraukonus
ruhen auf Stützen 64. Aus dem Umlenkraum 63 wird das Wasser in den die Ränder des
Hydraukonus umgebenden und darüberliegenden Sammelraum geführt, an den sich der
Abflußkanal anschließt.