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Freistrahlturbine mit Deflektor zur Ablenkung des Wassers vom Läufer
Die Erfindung betrifft eine Freistrahlturbine mit Deflektor zur Ablenkung des Wassers
vom Läufer und bezweckt die Vermeidung unerwünschter Störungen durch das Wasser,
welches nach Übertragung seiner Energie das Rad verläßt, sowie durch Luftreibung
oder Wirbel unter gleichzeitiger Erhöhung des Wirkungsgrades und Verringerung des
beanspruchten Raumes auf ein Mindestmaß.
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Bei den bekannten Vorrichtungen dieser. Art ist der Deflektor entweder
so angeordnet, daß der Wasserstrahl der Schaufelbahn folgen kann, wodurch die Rotationsenergie
des Rades nach der Stoßübertragung verringert wird, oder die Anordnung ist bei Vermeidung
dieses Nachteiles so .getroffen, daß! die Deflektoren nicht parallel zur Strahlachse
verlaufen, daß, mit anderen Worten, nicht ausschließlich die wirksamsten Schaufeln
dem Wasserstrahl dargeboten werden. Bei anderen Ausbildungen der Gehäuse für die
Laufräder wird nicht verhindert, daß, größere Wassermengen ins Innere eindringen,
was den Wirkungsgrad wesentlich verringert., Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung
dadurch vermieden, daß die Deflektorplatte als eine zur Strahlachse parallele Zylinderfläche
.ausgebildet ist, welche das Gehäuse praktisch völlig vom Strahl abschließt unct
lediglich in ihrem Scheitel einen dem Profil des durchtretenden Läufersegmentes
eng angepaßten Schlitz aufweist. Vorteilhaft ist die zylindrische Deflektorplatte
durch eine der Strabldüse gegenüberliegende und zur Strahlachse schräge Wand in
hinreichender Entfernung von den Schaufeln begrenzt, daß das auftreffende Wasser
nicht auf die Schaufeln zurückgeworfen wird. Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal
dient der Deflektor als Träger für das Läufergehäuse und ist nahe der Schrägwand
mit einer Abflußöffnung für das Spritzwasser versehen.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt: Abb. i einen Querschnitt durch eine Freistrahlturbine mit Gehäuse
und Strahldeflektor sowie Läufer und Strahldüse, Abb.2 einen Längsschnitt durch
das Gehäuse und den Deflektor sowie den Läufer, Abb.3 einen Grundriß des verbesserten
Gehäuses nebst Deflektor.
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Die Gattung von Impulsrädern, auf welche die Erfindung besonders anwendbar
ist, umfaßt im allgemeinen einen Läufer, der aus einer Scheibe 2 besteht, auf deren
Umfang eine Reihe von Schaufeln q. befestigt sind und eine Düse 9 mit einstellbarer
Nadel, um einen Wasserstrahl i i jeder gewünschten Stärke tangential gegen die Schaufeln
¢ des Läufers zu richten. Die Scheibe 2 ist auf einer Hauptwelle 3 befestigt, welche
mit einem Energieverbraucher, z. B. einem elektrischen Generator, verbunden sein
kann und in geeigneten, nicht dargestellten Lagern ruht.
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Der Hauptteil des Läufers ist in einem dicht anschließenden Gehäuse
5 untergebracht, welches vorzugsweise nur hinreichenden Spielraum gewährt, um ein
Anstreifen der Schaufeln gegen die Innenwand zu verhüten. Der untere Teil des Hauptgehäuses
5 ist durch einen Detiektor verschlossen, der aus nach
abwärts gerichteten
oder gekrümmten Platten 6 besteht, die sich nahe den entgegengesetzten Seiten des
Läufers erstrecken und auch in der Längsrichtung des Wasserstrahls, welcher aus
der Düse 9 austritt. Der Strahl-.' deflektor ist mit teiner öffnung versehen; durch
welche die Schaufeln q. des Läufers mit geringstmöglichem Spielraum hindurchtreten
können, wobei die öffnung eine mittlere Verengung 7 aufweist, um den Spielraum soviel
als möglich zu verringern. Eine schräge Wand 12, welche mit dem Ende der Deflektorplatten
6 und mit dem Gehäuse 5 verbunden ist, kreuzt die Achse des Wasserstrahls. Der Deflektor
ist nahe der Wand 12 mit einer öffnung 13 versehen, um den Abfluß von jenem Wasser
in die Austrittskammer 8 zu ermöglichen, welches etwa ins Innere des Gehäuses 5
gelangt. Die Deflektorwände 6 können sich vom Gehäuse 5 nach abwärts und gegen die
Austrittskammer 8 zu erstrecken und dienen dazu, das austretende Wasser, welches
gegen die Wände 6 des Deflektors nach abwärts geschleudert wird, abzuleiten. Die
Stirnwand 12 dient ebenfalls zur Ablenkung jener Teile des Strahls i i nach abwärts
in die Kammer 8, welche jenseits des Läuferumfanges verlaufen.
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Während des normalen Betriebes der Turbine kann die Nadel io einreguliert
werden, um einen Wasserstrahl i i von gewünschter Stärke gegen die Schaufeln q.
des Läufers zu richten. Durch das Auftreffen des Wasserstrahls .auf diese Schaufeln
wird der Läufer in Umdrehung versetzt und die kinetische Energie dies Strahls in
Rotationsenergie des Läufers verwandelt, während das Wasser, welches ursprünglich
den Strahl bildete, gegebenenfalls durch seine Schwere iil die Austrittskammer 8
gelangt. Das meiste Wasser, welches auf die Schaufeln q. auftrifft, wird seitlich
abgelenkt. Dieses Wasser trifft auf die gekrümmten Seitenwände 6 des Deflektors
und wird unmittelbar nach abwärts in die Austrittskammer 8 ohne Störung für d?p
Läuferumdrehung geleitet. Zufolge des Umstandes, daß der Deflektor dicht an die
Scheibe 2 und die Schaufeln q. herantritt, wird die größere Menge des Strahlwassers
nach Abgabe seiner Energie auf den Läufer daran verhindert, in das Gehäuse 5 einzutreten
und dadurch die freie Umdrehung des Läufers zu beeinträchtigen. Geringe Wassermengen,
welche in das Gehäuse gelangen könnten, werden unmittelbar von den Schaufeln q.
abfließen und durch die öffnung 13
in die Austrittskammer 8 geleitet. Irgendwelche
Teile des Strahls i i, die außerhalb der Wirkungssphäre desselben in Beziehung auf
die Schaufeln q. verlaufen, werden auf die schräge Stirnwand 12 auftreffen und ebenfalls
in die Austrittskammer 8 ohne Störung der Läuferrotation abgeleitet. Das dicht anschließende
Gehäuse 5 schließt ferner die Reibungswiderstände aus, welche der rotierende Läufer
zufolge der Luftreibung und Wirbel finden könnte, wenn große Luftmengen eintreten
würden, die mit den Schaufeln umlaufen würden.
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Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß das Gehäuse und der Deflektor
im wesentlichen alle möglichen Verzögerungen der Läuferbewegung :ausschließen, wodurch
ein höchstmöglicher Wirkungsgrad erzielt wird. Das dicht anschließende Gehäuse 5
dient zur Verhütung von Luftreibung und Wirbeln. Die Seitenplatten 6 des Deflektors
verhindern, abgesehen von der raschen Ableitung des Wassers nach Austritt aus den
Schaufeln, auch den Eintritt des Wassers in das Gehäuse 5 und die damit verknüpfte
Störung der Läuferbewegung.
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Die Stirnwand 12 wirkt mit dem Deflektor zusammen, um etwa darauf
treffende Teile des Wasserstrahls nach unten abzuleiten. Alle diese Teile wirken
zusammen und sichern die Erzielung eines höchstmöglichen Wirkungsgrades durch Ausschaltung
unerwünschter Störungen der Läuferbewegung.