DE649668C - Runner for hydraulic machines - Google Patents

Description

Läufer für hydraulische Maschinen Die Erfndung bezieht sich auf Schraubenläufer für hydraulische Maschinen, in denen die Allgemeinrichtung der Strömung durch den Läufer axial oder jedenfalls stärker axial als radial ist. Sie bezieht sich weiter auf die Vereinigung derartiger Läufer mit geeigneten Gehäusen und Leitschaufeln oder deren Äquivalent zur Bildung derartiger hydraulischer Maschinen.Rotors for hydraulic machines The invention relates to screw rotors for hydraulic machines in which the general arrangement of the flow through the Runner is axial or at least more axially than radial. She continues to relate on the union of such rotors with suitable housings and guide vanes or its equivalent to the formation of such hydraulic machines.

Der Bau derartiger Läufer basierte bisher auf der allgemeinen Voraussetzung, daß im wesentlichen die gleiche Zuflußgeschwindigkeit normal längs aller konzentrischen Strömungsfäden eintritt, welche durch einen Ouerschnitt in dem Ring zwischen Läuferumfang und Läufernabe hindurchgehen. Es tritt aber eine Reibungsverzögerung der axialen Strömungsgeschwindigkeit in den äußeren und inneren Grenzbezirken des Ringes ein, so daß die Geschwindigkeit mit der Annäherung an die Grenzbezirke abnimmt. Diese Wirkung wächst mit der Länge des Einlaßkanals und der Nabe oder des Kerns, ferner auch mit der Viscosität des strömenden Mittels und nach Maßgabe des Anteils von Feststoffen, die sich darin in Suspension befinden.The construction of such runners has so far been based on the general assumption, that essentially the same rate of flow normal along all concentric Flow threads enters, which through a Ouschnitt in the ring between the rotor circumference and walk through the hub. But there is a frictional delay in the axial Flow velocity in the outer and inner boundary areas of the ring, so that the speed decreases as you approach the border districts. These Effect grows with the length of the inlet port and the hub or core, furthermore also with the viscosity of the flowing medium and in accordance with the proportion of Solids that are in suspension therein.

Bekanntlich ist es bei manchen Axialströmungsmaschinen wünschenswert, eine im wesentlichen gleichförmige Druckhöhenverteilung über die Läuferfläche zu haben, und es sind Läufer zu diesem Zweck unter der Annahme einer entsprechend gleichförmigeh axialen Strömung entworfen, jedoch ohne Rücksicht auf die Reibungsverzögerung oder -auf die Fliehkraftwirkung infolge des steilen Anstieges der Schaufelwurzeln.It is known that in some axial flow machines it is desirable a substantially uniform pressure head distribution over the rotor surface have, and there are runners for this purpose assuming a correspondingly uniform h axial flow, but without regard to the frictional lag or -on the effect of centrifugal force as a result of the steep rise in the blade roots.

Die- Hauptaufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Läuferkonstruktion, bei welcher die praktisch geleistete Arbeit äquivalent ist der Arbeitsart, die aus der theoretischen Annahme -der gleichförmigen axialen Strömung mit gleichförmiger Druckhöhe errechnet ist, und zwar trotz der modifizierenden Einwirkung der Oberflächenverzögerung auf das Strömungsvolumen und der Zentrifugaltendenz der Schaufelwurzelsteigungen. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß man vom Verlauf der Lähferschaufelsteigung abgeht, die unter den angenommenen theoretischen Voraussetzungen bezüglich gleichförmiger axialer Strömungsgeschwindigkeit und Druckverteilung abweicht und sie ersetzt durch einen Verlauf der Schaufelsteigung, der verhältnismäßig stdiler nach den Mittelringquerschnitten der Läuferschaufeln ist.The main object of the invention is to create a rotor construction, in which the work done in practice is equivalent to the type of work being done the theoretical assumption - the uniform axial flow with uniform Pressure height is calculated, despite the modifying effect of the surface delay on the flow volume and the centrifugal tendency of the blade root slopes. This goal is achieved by looking at the profile of the blade slope going off, which under the assumed theoretical assumptions regarding uniform axial flow velocity and pressure distribution differs and they are replaced by a course of the blade pitch, which is relatively more stable according to the central ring cross-sections the rotor blades is.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist eine derartige Ausbildung des Läufers, daß bei Anwendung auf eine Axialströmungspumpe jeder unnötige Stoß am Läufereinlaß beseitigt wird, insbesondere in der Nähe der Nabe, wo die Steigung größer ist, und daß man die Energie auf das strömende Mittel fortschreitend überträgt, während sie durch den Läufer hindurchströrnt, während im Falle einer axialen Cberdruckturbine die umgekehrte Wirkung der fortschreitenden Energieaufnahme erzielt wird.Another object of the invention is such a design of the Runner that when applied to an axial flow pump, any unnecessary Bump at the rotor inlet is eliminated, particularly near the hub where the slope is is greater, and that the energy is progressively transferred to the flowing medium, while it flows through the rotor, while in the case of an axial overpressure turbine the reverse effect of progressive energy absorption is achieved.

Bei dein Läufer gemäß der Erfindung wächst die Steigung der Schaufeln allmählich radial einwärts von einem gegebenen Wert am Umfang des Läufers aus, zunehmend in solchem Maß, daß die Steigung bei einem beliebigen Halbmesser r- beträchtlich kleiner ist als , aber größer als rz außer in der Nähe der Nabe, wo die Steigung rasch nach einem Werte zu anwächst, der sich nähert, wenn R der Umfangshalbmesser ist, h der gewählte Steigungswert am und a- das Verhältnis vom \ abenhalbmesser zum Urnfangshalbinesser. Für Mittel von verhältnismäßig hoher Viscosität oder solche, die in Suspension verhältnismäßig viel Feststoffe enthalten, wird die Steigungsprofilkurve, d.11. die Kurve, die aus der Steigung im Verhältnis zum Halbmesser aufgetragen, wird, so angeordnet, daß sie sich stärker der oberen Grenzkurve P - annähert (wobei P die Steigung beim Halbinesser r ist) als bei strömenden Mitteln von verhältnismäßig geringer Viscosität. Selbst bei strömenden Mitteln von niederer Viscosität aber ist es selten erwünscht, sich der izilteren Grenzkurve P - an den inneren Halbmessern in irgendeinem Falle anzunähern, ünd es wird im allgemeinen vorzuziehen sein. dali die Steigung größer ist als Der Ausdruck Steigung bezieht sich auf die Steigung an der Arbeitskante der Schaufel und ist mathematisch wiedergegeben durch den Ausdruck 2 r.-r# # tg i-, wenn r der radiale Abstand von der Achse für den Punkt ist, an dem die Steigung gemessen wird, und f: der Schaufelwinkel, d. h. der Winkel, der festgelegt wird durch die Schnittlinie der Schaufelfläche und der Strömungsröhre durch den betreffenden Punkt gegenüber einer Fläche, die durch den Punkt senkrecht zur Strömungsröhre gelegt wird. Bei zylindrischen Strömungsröhren wird die Steigung ausgedrückt sein durch den anialen Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Umgängen derjenigen Schraube, von der der Teil der Schaufelfläche, an der die Steigung gemessen werden soll, einen Teil bildet, und der Verlauf der Steigung wird festgelegt durch die Durchdringungskurve dieses zur Läuferachse konzentrischen Strömungszylinders mit der Schaufeldruckseite.In the rotor according to the invention, the pitch of the blades gradually increases radially inward from a given value at the circumference of the rotor, increasingly to such an extent that the pitch is considerably smaller than r- at any radius , but larger than rz except near the hub, where the slope increases rapidly towards a value that changes if R is the radius of the circumference, h is the selected slope value am and a- is the ratio of the radius to the circumference of the circumference. For agents of relatively high viscosity or those which contain a relatively large amount of solids in suspension, the slope profile curve, d.11. the curve, which is plotted from the slope in relation to the radius, is arranged in such a way that it is closer to the upper limit curve P - approximates (where P is the slope at half-fineness r) than with flowing media of relatively low viscosity. Even with flowing media of low viscosity, however, it is seldom desirable to follow the icilter limit curve P - at the inner radius in any case, and it will generally be preferable. dali the slope is greater than The term pitch refers to the pitch at the working edge of the bucket and is represented mathematically by the expression 2 r.-r # # tg i- when r is the radial distance from the axis for the point at which the pitch is measured , and f: the vane angle, ie the angle which is determined by the line of intersection of the vane surface and the flow tube through the point in question with respect to a surface which is laid by the point perpendicular to the flow tube. In the case of cylindrical flow tubes, the slope is expressed by the anial distance between successive turns of the screw of which the part of the blade surface on which the slope is to be measured forms a part, and the course of the slope is determined by the penetration curve of this to the rotor axis concentric flow cylinder with the blade pressure side.

Die Definition der oben ausgedrückten Grenzen schließt notwendigerweise einen Wechsel im Steigungsprofil df-#r Kurven aus, d. h. Kurven, die plötzlich Unstetigkeiten oder scharfe Veränderungen in der Neigung oder wiederholte Wellungen aufweisen, ein Ergebnis, das praktisch undurchführbar bei Läuferkonstruktionen ist. Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung nur im allgemeinen glatt verlaufende Kurven innerhalb dieser Grenzen einschließt, wie sie den natürlichen Bedingungen der Strömung entsprechen und die, wenn der Läufer mit Wasser unter normalen Konstruktionsbedingungen arbeitet, einen Steigungswert am Umfang der Schaufeln herbeiführen, der, multipliziert mit der Zahl der Umdrehungen in der Zeiteinheit, einen Zahlenwert ergibt, der kleiner ist als das zl1_fache und gewöhnlich kleiner als das l'/,fache der durchschnittlichen axialen Strömungsgeschwindigkeit (d. 1i. entsprechend den Schlupfverhältniswerten am Umfang unter 33113°/o und gewöhnlich unter 2o°/0).The definition of the limits expressed above necessarily closes a change in the gradient profile d for curves, d. H. Curves that suddenly become discontinuous or have sharp changes in slope or repeated undulations, a result that is practically impracticable in rotor designs. It is it goes without saying that the invention only generally smooth curves within these limits includes how they natural conditions of the flow conform and which when the runner with water under normal construction conditions works to bring about a slope value on the circumference of the blades that multiplies with the number of revolutions in the unit of time, results in a numerical value that is smaller is than zl1_fold and usually less than l '/, times the average axial flow velocity (i.e. 1i. corresponding to the slip ratio values on the circumference below 33113 per cent and usually below 20 per cent).

In den meisten Fällen, in denen der Nabendurchmesser verhältnismäßig gering ist, wird die Steigung an den Schaufelspitzen so gewählt, daß sie (bei Wasser als Arbeitsmittel) einem Betrieb mit einem Umfangsschlupfverhältnis zwischen ro und 1,3 °j, entspricht, errechnet auf die mittlere gewünschte Strömungsgeschwindigkeit.In most cases where the hub diameter is proportionate is low, the pitch at the blade tips is chosen so that it (with water as work equipment) a company with a circumferential slip ratio between ro and 1.3 ° j, calculated on the mean desired flow velocity.

In der Praxis wird zur Bestimmung des besten Steigungswertes am Umfang der folgende Weg eingeschlagen: Es wird eine mittlere axiale Strömungsgeschwindigkeit, wie sie erforderlich ist, um die gewünschte Flüssigkeitsmenge zu liefern, nach Maßgabe der in der Pumpe verfügbaren Querschnittsfläche angenommen, und von dieser mittleren axialen Geschwindigkeit und der vorgeschriebenen Umdrehungsgeschwindigkeit wird ein mittlerer Steigungswert für ein angenommenes Schlupfverhältnis von etwa -25'/" gewählt. Die Steigung am mittleren Halbmesser wird ein wenig größer gewählt, als sie dem Mittelwert entspricht, und dies gestattet, die Umfangssteigung nach -Maßgabe des radialen Steigungsgesetzes zu errechnen, da nach diesem Gesetz die Steigung bei mittlerem Halbmesser etwa das t,3rfache der Umfangs Steigung ist.In practice it is used to determine the best slope value on the circumference the following path is taken: A mean axial flow velocity is used, as required to deliver the desired amount of liquid, as appropriate the cross-sectional area available in the pump, and of this mean axial speed and the prescribed rotational speed a mean slope value for an assumed slip ratio of about -25 '/ " chosen. The slope at the middle radius is chosen to be a little larger than it corresponds to the mean value, and this allows the circumferential gradient to be measured of the radial gradient law, since according to this law the gradient with a mean radius about t, 3 times the pitch of the circumference.

Die Bemessung der gewählten Nabe hängt zu einem Teil von dein Typ der Maschine ab, bei welcher der Läufer Anwendung finden soll, und auch von den Betriebsbedingungen. Für eine Axialpumpe oder Reaktionsturbine kann der Nabenhalbmesser zwischen 3/a und'/, des Umfangshalbmessers liegen, entsprechend dem Querschnitt, der notwendig ist, um die normal verlangte Strömung bei gegebener Druckhöhe und Geschwindigkeit aufzunehmen. Bei Reaktionstriebschrauben kann die untere Nabenhalbmessergrenze bis zu 1/5 des Umfangshalbmessers gehen.The dimensioning of the chosen hub depends partly on the type of machine in which the rotor is to be used, and also on the operating conditions. For an axial pump or reaction turbine hub radius between 3 / a and '/, of the circumferential half diameter may lie, corresponding to the cross-section that is necessary to accommodate the required normal flow for a given pressure altitude and speed. In the case of reaction drive screws, the lower hub radius limit can go up to 1/5 of the circumference radius.

Bei der bevorzugten typischen Läuferform für eine axiale Wasserpumpe wächst die Steigung von dem Umfang bis zu einem Schaufelquerschnitt bei mittlerem Halbmesser annähernd entsprechend dem Gesetz P - und wächst dann gleichmäßig, aber rascher auf einen Wert annähernd dem, der sich dem Wert an der Nabe nähert, dessen Halbmesser zwischen 3/a und 1/2 des Umfangshalbmessers beträgt.In the preferred, typical rotor shape for an axial water pump, the pitch increases from the circumference to a blade cross-section with a mean radius approximately in accordance with the law P - and then increases evenly, but faster to a value close to that which approaches the value on the hub, its radius is between 3 / a and 1/2 of the circumference radius.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung wird den Läuferschaufeln eine axiale Steigungsveränderung, abgesehen von der radialen Steigungsveränderung, gegeben. In diesem Falle wird die Steigung in der Nähe einer Schaufelkante (nämlich der Austrittskante bei einem Pumpenläufer oder der Eintrittskante bei einem Turbinenläufer) in den erwähnten Grenzen liegen, während die Steigung in der Nähe der anderen Kanten geringer ist und einen annähernd konstanten Wert haben kann, entsprechend dem gewählten Umfangssteigungswert; der axiale Steigungsübergang der konzentrischen Strömungsröhren verläuft dabei nach glatten Kurven. Bei hydraulischen Schraubenturbinen und bei Axialpumpen, die mit Schlupfverhältnissen oberhalb der normalen Werte oder mit viscosen Mitteln arbeiten, ist die axiale Steigungsveränderung von größerer Bedeutung, weil sie die maximale Ablenkung des strömenden Mittels im Läufer bei Turbinen ergibt und einen glatten Zufluß zu den steileren Läuferteilen bei Pumpen.According to a further essential feature of the invention, the rotor blades an axial pitch change, apart from the radial pitch change, given. In this case, the slope near a blade edge (namely the trailing edge of a pump rotor or the leading edge of a turbine rotor) lie within the limits mentioned, while the slope is close to the other edges is lower and can have an approximately constant value, according to the selected Circumferential slope value; the axial slope transition of the concentric flow tubes runs along smooth curves. With hydraulic screw turbines and with Axial pumps with slip ratios above normal or with viscous Working means, the axial pitch change is more important because it gives the maximum deflection of the fluid in the runner in turbines and a smooth inflow to the steeper rotor parts in pumps.

Die Erfindung läßt sich praktisch in mannigfacher Weise nach Maßgabe des Typs der hydraulischen Maschine ausführen, bei welchem der Läufer Anwendung findet, ebenfalls nach Maßgabe der Art des Arbeitsmittels und der Betriebsbedingungen. Eine bevorzugte Läuferkonstruktion gemäß der Erfindung und einige zweckmäßige Anwendungen auf hydraulische Maschinen sind beispielsweise auf den Zeichnungen dargestellt. Es ist Fig. i ein Diagramm, welches die Steigungsverteilung in den Schaufeln des Läufers gemäß der Erfindung wiedergibt; Fig. 2 zeigt den mittleren Teil einer Axialpumpe, insbesondere einer Wasserpumpe mit einer bevorzugten Läuferform; Fig. 3 zeigt eine Projektion einer Läuferhälfte nach Fig. 2 auf einer die Achse senkrecht schneidenden Ebene; Fig. 4 ist eine ähnliche Projektion der Auslaßleitschaufeln bei der Pumpe nach Fig.2; Fig.5 veranschaulicht eine zweckmäßige Anwendung der bevorzugten Läuferform auf eine Reaktionsaxialturbine; Fig. 6 bis 8 sind abgeänderte Darstellungen entsprechend Fig.2 bis 4 für eine andere Form einer Axialpumpe; Fig.9 und io sind Fig. 2 und 4 entsprechende Darstellungen einer weiteren abgeänderten Axialpumpenform; Fig. i i und 12 sind Darstellungen von zwei weiteren -Abänderungen; Fig. 13 und 14 zeigen Geschwindigkeits-und Druckdiagramme für die bevorzugte Form eines Läufers.The invention can be practiced in a variety of ways as required the type of hydraulic machine in which the rotor is used takes place, also depending on the type of work equipment and the operating conditions. A preferred rotor construction according to the invention and some useful applications on hydraulic machines are shown for example on the drawings. It is Fig. I a diagram showing the pitch distribution in the blades of the Runner reproduces according to the invention; Fig. 2 shows the middle part of an axial pump, in particular a water pump with a preferred rotor shape; Fig. 3 shows a Projection of a rotor half according to FIG. 2 on one that intersects the axis perpendicularly Level; Figure 4 is a similar projection of the outlet guide vanes on the pump according to Figure 2; Fig. 5 illustrates an expedient application of the preferred form of runner to a reactive axial turbine; FIGS. 6 through 8 are modified representations accordingly 2 to 4 for another form of an axial pump; Fig.9 and io are Fig. 2 and 4 corresponding representations of a further modified form of the axial pump; Fig. i i and 12 are illustrations of two further amendments; Figures 13 and 14 show Speed and pressure diagrams for the preferred form of runner.

Das Diagramm der Fig. i zeigt einen Satz von Steigungsprofilkurven, d. h. von Kurven, welche die relative Steigung der Läuferschaufeln im Verhältnis zum Abstand von der Läuferachse für verschiedene Läufer gemäß der Erfindung wiedergeben. Für Vergleichszwecke ist die Steigungsprofijkurve für einen typischen Läufer mit gleichförmiger Druckhöhe, der in der üblichen Weise unter der Annahme gleichförmiger axialer Strömung entworfen ist, bei Al in einer strichpunktierten Linie wiedergegeben, während die punktierte Linie A= die Kurve für einen Läufer mit gleichförmiger Steigung ist. Die Kurven A3 bis Aa beziehen sich auf Läufer gemäß der Erfindung, und zwar stellt die Kurv e A3 die bevorzugte Form dar, während die Kurven A4 und A5 die obere bzw. untere Grenzkurve bedeuten; As ist eine andere begrenzende Kurve.The diagram of Fig. I shows a set of slope profile curves, d. H. of curves showing the relative pitch of the rotor blades in relation reproduce the distance from the rotor axis for different rotors according to the invention. For comparison purposes, the slope profile for a typical runner is with uniform pressure head, assuming uniform in the usual way axial flow is designed, shown in Al in a dash-dotted line, while the dotted line A = the curve for a runner with a uniform slope is. The curves A3 to Aa relate to runners according to the invention, namely the curve A3 represents the preferred shape, while the curves A4 and A5 the upper one and mean lower limit curve; Ace is another limiting curve.

Die bevorzugte Läuferform, von der zwei Darstellungen einer typischen Konstruktion in Fig. 2 und .3 gegeben sind, hat zwischen zwei bis sechs Schaufeln B (im Beispiel Fig. 2 und 3 sind es fünf Schaufeln), die von einer zylindrischen Nabe C getragen werden, welche auf der Triebwelle Cl im zylindrischen Gehäuse D angebracht ist. Im Beispiel hat die Nabe C einen Halbmesser, der 2[5 des Umfangshalbmessers der Läuferschaufeln beträgt. Die Kanten der Schaufeln an einem Läuferende liegen in der Fläche eines konaxialen Kegels und die Kanten am anderen Ende in einer senkrecht zur Achse liegenden Querschnittsebene oder auf der Oberfläche eines anderen konaxialen Kegels von verschiedenem oder auch entgegengesetztem Spitzenwinkel, derart, daß die axiale Länge des Läufers an der Nabe beträchtlich-größer ist als am Umfang. Die Gerade A' in Fig. i zeigt das Ansichtsprofil einer Schaufelkaate für den Fäll, wenn die horizontale Grundlinie A_' des Diagramins die Profilansicht der anderen Schaufelkanten bedeutet. Der Läufer nach Fig. 2 besitzt eine Austrittskante B', die sich mit der Linie A7 der Fig. i deckt; die Eintrittskante B= liegt in einer senkrecht zur Achse gerichteten Querschnittsebene. Bei dem Läufer nach Fig. 5 liegen die Kanten in konaxialen Kegeln entgegengesetzt gerichteten Spitzenwinkels.The preferred form of runner, of which two representations are a typical one Construction in Figs. 2 and 3 has between two to six blades B (in the example Fig. 2 and 3 there are five blades), which are of a cylindrical Hub C are carried, which on the drive shaft Cl in the cylindrical housing D is appropriate. In the example, the hub C has a radius that is 2 [5 of the circumference radius the rotor blades is. The edges of the blades are at one end of the runner in the face of a conaxial cone and the edges at the other end in a perpendicular cross-sectional plane lying to the axis or on the surface of another conaxial Cones of different or opposite point angles, such that the axial length of the rotor at the hub is considerably greater than at the circumference. The straight line A 'in Fig. I shows the view profile of a blade for the fall, if the horizontal baseline A_ 'of the diagram the profile view the other blade edge means. The runner according to FIG. 2 has a trailing edge B ', which coincides with the line A7 of Fig. I; the leading edge B = lies in one cross-sectional plane directed perpendicular to the axis. In the runner according to FIG. 5 lie the edges in conaxial cones opposite to the apex angle.

In der Projektion auf der Querschnittsebene (Fig. 3) überdecken die kanten B', B= der Schaufeln einander nicht; die Kanten sind hier konvex in bezug auf gerade Linien, welche Schaufelwurzeln und -spitzen verbinden. Die Grade der konvexen Krümmung und Zerteilung der Schaufelfläche hängen ab von der besonderen Schaufelsteigung an den verschiedenen Halbmessern sowie von dein Grad der im wesentlichen geradlinig, erfolgenden Verjüngung in der Profilansicht der Schaufeln. Die gesamte Projektionsfläche der Schaufeln liegt zwischen 6o und 8o0/" der gesamten projizierten Ringfläche zwischen Nabe und Umfang nach Maßgabe der zugelassenen Belastung für die Flächeneinheit der 'Schaufelfläche und der verlangten Führung für das durchfließende Mittel.In the projection on the cross-sectional plane (FIG. 3) the edges B ', B = of the blades do not overlap one another; the edges here are convex with respect to straight lines connecting the blade roots and tips. The degrees of convex curvature and division of the blade surface depend on the particular blade pitch at the various radii and on the degree of the essentially straight tapering that occurs in the profile view of the blades. The total projection area of the blades is between 6o and 8o0 / "of the total projected ring area between the hub and the circumference in accordance with the permitted load for the unit area of the blade area and the required guidance for the medium flowing through.

Die Steigungsverteilung in den Läuferschaufeln läßt sich am besten an Hand des Diagramms der Fig. i beschreiben. Es entsprechen in dem Diagramm die Abszissen den radialen Abständen von der Läuferachse, und zwar reicht das Diagramm von der Oberfläche der Nabe bis zum Läuferumfang, und der Läuferhalbmesser ist als Einheit gewählt. Die Ordinaten veranschaulichen die Steigung bei den verschiedenen Halbmessern. Wiederum ist der Steigungswert am Umfang als Einheit verwendet. Wie erwähnt, stellt die Kurve A4 die obere Grenze der Steigimgsprofilkurve dar; sie folgt dem Gesetz P - die die untere Grenze darstellende Kurve A 5 folgt dem Gesetz P - K wobei a = o,.1 ist. Im Bereich der Erfindung liegen alle Läufer, deren radiale Steigungsverteilung einer im ganzen stetigen Kurve folgt, die zwischen diesen beiden Grenzwertkurven liegt. Es ist aber selten erwünscht, sich eng der unteren Grenzkurve AS zu nähern. In der Mehrzahl der Fälle wird die Steigungsprofilkurve oberhalb der Kurve A1 liezen. welche dem Gesetz folgt: P - K d. h. im Falle des Beispiels P - Bei dem bevorzugten Läufer folgt die Steigung der Kurve A 3. Diese Kurve geht aus von dein Steigungswert ain Umfang, der gewählt ist entsprechend einem Betriebe bei einem normalen Umfangsschlupfverhältnis von z. B. 12.5 °/o, gerechnet auf die mittlere axiale Strömungsgeschwindigkeit und von diesem Wert bis zu einem Halbmesser in der Mitte der Schaufeln (bei '/", des 1,'mfangshalbmessers i ann:;hi-rnd entsprechend (lein Gesetz P - so daß der Steigerungswert bei mittleren Halbmesser etwa das i,3fache des LTinfangshalbmessers beträgt. Von diesem Mittelhalbmesser einwärts zur Nabe wächst die Steigung schneller, als es diesem Gesetz entspricht, und an der Nabe erreicht die Steigung einen Wert gleich dem 2,5fachen der Umfangssteigung, wobei das Steigungsprofil einer stetigen Kurve von Nabe bis Umfang folgt. Diese ProfilverteilungskurveA3 (und auch alle die anderen Steigungsprofilkurven ini Bereich der Erfindung) ist weniger konkav als die Kurve A' für die bekannten Läufer gleichförmiger Druckhöhe, die unter Annahme der gleichförtnigen axialen Strömung ermittelt sind, und durch Beschleunigung der Strömung durch den mittleren Teil des Ringes ermöglicht die Kurve A3 die Erzielung der gewünschten Kompensation für den Effekt der Oberflächenverzögerung, und sie trägt Rechnung den verschiedenen Fliehkrafttendenzen bei den verschiedenen Halbmessern. Bei Arbeitsmitteln von höherer @'iscosität, als sie Wasser besitzt, kann eine Steigungsprofilkurve verwendet werden, die flacher ist als die Kurve A3; das Verhältnis von Mittelschaufelneigung zur Umfangsneigung wird um einen Betrag vergrößert, der von der Viscosität des Mittels abhängt, und das Verhältnis der Steigung an der Nabe zur Umfangssteigung bleibt 2,5 für das gleiche Verhältnis des Nabendurchmessers.The gradient distribution in the rotor blades can best be described with the aid of the diagram in FIG. In the diagram, the abscissas correspond to the radial distances from the rotor axis, namely the diagram extends from the surface of the hub to the rotor circumference, and the rotor radius is selected as a unit. The ordinates illustrate the slope for the various radiuses. Again, the slope value on the circumference is used as a unit. As mentioned, curve A4 represents the upper limit of the climb profile curve; it follows the law P - the curve A 5 representing the lower limit follows the law P - K where a = o, .1. In the field of In the invention are all runners whose radial gradient distribution follows an overall continuous curve that lies between these two limit value curves. However, it is seldom desirable to approach the lower limit curve AS closely. In the majority of cases the slope profile curve will lie above curve A1. which follows the law: P - K ie in the case of example P - In the case of the preferred runner, the slope of curve A 3 follows. This curve is based on the slope value ain circumference, which is selected according to an operation at a normal circumferential slip ratio of z. B. 12.5%, calculated on the mean axial flow velocity and from this value up to a radius in the middle of the blades so that the increase in the mean radius is about 1.3 times the initial radius. From this center radius inward to the hub, the slope grows faster than it corresponds to this law, and at the hub the slope reaches a value equal to 2.5 times the circumferential slope, the slope profile following a steady curve from hub to circumference. This profile distribution curve A3 (and also all the other slope profile curves in the area of the invention) is less concave than curve A 'for the known runners of uniform head, which are determined assuming the uniform axial flow, and by accelerating the flow through the central part of the ring the curve A3 enables the desired compensation for the effect of the surface deceleration to be achieved, and it takes account of the different centrifugal force tendencies at the different radii. In the case of work equipment of higher @ 'iscosity than water, a slope profile curve can be used which is flatter than curve A3; the ratio of the center vane pitch to the circumferential pitch is increased by an amount that depends on the viscosity of the agent, and the ratio of the pitch on the hub to the circumferential pitch remains 2.5 for the same ratio of the hub diameter.

Außer der beschriebenen radialen Veränderung der Steigung können die Läuferschaufeln auch eine axiale Steigungsveränderung aufweisen. Bei einer zweckmäßigen Anordnung, wie sie sich in den Fig. 2 und 3 findet, haben die Schaufeln den gleichen Umfangssteigungswert an der Austrittskante B' und an der Einlaßkante B=, und die Steigung längs der Austrittskante B' entspricht der Kurve A3. An der Einlaßkante B= dagegen ist die Steigung bei allen Halbmessern gleichmäßig entsprechend der geraden Linie A2 in Fig. i, oder sie wächst nur sehr schwach nach innen; die Steigung verändert sich kontinuierlich und stetig längs jeder Strömungsröhre vom Einlaßkantenwert auf den Auslaßkantenwert.In addition to the described radial change in the slope, the Rotor blades also have an axial pitch change. With an expedient Arrangement, as it is found in FIGS. 2 and 3, the blades have the same Circumferential slope value at the trailing edge B 'and at the inlet edge B =, and the The slope along the trailing edge B 'corresponds to curve A3. At the inlet edge B = on the other hand, the slope of all radiuses is the same as the straight line Line A2 in Fig. I, or it grows only very weakly inwards; the slope changed continuously and steadily along each flow tube from the inlet edge value the outlet edge value.

Die Art, in welcher der Läufer in einer hydraulischen :Maschine mit Axialfluß verwendet wird, hängt von dem :@laschinentvp und von den Betriebsverhältnissen ab. - Bei einer Axialpumpe wird es in der Regel am besten sein, den Läufer in einem zylindrischen Gehäuse zwischen gleichachsig angeordneten Einlaß- und Auslaßschaufeln anzuordnen, wenn auch in manchen Fällen, z. B. wenn die Austrittsrichtung rechtwinklig zur Läuferachse innerhalb eines beschränkten Raumes liegen soll, die konaxialen Auslaßleitschaufeln in erweiterten Gehäuseteilen liegen können und im äußersten Falle durch eine Wirbelkammer von trichter- oder trompetenartig sich erweiternder Gestalt mit mittlerem Kern oder von Schneckenform oder durch einstellbare Leitschaufeln des ausbalanzierten Flügeltyps ersetzt werden; die letzterwähnten Ausführungsformen sind insbesondere auch geeignet für die umgekehrte Anwendung für eine Axialreaktionsturbine. In anderen Fällen, für andere hydraulische Maschinen sowie für Pumpen z. B: mit großer Druckhöhe und mäßiger Umlaufgeschwindigkeit kann ein zweiter, entgegengesetzt kreisender gleichachsiger Läufer die Auslaßführungsschaufeln ersetzen. Typische Fälle derartiger hydraulischer Maschinen sind in den Fig. a bis 1z der Zeichnungen wiedergegeben.The way in which the runner in a hydraulic: machine with Axial flow is used depends on the: @laschinentvp and from the Operating conditions. - It is usually best with an axial pump be the rotor in a cylindrical housing between equiaxed To arrange inlet and outlet blades, albeit in some cases, e.g. B. if the exit direction perpendicular to the rotor axis within a restricted Space should lie, the conaxial outlet guide vanes in expanded housing parts can lie and in the extreme case by a vortex chamber of funnel or Trumpet-like shape with a central core or snail shape or replaced with adjustable vanes of the balanced wing type; the last-mentioned embodiments are also particularly suitable for the reverse Application for an axial reaction turbine. In other cases, for other hydraulic Machines as well as for pumps z. B: with high printing head and moderate speed of circulation a second, counter-rotating equiaxed rotor can move the outlet guide vanes substitute. Typical cases of such hydraulic machines are shown in FIGS 1z of the drawings.

Bei der Axialpumpe nach Fig. z bis q. wirkt der oben beschriebene Läufer zwischen anliegenden, festen und gleichachsigen Leitschaufeln in einem zylindrischen Gehäuse D. Die Zahl der Einlaßleitschaufeln liegt vorzugsweise zwischen zwei und sechs, und die Schaufeln können radial oder tangential oder im Grundriß gekrümmt angeordnet sein. Die Schaufeln sind gewöhnlich so bemessen, daß sie eine axiale Einströmungsrichtung zum Läufer aufrechterhalten, können aber auch in Läuferdrehrichtung oder gegen die Läuferdrehrichtung gekrümmt sein, um sich besonderere Einströmungsbedingungen anzupassen oder diese herbeizuführen.In the axial pump according to Fig. Z to q. acts the one described above Runner between adjacent, fixed and equiaxed guide vanes in a cylindrical Housing D. The number of inlet guide vanes is preferably between two and six, and the blades can be radial or tangential or curved in plan be arranged. The blades are usually sized so that they are axial Maintained the direction of flow towards the rotor, but can also be in the direction of rotation of the rotor or curved against the direction of rotation of the rotor in order to avoid special inflow conditions adapt or bring about this.

Die @ Auslaßleitschaufeln F, vorzugsweise zwischen vier und acht (im Beispiel sind es sechs), haben Einlaßkanten F1 von solcher Krümmung, daß sie das strömende Mittel annähernd in der axialen Austrittsrichtung aus dein Läufer aufnehmen. Sie schließen einen kleinen Winkel mit einer transaxialen Ebene nahe der Nabe und einen größeren Winkel nahe dem Umfange ein. Die Tätig-Izeit dieser Schaufeln besteht in einer Umwandlung der Kreiselbewegung, die dein strömenden Mittel durch den Läufer erteilt ist, in Druckhöhe bzw. Druckenergie. Der Grad der Krümmung der Schaufeln folgt dem Gesetz s # tgy = (r-s) tg ß, dabei sind ß und y die Winkel, die mit einer zur Strömungsröhre senkrechten Fläche bei einem beliebigen Halbmesser durch die Auslaßkanten der Läuferschaufel bzw. durch die Einlaßkanten der Auslaßleitschaufel gebildet werden, während s das Schlupfverhältnis bei dem betreffenden Halbmesser ist. Die Auslaßkanten F= der _Auslaßleitschaufeln sind so ausgeführt, daß sie eine annähernd axiale Richtung des Austritts unterstützen; die Schaufeln selbst können in der dargestellten Weise tangential oder radial oder im Grundriß gekrümmt gestaltet sein. Die Querschnitte der Schaufeln sind vorzugsweise von solcher Stromlinienform und Dicke, daß die sektorförmigen Räume zwischen den Schaufeln in der Strömungsrichtung annähernd den Veränderungen der nuerschnittsfläche selbst zu den sich erweiternden Durchlässen für die maximale Druckerhöhung folgen.The @ outlet guide vanes F, preferably between four and eight (im For example there are six), have inlet edges F1 of such a curvature that they Absorb flowing means approximately in the axial direction of exit from your runner. They close a small angle with a transaxial plane near the hub and a larger angle near the perimeter. The working time of these shovels is in a conversion of the gyroscopic motion that means your flowing through the runner is granted, in pressure height or pressure energy. The degree of curvature of the blades follows the law s # tgy = (r-s) tg ß, where ß and y are the angles with a surface perpendicular to the flow tube at any radius through the Outlet edges of the rotor vane or through the inlet edges of the outlet guide vane are formed, while s is the slip ratio at the relevant radius is. The outlet edges F = of the _Auslaßleitschaufeln are designed so that they a support approximately axial direction of the outlet; the shovels themselves can designed tangentially or radially or curved in plan in the manner shown be. The cross-sections of the blades are preferably of such a streamlined shape and thickness that the sector-shaped spaces between the blades in the direction of flow approximately the changes in the cross-sectional area itself to the widening ones Passages for the maximum pressure increase follow.

Die Abstände zwischen Läufer und anliegenden Kanten der Leitschaufeln werden gewöhnlich' klein gehalten. Soll in Suspension befindliche feste Masse behandelt werden oder sollen erhebliche Schwankungen in der Pumpleistung berücksichtigt werden, so kann dieser Abstand verändert werden; eine radial nach auswärts verlaufende Zunahme im Abstand ist in vielen Fällen wünschenswert, selbst wenn keine Feststoffe vorhanden sind.The distances between the rotor and the adjacent edges of the guide vanes are usually kept small. Is intended to treat solid mass in suspension significant fluctuations in the pumping capacity are or should be taken into account, so this distance can be changed; a radially outward increase spacing is desirable in many cases, even when no solids are present are.

Gestalt und Abmessung der Naben El und F3 in den Räumen, die axial von den Leitschaufeln eingenommen werden, sind nach Maßgabe der Nabe C gewählt; in manchen Fällen kann es wünschenswert sein, von der Zylinderform der Läufernabe abzuweichen, und in diesem Falle kann zweckmäßig der Körper, der sich aus den drei Naben E', C, F3 zusammensetzt, nach einer Stromlinienform, sich allmählich verjüngender oder Wulstform oder in sonst als zweckmäßig erachteten Weise ausgeführt sein. Das Gehäuse D wird eine solche Form im Verhältnis zu den Naben aufweisen, wie es die Rücksicht auf die axialen Durchtrittsquerschnitte fordert.Shape and dimensions of the hubs El and F3 in the spaces that are axially occupied by the guide vanes are chosen according to the hub C; In some cases it may be desirable from the cylindrical shape of the rotor hub deviate, and in this case the body composed of the three may expediently Hubs E ', C, F3 composed, according to a streamlined shape, gradually tapering or in the form of a bead or in any other manner deemed expedient. That Housing D will have such a shape in relation to the hubs as the Requires consideration of the axial passage cross-sections.

Die beschriebene Anordnung und auch die Axialpumpe, die unten beschrieben wird, kann auch in umgekehrter Strömungsrichtung als axiale Reaktionsturbine arbeiten. Gewöhnlich jedoch wird es zweckmäßig sein, eine spiralige Einlaßkammer bzw. ausgeglichene, verschwenkbare Leitschaufeln zur Regelung der Einströmung zu verwenden. Eine solche Ausführung der Erfindung für eine Axialturbine zeigt Fig. 5. Bei dieser Anordnung dreht sich in der schon beschriebenen Weise der Läufer G in seinem senkrechten Gehäuse H von im allgemeinen zylindrischer Form. Der Einlaß an dem oberen Ende der Gehäuseoberseite H erfolgt durch einen schräg gerichteten kingeinlaß Hl, und er wird gesteuert durch die verschwenkbaren doppelflügeligen Leitschaufeln T, die gleichzeitig durch bekannte Einrichtungen, wie beispielsweise den mit Schlitzen versehenen drehbaren Aufsatz 7', einstellbar sind. Bei dieser Anordnung ist der Läufer G axial in der durch punktierte Linien angedeuteten Weise eins s tellbar, um eine Anpassung an verschiedene Betriebsbedingungen zu ermöglichen.The arrangement described and also the axial pump, which is described below can also work in the opposite direction of flow as an axial reaction turbine. Usually, however, it will be appropriate to have a spiral inlet chamber or balanced, to use pivotable guide vanes to regulate the inflow. Such Embodiment of the invention for an axial turbine is shown in FIG. 5. In this arrangement the rotor G rotates in its vertical housing in the manner already described H of generally cylindrical shape. The inlet at the top of the housing top H takes place through an obliquely directed king inlet Hl, and it is controlled by the pivotable double-wing guide vanes T, which are known at the same time by Facilities such as the slotted one rotatable attachment 7 ', are adjustable. In this arrangement, the rotor G is axial in the manner indicated by dotted lines adjustable to an adjustment to allow different operating conditions.

In manchen Fällen, sowohl für Pumpen wie für Turbinen, kann es zweckmäßig sein, den Läufer so zu gestalten, daß er leicht mit anderen der Erfindung @ entsprechenden Läufern vertauscht werden kann, die annähernd die gleiche Länge haben, jedoch verschiedene nominelle Steigungswerte und entsprechend verschiedene Schaufelzahlen. .Andererseits ist es manchmal erforderlich, für Untersuchung und Reinigung der arbeitenden Teile einer Pumpe Sorge zu tragen, ohne daß das Gehäuse auseinander genommen wird. Hierzu können Auslaß- und Einlaßleitschaufeln, zwischen denen der Läufer arbeitet, in einem herausnehmbaren Einsatz des Gehäuses angeordnet sein statt im Gehäuse selbst, so daß die ganze Pumpe als Einheit aus dem Gehäuse herausgenommen werden kann; die Einlaßleitschaufeln können so angeordnet sein, daß der Läufer axial zwischen ihnen herausgezogen «erden kann, wenn dies gewünscht wird.In some cases, for both pumps and turbines, it can be useful be to make the runner so that he can easily with others @ corresponding to the invention Runners can be interchanged, which are approximately the same length, but different nominal pitch values and correspondingly different numbers of blades. .On the other hand it is sometimes necessary for inspection and cleaning of the working parts to take care of a pump without dismantling the housing. For this For example, outlet and inlet guide vanes, between which the rotor operates, in one removable insert of the housing instead of in the housing itself, so that the whole pump can be removed as a unit from the housing; the Inlet guide vanes can be arranged with the rotor axially between them pulled out «, if so desired.

Bei anderen Ausführungsbeispielen kann man verschiedenen ,1ilbeitsverhältnissen durch Drehung der Läufei schaufeln um ihre radiale Achse Rechnung tragen. Eine zweckmäßige, praktische Anordnung dieser Art ist in Fig. 6 bis S dargestellt; hier hat jede Läuferschaufel K einen schildzapfenartigen Fortsatz K', der dicht in die Nabe paßt, die zu diesem Zweck quer in zwei Hälften L und L' zerschnitten ist. Die beiden Nabenhälften werden durch Bolzen L= zusammengehalten, die in Nuten K= der Zapfen passen und die Schaufeln radial gegen die Fliehkraftwirkung in ihrer Lage halten.In other exemplary embodiments, different working relationships can be used take into account the blades by rotating the Läufei around their radial axis. A functional, practical arrangement of this type is shown in Figures 6 to 5; here every rotor blade has K a turtle-like extension K ', which fits tightly into the hub that is attached to this Purpose is cut across in half L and L '. The two hub halves will held together by bolts L = that fit into grooves K = of the tenons and the blades Hold radially in place against the effect of centrifugal force.

Eirie derartige Dreheinstellung der Läuferschaufeln wird sie etwas aus der Steigungsanordnung' bringen und infolgedessen den Wirkungsgrad der Pumpe ein wenig herabsetzen: das Gesetz, «-elches die Steigungsverteilung im Läufer gemäß der Erfindung regelt, ist jedoch derart, daß der Abfall im Wirkungsgrad durch Drehung der Schaufeln um z. B. etwa 7' nach einer oder der anderen Seite der Normalstellung sehr gering ist, und der Nachteil dieses Abfalls im Wirkungsgrad wird weiter aufgohoben durch den Vorteil der Anpassungsfähigkeit der Pumpe an verschiedene Betriebsverhältnisse. Eine andere Art der Schaufelanordnung besteht darin, daß ein geschlitzter Flansch an der Schaufelwurzel vorgesehen wird, mittels dessen die Schaufel an der Nabe angebolzt werden kann: die Schlitze im Flansch sind so lang, daß sie die verlangte Einstellung um 7° nach der einen oder anderen Seite von der Normalstellung zulassen.Such a rotational setting of the rotor blades will bring them somewhat out of the pitch arrangement and consequently reduce the efficiency of the pump a little: the law that regulates the pitch distribution in the rotor according to the invention is such that the decrease in efficiency is caused by rotation of the Shovels around z. B. about 7 ' to one or the other side of the normal position is very low, and the disadvantage of this drop in efficiency is further offset by the advantage of the adaptability of the pump to different operating conditions. Another type of blade arrangement is that a slotted flange is provided at the blade root by means of which the blade can be bolted to the hub: the slots in the flange are so long that they the required setting by 7 ° one or the other Allow side from normal position.

Die Einlaßleitschaufeln .il sind zwischen einer Nabe dl' und dem zylindrischen Gehäuse i11= in einer Weise angeordnet, die im allgemeinen ähnlich ist der der Leitschaufeln beim Beispiel nach Fig.2 bis 4.. Auch die Auslaßleitschaufeln können wie bei der Konstruktion nach Fig. 2 bis 4. angeordnet werden, doch sollen Fig.6 bis 8 beispielsweise eine abgeänderte Anordnung dieser Leitschaufeln zeigen, die in diesem Falle um ihre Längsachse drehbar sind, um Veränderungen in der absoluten Austrittsrichtung aus dem Läufer Rechnung zu tragen, welche aus Veränderungen in den normalen Betriebsbedingungen entstehen, und ferner auch aus der Dreheinstellung der Läuferschaufeln. Es wird zu diesem Zweck jede der Auslaßleitschaufeln N durch einen kurzen Zapfen N' getragen, der durch die Gehäusewandung 1V12 hindurchgeht und durch eine lfutter \p in seiner Lage gesichert werden kann. In anderen Beziehungen sind die Auslaßleitschaufeln im wesentlichen in der gleichen Weise angeordnet wie die Schaufeln hei der Konstruktion nach Fig. 2 bis 4..The inlet guide vanes .il are between a hub dl 'and the cylindrical one Housing i11 = arranged in a manner generally similar to that of the guide vanes in the example according to Fig.2 to 4 .. The outlet guide vanes can as in the Construction according to Fig. 2 to 4 are arranged, but Fig. 6 to 8 are for example show a modified arrangement of these guide vanes, in this case around their Longitudinal axis are rotatable to reflect changes in the absolute exit direction allow the runner to take account of changes in normal operating conditions arise, and also from the rotational setting of the rotor blades. It will for this purpose each of the outlet guide vanes N is carried by a short pin N ', which goes through the housing wall 1V12 and through an oil lining \ p in its Location can be secured. In other respects are the outlet guide vanes arranged in substantially the same manner as the blades in the construction according to Fig. 2 to 4 ..

Statt die Auslaßleitschaufeln drehbar im Gehäuse anzuordnen, kann man ein im-allgemeinen gleichartiges Ergebnis dadurch erzielen, daß man die Schaufeln mit einstellbaren Einlaßkanten versiebt. Eine solche Anordnung ist durch Fig.9 und io veranschaulicht: hier besteht jede Auslaßleitschaufel aus zwei Teilen O, O'. Der obere Teil O ist im Gehäusebefestigt, während der untere Teil 0' mit einem Ringflansch 0= versehen ist, der in ein Gehäuseloch paßt. Diese Anordnung gestattet nicht nur eine kleine Dreheinstellung des Einlaßteils O' der Schaufel, sondern auch eine leichte Herausnahrne des betreffenden Schaufelteils und Ersatz durch eine anders geformte Ersatzeinlaßkante für die Schaufel.Instead of arranging the outlet guide vanes rotatably in the housing, can a generally similar result can be achieved by using the blades sieved with adjustable inlet edges. Such an arrangement is shown by Fig.9 and io illustrates: here each outlet guide vane consists of two parts O, O '. The upper part O is fixed in the housing, while the lower part 0 'with an annular flange 0 = is provided that fits into a housing hole. This arrangement not only allows a small rotary adjustment of the inlet part O 'of the blade, but also a slight one Remove the relevant blade part and replace it with a differently shaped one Replacement inlet edge for the bucket.

Fig.9 soll weiter zeigen, wie eine abgeänderte Anordnung für die Einlaßleitschaufeln (auch anwendbar auf die Konstruktion der in anderen Figuren dargestellten Axialpumpen) beschaffen sein kann, die insbesondere in solchen Fällen Verwendung finden soll, bei denen die Pumpe Flüssigkeiten fördert, die Feststoffe enthalten. Hier ist jede Einlaßleitschaufel aus einer Reihe von Zungen P gebildet: diese Zungen P sind an schmale, vom Gehäuse radial einwärts ragende und an der Achse verbundene Platten P' angebolzt. Die oberen Ränder der Zungen liegen in der Nähe der Einlaßränder der Läuferschaufeln. Im Beispiel sind vier derartige, aus zungenartigen Gebilden sich zusammensetzende Einlaßleitschaufeln verwendet, und die Anordnung ist derart, daß sie nicht nur in der normalen Weise dazu dienen, die Flüssigkeit richtig zu dem Läufer zu leiten, sondern daß sie außerdem mit dem Läufer O auf Zerkleinerung etwaiger in der Flüssigkeit vorhandener Festkörper hinwirken.Fig.9 is also intended to show how a modified arrangement for the inlet guide vanes (also applicable to the construction of the axial pumps shown in other figures) can be designed to be used in particular in such cases, where the pump delivers liquids that contain solids. Everyone is here Inlet guide vane made up of a series of tongues P: these tongues P are on narrow plates protruding radially inward from the housing and connected at the axis P 'bolted. The upper edges of the tongues are close to the inlet edges of the Rotor blades. In the example there are four such, tongue-like structures composing inlet guide vanes used, and the arrangement is such that it does not only serve the liquid in the normal way correctly to the runner, but that they also with the runner O on comminution any solids present in the liquid work towards this.

Fig. i i zeigt eine weitere Abänderung einer Axialpumpe mit völliger Weglassung der Auslaßleitschaufeln. Hier ist das Gehäuse R mit einem trompetenförmigen Fortsatz R' an der Auslaßseite des Läufers S versehen; ein Mittelkern H' hat solche Gestalt, daß er sich an die Läufernabe S' anschließt und mit dem Gehäusefortsatz R' zusammen die Auslaßkreiselkammer bildet, die veränderlichen Ouerschnitt derart aufweist, daß die regelmäßige Rückwandlung der Umlaufströmungsgeschwindigkeit vom Läufer nach der Austrittsöffnung zu erfolgt. Bei -einer solchen Anordnung ist es bisweilen wünschenswert, verstellbare Einlaßleitschaufeln zu haben, um Veränderungen in den Betriebsverhältnissen Rechnung zu tragen. Hierzu sind alle Einlaßleitschaufeln T auf kurzen Wellen T' angeordnet, die durch die Wand -des Gehäuses R hindurchgehen. Im ganzen ist die Anordnung entsprechend der der drehbaren Auslaßleitschaufeln nach Fig. 6 bis B.Fig. I i shows a further modification of an axial pump with a complete Omission of the outlet guide vanes. Here is the case R with a trumpet-shaped Extension R 'provided on the outlet side of the rotor S; a central core H 'has such Shape that it connects to the rotor hub S 'and with the housing extension R 'together form the exhaust centrifugal chamber, the variable Ou section in such a way has that the regular reverse conversion of the circulating flow velocity from Runner takes place after the outlet opening. In such an arrangement it is sometimes desirable to have adjustable inlet guide vanes to accommodate changes to be taken into account in the operating conditions. All inlet guide vanes are for this purpose T arranged on short shafts T 'which pass through the wall of the housing R. On the whole, the arrangement is similar to that of the rotatable outlet guide vanes Fig. 6 to B.

Fig. 1a zeigt eine Anordnung, bei der die Auslaßleitschaufeln durch einen zweiten Läufer ersetzt sind. Diese Anordnung sei in ihrer Verwendung als Axialpumpe beschrieben; sie kann jedoch offenbar leicht als Kraftübertrager und für andere Zwecke benutzt werden. Im Beispiel sind die beiden Läufer U und V auf gleichachsigen Wellen U' und V' angeordnet, welche durch die Wände des Gehäuses W hindurchragen, das hierzu entsprechend abgebogen ist, während der mittlere Teil des Gehäuses in der Nähe der Läufer wenigstens annähernd, wie die Zeichnung zeigt, zylindrisch ist. Die beiden Wellen U' und L'' drehen sich in entgegengesetzter Richtung, wie die eingezeichneten Pfeile andeuten, und von den beiden Läufern ist der eine entsprechend rechtsgängig und der andere linksgängig. Der Läufer U an der Einlaßseite ist in der oben beschriebenen Weise gestaltet. Der zweite Läufer V aber, dessen Wirkung bei einer Pumpe ähnlich der von Auslaßleitschaufeln ist, weist eine Steigungsverteilung in seinen Schaufeln aus, die der richtigen Umwandlung der Austrittsumlaufgeschwindigkeit des Läufers U in Druckhöhe entspricht. In diesem Falle sind die Einlaßleitschaufeln durch eine stromlinienförmig verlaufende Rippe W' ersetzt, welche die Welle U' abstützt, und eine gleichartige Stützrippe W@' kann auch für die Welle U' vorgesehen sein. Fig. 13 und 14 zeigen Geschwindigkeits-und Druckdiagramme am Pumpeneintritt für die bevorzugte Form eines Läufers, wie er oben, insbesondere an Hand der Fig. i bis 3, geschildert wurde. In den Diagrammen zeigen die ausgezogenen Linien die Verhältnisse am Nabenhalbmesser, entsprechend dem Abstand von der Achse (dieser Halbmesser ist zu 2/5 des Außenhalbmessers angenommen). Die punktierten Linien beziehen sich auf die Flügelspitzen und die strichpunktierten Linien auf die Verhältnisse bei mittlerem Halbmesser.Fig. 1a shows an arrangement in which the outlet guide vanes are replaced by a second rotor. This arrangement is described in its use as an axial pump; however, it appears to be easy to use as a force transmitter and for other purposes. In the example, the two rotors U and V are arranged on coaxial shafts U ' and V' which protrude through the walls of the housing W, which is bent accordingly for this purpose, while the middle part of the housing near the rotors is at least approximately like the Drawing shows is cylindrical. The two shafts U 'and L''rotate in opposite directions, as indicated by the arrows drawn, and of the two runners, one is right-handed and the other left-handed. The rotor U on the inlet side is designed as described above. The second rotor V, however, whose effect in a pump is similar to that of outlet guide vanes, has a gradient distribution in its vanes which corresponds to the correct conversion of the outlet velocity of the rotor U into the pressure head. In this case, the inlet guide vanes are replaced by a streamlined rib W 'which supports the shaft U', and a similar support rib W @ 'can also be provided for the shaft U'. 13 and 14 show speed and pressure diagrams at the pump inlet for the preferred form of a rotor, as it was described above, in particular with reference to FIGS. In the diagrams, the solid lines show the relationships at the hub radius, corresponding to the distance from the axis (this radius is assumed to be 2/5 of the outer radius). The dotted lines relate to the wing tips and the dash-dotted lines to the ratios at the mean radius.

Im Geschwindigkeitsdiagramm (Fig. 13) entspricht die Abszisse den Umfangsgeschwindigkeiten, während die Ordinaten Axialgeschwindigkeiten bedeuten. Die drei Punkte an der Abszissenachse veranschaulichen die Läuferumfangsgeschwindigkeit bei den drei Halbmessern, und die parallel zur Abszissenachse gemessenen Strecken, die mit w1, w2, iCl3 bezeichnet sind, bedeuten die Umfangskomponenten der absoluten Geschwindigkeit, die dem strömenden Mittel durch den Läufer bei den entsprechenden Halbmessern mitgeteilt werden; die entsprechenden Ordinaten v1, v2, v3 sind die Axialkomponenten der Geschwindigkeit. Die absoluten Austrittswinkel bei den drei Halbmessern sind mit y1 bis y' bezeichnet, und die entsprechenden Schaufelwinkel sind ß' bis ß3.In the speed diagram (FIG. 13), the abscissa corresponds to Circumferential speeds, while the ordinates mean axial speeds. The three points on the abscissa axis illustrate the rotor's peripheral speed at the three radiuses and the distances measured parallel to the abscissa axis, which are designated by w1, w2, iCl3, mean the circumferential components of the absolute Velocity that corresponds to the flowing medium through the runner Radiuses are communicated; the corresponding ordinates v1, v2, v3 are the Axial components of speed. The absolute exit angles for the three Radial diameters are denoted by y1 to y ', and the corresponding blade angles are ß 'to ß3.

Das Druckdiagramm (Fig. 14) zeigt eine Kurve der Drücke im Verhältnis zum radialen Abstand. Es bedarf keiner weiteren Beschreibung.The pressure diagram (Fig. 14) shows a curve of the pressures in relation to each other to the radial distance. No further description is required.

Axialpumpen mit Läufern gemäß der Erfindung können auch als vielstufige Serienpumpen mit zwei oder mehr Läufern auf der gleichen Welle ausgebildet werden, die durch feste Leitschaufeln getrennt sind, und welche (wenn die Folge von Stufen sehr nahe beieinanderli,egt) so gestaltet werden könn"n, daß sie als Auslaßleitschaufeln für einen Läufer und als Einlaßleitschaufeln für den nächsten Läufer der Aufeinanderfolge dienen können.Axial pumps with rotors according to the invention can also be multi-stage Series pumps are designed with two or more rotors on the same shaft, which are separated by fixed guide vanes, and which (if the sequence of stages very close together, egt) can be designed so that they act as outlet guide vanes for one runner and as inlet guide vanes for the next runner in the sequence can serve.

Die Läufer können auch allein oder in Verbindung mit Leitschaufeln oder - sonstigen Läufern in anderen hvdraulischen Maschinen mit Axialströmung verwendet werden, z. B. für Triebschrauben, für Mischer oder für Kraftumwandler.The rotors can also be used alone or in conjunction with guide vanes or - other rotors used in other hvdraulic machines with axial flow be e.g. B. for drive screws, for mixers or for power converters.

Die besonderen beispielsweise beschriebenen Anordnungen können im Erfindungsbereich nach Maßgabe besonderer Anforderun-, gen abgeändert werden, beispielsweise können Profil und Projektionsfläche der Läuferschaufeln verschiedene Formen und Flächenverhältnisse aufweisen, und die Läufer können offen oder mit Umschlußringen ausgeführt werden. Die zylindrischen Stücke der Läuferschaufeln können nach Stromlinien gebildet «-erden oder sonst geeignet erscheinenden Verlauf aufweisen.The particular arrangements described, for example, can be found in The scope of the invention can be modified according to special requirements, for example The profile and projection area of the rotor blades can have various shapes and sizes Have area ratios, and the runners can be open or with surrounding rings are executed. The cylindrical pieces of the Rotor blades can be formed according to streamlines or ground in any other suitable course exhibit.

Claims (1)

PATRNTANSPRÜCHR: i. Läufer für hvdraulische :Maschiner. mit axialer Strömungsrichtung und an .einer Nabe angebrachten Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung an der Arbeitskante (Eintrittskante bei Turbinen, Austrittskante 'bei Pumpen) der Schaufeln von einem gegebenen Wert am Unifang des Läufers radial einwärts zunehmend allmählich in solchem Maße anw-4,cltst, daß die Steigung bei einem beliebigen Halbmesser r kleiner ist als aber größer als außer rinderNähe Nähe der Nabe, wo die Steigung rasch nach einem Werte zu anwächst, der sieh n i ähei -t-, wenn R der Umfan- 's halbniesser, K der gew"ihlte Steigungswert am Umfang und a das Verhältnis des Nabenhalbmessers zum Umfangshalbmesser bedeutet. Läufer nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Halbmesser idie Steigung größer ist als 3. Läufer nach Anspruch t oder a für Axialpuntpen, dadurch gekennzeichnet. daß die Steigung in der äußeren Hälfte des LävfPrri"peo einen Wert von annähernd hat, während in der inneren Hälfte des Ringes die Steigung allmählich über diesen Wert bis zu einem Wert an der Nabe wächst. der sich nach der Nabe zu dem Wert nähert. Läufer für eine hydraulische Maschine mit radialer Steigungsveränderung nach Ansprüchen i, 2 oder 3 an einer Läuferkante (Auslaßkante bei Pumpen, Eintrittskante bei Turbinen), bei dem die Steigung sich in axialer Richtung allmählich von dem Wert an dieser Kante zti einem annähernd konstanten Wert an der anderen Kante ändert, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung einen annähernd konstanten Wert gleich K am Umfang an allen Stellen in Achsrichtung aufweist, wobei die Steigung an der zweiten Läuferkante annähernd bei allen Hall)-inessern konstant ist oder nur wenig vom Umfangswert K nach der Nabe zu anwächst. 5. Axialpumpe mit Läufer nach Anspruch r oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, da.ß in -der Nähe des Läufers angeordnete Einlaßleitschaufeln je aus einem Satz von biegsamen Zungen bestehen, die axial in Richtung auf den Läufer von einem raflial starren Glied vorspringen.PATENT CLAIM: i. Runner for hydraulic: machinery. with axial flow direction and blades attached to a hub, characterized in that the pitch at the working edge (leading edge for turbines, trailing edge for pumps) of the blades from a given value at the flange of the rotor gradually increases radially inwards to such an extent , cltst that the slope at any given radius r is less than but bigger than except close to the cattle, near the hub, where the pitch increases rapidly to a value that does not look like -t- if R is the circumference, K is the selected pitch value on the circumference and a is the ratio of the hub radius to the circumference radius . Runner according to Claim z, characterized in that the pitch of the radius i is greater than 3. rotor according to claim t or a for Axialpuntpen, characterized. that the slope in the outer half of the LävfPrri "peo has a value of approximately has, while in the inner half of the ring the slope gradually increases above this value up to a value at the hub. which is based on the hub to the value approaching. Rotor for a hydraulic machine with a radial change in gradient according to claims 1, 2 or 3 on a rotor edge (outlet edge for pumps, inlet edge for turbines), in which the gradient gradually changes in the axial direction from the value at this edge to an approximately constant value at the other edge changes, characterized in that the slope has an approximately constant value equal to K on the circumference at all points in the axial direction, the slope on the second runner edge being almost constant for all Hall) -iners or only slightly from the circumferential value K after the hub to grows. 5. Axial pump with rotor according to claim r or the following, characterized in da.ß arranged in the vicinity of the rotor inlet guide vanes each consist of a set of flexible tongues which project axially in the direction of the rotor from a raflial rigid member.