NO322075B1 - Impeller for a hydraulic hydraulic machine according to the Francis principle - Google Patents
Impeller for a hydraulic hydraulic machine according to the Francis principle Download PDFInfo
- Publication number
- NO322075B1 NO322075B1 NO19985477A NO985477A NO322075B1 NO 322075 B1 NO322075 B1 NO 322075B1 NO 19985477 A NO19985477 A NO 19985477A NO 985477 A NO985477 A NO 985477A NO 322075 B1 NO322075 B1 NO 322075B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- impeller
- point
- edge
- outlet edge
- blade
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- SRVJKTDHMYAMHA-WUXMJOGZSA-N thioacetazone Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(\C=N\NC(N)=S)C=C1 SRVJKTDHMYAMHA-WUXMJOGZSA-N 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
- F03B3/125—Rotors for radial flow at high-pressure side and axial flow at low-pressure side, e.g. for Francis-type turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Motor Power Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Oppfinnelsen angår et løpehjul for en hydraulisk strømningsmaskin etter Francis-prinsippet, særlig for en vannturbin, pumpeturbin eller pumpe, omfattende et hus som omslutter løpehjulet samt hensiktsmessige tilkoblinger for vanntilførsel og utløp. En slik maskin omfatter dessuten i alminnelighet et lederapparat som oppviser et antall skovler og som er koblet foran eller bak løpehjulet eller et ytterligere løpehjul. Det vi-ses som eksempel til US-A-4 496 282. The invention relates to an impeller for a hydraulic flow machine according to the Francis principle, in particular for a water turbine, pump turbine or pump, comprising a housing which encloses the impeller as well as appropriate connections for water supply and outlet. Such a machine also generally comprises a guide apparatus which exhibits a number of vanes and which is connected in front of or behind the impeller or a further impeller. See for example US-A-4 496 282.
DE-C-323 190 samt DE-C- 322 233 omtaler respektive en hydraulisk strømningsmaskin etter Francis-pirnsippet og slik som angitt ved innledningen i krav 1. DE-C-323 190 and DE-C-322 233 respectively refer to a hydraulic flow machine based on the Francis pir sippet and as stated in the introduction in claim 1.
Løpehjulet i en slik maskin er under drift utsatt for høye påkjenninger fra de innvirkende kreftene. Dette er særlig tilfellet ved tilkoblingsstedet mellom skovlene på den ene side og løpehjulsbunnen og løpehjulskransen på den annen side. Særlig stor spenningstopper oppstår i overgangsområdet mellom skovlene og løpehjulsbunnen. Dette kan ved ekst-rem belastning føre til riss ved de nevnte stedene. During operation, the impeller in such a machine is exposed to high stresses from the acting forces. This is particularly the case at the connection point between the vanes on the one hand and the impeller base and the impeller rim on the other side. A particularly large stress peak occurs in the transition area between the vanes and the impeller base. In case of extreme stress, this can lead to cracks at the mentioned places.
De normale tiltak har bare begrenset effekt. Således har man for eksempel økt skovl-tykkelsen partielt eller over det hele. Allikevel oppstår riss. Dessuten vil man på denne måten ikke oppnå optimal hydraulisk ytelse. The normal measures only have a limited effect. Thus, for example, the blade thickness has been partially or completely increased. Cracks still occur. In addition, optimal hydraulic performance will not be achieved in this way.
Den foreliggende oppfinnelse går ut på å utforme løpehjulet til en strømningsmaskin etter Francis-prinsippet på en slik måte at man ved de nevnte kritiske stedene sikrer unødvendig styrke til at maskinen får ønsket levetid, uten at den strømningstekniske optimale utformning derved påvirkes, og at den nødvendige innsatsen er minst mulig. Således skal blant annet skovlene kunne utføres tynnest mulig. The present invention consists in designing the impeller of a flow machine according to the Francis principle in such a way that, at the critical points mentioned, unnecessary strength is ensured for the machine to have the desired service life, without thereby affecting the optimum design in flow technology, and that the necessary the effort is the least possible. Thus, among other things, the blades must be made as thin as possible.
Denne oppgaven løses ved hjelp av trekkene i krav 1. This task is solved using the features in claim 1.
Ifølge dette kravet blir hver av skovlene i området ved utløpskanten og først og fremst i området ved tilkoblingen til løpehjulsbunnen forstørret ved hjelp av et lite flateelement i nedstrømsretningen. Utløpskanten på skovlene som normalt viser et kontinuerlig for-løp, oppviser således i en viss avstand fra løpehjulsbunnen en avbøyning, slik at ende-punktet på utløpskanten ligger lenger nedstrøms på løpehjulsbunnen enn det som ellers hadde vært tilfellet. According to this requirement, each of the vanes in the area at the outlet edge and primarily in the area at the connection to the impeller bottom is enlarged by means of a small surface element in the downstream direction. The outlet edge of the vanes, which normally shows a continuous course, thus exhibits a deflection at a certain distance from the impeller base, so that the end point of the outlet edge is further downstream on the impeller base than would otherwise have been the case.
Avlastingselementet overtar dermed oppgaven med omdannelse av skovlens stivhet slik at den maksimalt opptredende stnikturspenning på tilkoblingsområdet som er følsomt for sprekkdannelse, blir lagt til et stort flateområde i området for avlastningselementet, noe som fører til en samtidig senking av spenningsnivået. The relief element thus takes over the task of transforming the stiffness of the vane so that the maximum occurring crack stress in the connection area which is sensitive to crack formation is added to a large surface area in the area of the relief element, which leads to a simultaneous lowering of the stress level.
Dermed har oppfinneren angitt et svært enkelt tiltak. Det nevnte flateelementet behøver ikke være tykkere enn skovlen for øvrig på utløpskantområdet. Thus, the inventor has indicated a very simple measure. The aforementioned surface element need not be thicker than the rest of the blade in the area of the outlet edge.
Det som gjelder for overgangen mellom skovl og løpehjulsbunn, kan også gjelde for overgangen mellom skovl og løpehjulskrans. Imidlertid er spenningen i overgangsområdet til løpehjulsbunnen vanligvis større og farligere, slik at tiltaket ifølge oppfinnelsen er viktigere på dette området. What applies to the transition between the blade and the impeller base can also apply to the transition between the blade and the impeller rim. However, the tension in the transition area to the impeller bottom is usually greater and more dangerous, so that the measure according to the invention is more important in this area.
Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningen. På denne er føl-gende vist: The invention shall be explained in more detail with reference to the drawing. The following is shown on this:
Figur 1 viser en Francis-turbin sett i aksialsnitt. Figure 1 shows a Francis turbine seen in axial section.
Figur 2 viser i et meridiansnitt et utsnitt av et løpehjul for en Francis-turbin. Figure 2 shows, in a meridian section, a section of an impeller for a Francis turbine.
Figur 3 viser gjenstanden i figur 1 i større målestokk. Figure 3 shows the object in Figure 1 on a larger scale.
Den i figur 1 viste Francis-turbin oppviser som hovedelement et løpehjul 1, et hus 2, et ledeapparat 3 og en aksel 4. The Francis turbine shown in Figure 1 has as its main element an impeller 1, a housing 2, a guide device 3 and a shaft 4.
Løpehjulet omfatter en løpehjulsbunn 1.1, en løpehjulskrans 1.2 samt et antall skovler 1.3. Mellom turbindekselet 2.1 og løpehjulsbunnen 1.1 er det et siderom 5 for hjulet, og mellom løpehjulskransen 1.2 og huset 2, befinner det seg i et siderom 6 for hjulet. The impeller comprises an impeller base 1.1, an impeller rim 1.2 and a number of vanes 1.3. Between the turbine cover 2.1 and the impeller base 1.1 there is a side space 5 for the wheel, and between the impeller rim 1.2 and the housing 2, there is a side space 6 for the wheel.
I figur 2 ser man igjen en løpehjulsbunn 1.1 i en Francis-tubin, løpehjulskransen 1.2 samt en skovl 1.3. Figure 2 again shows an impeller bottom 1.1 in a Francis tubin, the impeller rim 1.2 and a vane 1.3.
Skovlen 1.3 oppviser en innløpskant 1.3.1 og en utløpskant 1.3.2. The vane 1.3 has an inlet edge 1.3.1 and an outlet edge 1.3.2.
Som det videre fremgår, oppviser skovlen 1.3.2 ikke langt fra løpehjulsbunnen 1.1 en avbøyning. Forløpet av utløpskanten 1.3.2 på en tidligere kjent skovl er vist med prik-ket linje. På grunn av utløpskantens 1.3.2 forløp ifølge oppfinnelsen oppviser skovlen 1.3.1 ifølge oppfinnelsen i forhold til tidligere kjente skovler et ytterligere skovlelement 1.3.1 som er tydelig større enn den vanlig bueformede overgang. I foreliggende tilfelle er skovlelementet 1.3.1 i det vesentlige trekantet utformet. As can be seen further, the vane 1.3.2 exhibits a deflection not far from the impeller base 1.1. The course of the outlet edge 1.3.2 on a previously known blade is shown with a dotted line. Due to the course of the outlet edge 1.3.2 according to the invention, the vane 1.3.1 according to the invention has, compared to previously known vanes, an additional vane element 1.3.1 which is clearly larger than the usual arc-shaped transition. In the present case, the blade element 1.3.1 is essentially triangular in shape.
I figur 3 fremgår forholdene i detalj. Som man ser, treffer den med prikkete linje viste utløpskanten 1.3.2 - slik som er tilfelle ved konvensjonelle skovler - løpehjulsbunnen 1.1 ved et punkt A. Ved forløpet ifølge oppfinnelsen derimot treffer utløpskanten 3.2 løpehjulsbunnen 1.1 ved punkt B. Treffpunktet B ligger nedstrøms i forhold til treffpunkt A på en konvensjonell skovl. Figure 3 shows the conditions in detail. As can be seen, the outlet edge 1.3.2 shown with a dotted line - as is the case with conventional blades - hits the impeller bottom 1.1 at a point A. In the process according to the invention, however, the outlet edge 3.2 hits the impeller bottom 1.1 at point B. The impact point B is downstream in relation to to impact point A on a conventional blade.
I detalj er forløpet som følger sett i retning mot løpehjulsbunnen 1.1: Først er det en første avrunding som går ut fra en stort sett rettlinjet utløpskant. Denne første avrun-dingen går over i en konveks krumning. Deretter skjer en ytterligere avrunding som i punkt B løper mykt over i den indre konturen av løpehjulsbunnen 1.1. In detail, the course that follows is seen in the direction towards the impeller bottom 1.1: First there is a first rounding that starts from a largely rectilinear outlet edge. This first rounding turns into a convex curvature. There is then a further rounding which at point B runs smoothly into the inner contour of the impeller base 1.1.
Som et alternativ til dette kan utløpskantens forløp ifølge oppfinnelsen også skje rettlinjet. Videre kan den generelt, dvs. over den største delen av sin utstrekning også forløpe svakt konkavt. As an alternative to this, the course of the outlet edge according to the invention can also take place in a straight line. Furthermore, in general, i.e. over the largest part of its extent, it can also be slightly concave.
Det ytterligere skovlelement 1.3.1 ifølge oppfinnelsen kan være fremstilt i ett stykke med skovlen 1.3. Dette vil særlig være tilfelle når hele løpehjulet fremstilles ved stø-ping. Det kan imidlertid også fremstilles i ett stykke. Det kan ha samme tykkelse som avløpskantområdet 1.3.2 for øvrig. Det kan imidlertid også ha en tykkelse som avviker fra dette området. Videre kan det helle i forhold til skovlens 1.3 hoveddel, slik at det skjer en viss avbøyning av sfrømningen i den ene eller andre retning. The further blade element 1.3.1 according to the invention can be produced in one piece with the blade 1.3. This will particularly be the case when the entire impeller is produced by casting. However, it can also be produced in one piece. It can have the same thickness as the drainage edge area 1.3.2 otherwise. However, it can also have a thickness that deviates from this range. Furthermore, it can slope in relation to the main part of the blade 1.3, so that there is a certain deflection of the flow in one direction or the other.
Beliggenheten på punkt C, fra hvilket kantsnittet 1.3.3 løper ut fra, kan også være for-skjellig fra tilfelle til tilfelle. Således kan avstanden mellom punkt A og C være mellom 0,1 til 0,3 av hele utløpskantens 1.3.2 samlede lengde. Forholdet 0,2 har vist seg å være spesielt fordelaktig. Avvikelser fra det nevnte området oppover og nedover er allikevel mulig. The location at point C, from which edge section 1.3.3 runs out, can also be different from case to case. Thus, the distance between points A and C can be between 0.1 to 0.3 of the entire 1.3.2 overall length of the outlet edge. The ratio of 0.2 has been found to be particularly advantageous. Deviations from the aforementioned range upwards and downwards are nevertheless possible.
Det er derfor ingen hittil har vist at målet A-C samt også målet B - C må være i det minste 5% av den i strømningsretningen målte skovllengden. Imidlertid er det ikke ute-lukket at et enda mindre mål kan gi en forbedring med hensyn til løsning av den stilte oppgave. That is why no one has so far shown that the measure A-C as well as the measure B - C must be at least 5% of the blade length measured in the direction of flow. However, it is not out of the question that an even smaller target can provide an improvement with regard to the solution of the given task.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19801849A DE19801849B4 (en) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | Impeller for a Francis type hydraulic fluid machine |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO985477D0 NO985477D0 (en) | 1998-11-24 |
NO985477L NO985477L (en) | 1999-07-21 |
NO322075B1 true NO322075B1 (en) | 2006-08-14 |
Family
ID=7855055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO19985477A NO322075B1 (en) | 1998-01-20 | 1998-11-24 | Impeller for a hydraulic hydraulic machine according to the Francis principle |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0930432B1 (en) |
JP (1) | JPH11257199A (en) |
KR (1) | KR19990067983A (en) |
CN (1) | CN1100206C (en) |
AT (1) | ATE264999T1 (en) |
BR (1) | BR9805674A (en) |
DE (2) | DE19801849B4 (en) |
NO (1) | NO322075B1 (en) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10210426A1 (en) * | 2002-03-09 | 2003-10-23 | Voith Siemens Hydro Power | Device for flow stabilization in hydraulic flow machines |
AU2003281669A1 (en) | 2002-07-26 | 2004-02-16 | Bernd Gapp | Composite material |
AT412496B (en) * | 2002-09-26 | 2005-03-25 | Va Tech Hydro Gmbh & Co | WHEEL OF A HYDRAULIC MACHINE |
JP4094495B2 (en) * | 2003-06-16 | 2008-06-04 | 株式会社東芝 | Francis-type runner |
CA2488714A1 (en) * | 2004-11-30 | 2006-05-30 | General Electric Canada | Runner for francis type hydraulic turbine |
CA2503879A1 (en) * | 2005-04-07 | 2006-10-07 | General Electric Canada | Stress relief grooves for francis turbine runner blades |
CN101798983B (en) * | 2010-03-22 | 2011-12-21 | 东北师范大学 | Special turbine for self-variable-pitch bidirectional-flow ocean current power station |
FR2999660B1 (en) | 2012-12-19 | 2016-08-05 | Alstom Hydro France | FRANCIS TYPE WHEEL FOR TURBINE AND ENERGY CONVERSION INSTALLATION COMPRISING SUCH A WHEEL |
EP3683437A1 (en) * | 2019-01-18 | 2020-07-22 | GE Renewable Technologies | Hydroturbine runner blade local extension to avoid cavitation erosion |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE322233C (en) * | 1915-10-30 | 1920-06-23 | Viktor Kaplan Dr Ing | Impeller for water turbines with wing-like blades |
DE323190C (en) * | 1916-01-09 | 1920-07-17 | Robert Dubs | Blade for high-speed water turbines with a crescent-shaped meridional section |
US4496282A (en) | 1982-05-06 | 1985-01-29 | Allis-Chalmers Corporation | Reversible two-stage hydraulic machine |
-
1998
- 1998-01-20 DE DE19801849A patent/DE19801849B4/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-04 EP EP98120883A patent/EP0930432B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-04 DE DE59811236T patent/DE59811236D1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-04 AT AT98120883T patent/ATE264999T1/en active
- 1998-11-24 NO NO19985477A patent/NO322075B1/en not_active IP Right Cessation
- 1998-12-15 BR BR9805674-3A patent/BR9805674A/en not_active Application Discontinuation
- 1998-12-20 CN CN98126941A patent/CN1100206C/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-01-13 JP JP11006221A patent/JPH11257199A/en active Pending
- 1999-01-19 KR KR1019990001444A patent/KR19990067983A/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE59811236D1 (en) | 2004-05-27 |
EP0930432B1 (en) | 2004-04-21 |
JPH11257199A (en) | 1999-09-21 |
BR9805674A (en) | 1999-12-07 |
NO985477L (en) | 1999-07-21 |
ATE264999T1 (en) | 2004-05-15 |
DE19801849B4 (en) | 2004-01-15 |
NO985477D0 (en) | 1998-11-24 |
EP0930432A2 (en) | 1999-07-21 |
CN1224116A (en) | 1999-07-28 |
KR19990067983A (en) | 1999-08-25 |
CN1100206C (en) | 2003-01-29 |
EP0930432A3 (en) | 2001-02-21 |
DE19801849A1 (en) | 1999-07-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO322075B1 (en) | Impeller for a hydraulic hydraulic machine according to the Francis principle | |
US8814525B2 (en) | Profile of a rotor blade and rotor blade of a wind power plant | |
NO323002B1 (en) | A water turbine comprising a turbine wheel as well as a turbine wheel for a water turbine. | |
JP4511053B2 (en) | Turbine blade | |
CN101158291B (en) | Steam turbine rotor blade | |
US4208169A (en) | Impeller for centrifugal pumps | |
NO163378B (en) | SHADOW SUPPLY ROTOR FOR FRANCIS TURBIN. | |
NO332511B1 (en) | Francis turbine. | |
US20060228215A1 (en) | Stress relief grooves for Francis turbine runner blades | |
US5558502A (en) | Turbo pump and supply system with the pump | |
NO327889B1 (en) | Multiphase turbo machine for improved mixing and associated process | |
DK166141B (en) | DOUBLE SCREW FLOOR INTERFACE | |
US20130243564A1 (en) | Exhaust diffuser for turbine | |
CN210530928U (en) | First-stage guide vane of power turbine for medium-sized gas turbine | |
NO169360B (en) | TRANSVERSAL FLOW FAN | |
DE414518C (en) | Impeller for high pressure centrifugal pumps | |
JP2007107418A (en) | Francis pump turbine | |
CN207813961U (en) | A kind of MODEL VERTICAL MULTISTAGE PUMP | |
JPS6042188A (en) | Scooper for vessel | |
FR3104636B1 (en) | IMPROVED DESIGN STATOR SECTOR FOR AIRCRAFT TURBOMACHINE | |
SU830007A1 (en) | Centrifugal pump | |
Zhu et al. | Experimental study on two-way flow passages in pumping system | |
SU759732A1 (en) | Centrifugal partial turbine | |
CN117432566A (en) | Water discharge cone, water turbine and pressure pulsation testing method | |
SU1102713A1 (en) | Propeller shaft arrangement |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |