Titel: Regulirbare axiale Ueberdruckturbinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1894, Band 292 (S. 108–110)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj292/ar292034

Regulirbare axiale Ueberdruckturbinen.

Von E. Lieber in Schwarza (Kreis Schleusingen).

Abdruck nur mit Genehmigung des Verfassers gestattet.

Mit Abbildungen.

Den axialen Ueberdruckturbinen wird mit Recht überall da der Vorzug gegeben, wo es sich um constante Aufschlagwassermengen handelt; denn es wird durch dieses Turbinensystem die vorhandene Wasserkraft am vortheilhaftesten ausgenutzt. Die Nutzleistung einer axialen Ueberdruckturbine beträgt unter der obigen Voraussetzung constanter Beaufschlagung nicht unter 70 Proc. bei fehlerloser Construction 75 bis 80 Proc. Bei veränderlichem Aufschlagwasser konnte bis jetzt die mit so vielen vortheilhaften Eigenschaften ausgestattete axiale Ueberdruckturbine keine Anwendung finden, da man einen correct wirkenden Regulirapparat an ihr nicht anzubringen wusste. In der Natur hat man es fast ohne Ausnahme mit veränderlichen Wasserkräften zu thun, woraus es sich erklärt, dass die in Rede stehende Turbinenart so wenig angewendet wurde und in Folge dessen seit Jahren in der Entwickelung zurückgeblieben ist.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Regulireinrichtungen sollen der axialen Ueberdruckturbine die Anwendbarkeit auch bei veränderlichem Aufschlagwasser sichern und sie somit für alle vorkommenden Wasserverhältnisse brauchbar machen. Auf diese neue Regulirmethode, bei welcher die Ventilation der nicht beaufschlagten Kanäle, sowie die Sicherung der Saugwirkung für die beaufschlagten Kanäle eine grosse Rolle spielen, ist dem Verfasser das D. R. P. Nr. 74093 vom 8. März 1893 ertheilt worden. Die Erfindung ist geeignet, den Turbinenbau in neue Bahnen zu lenken, wie der Fachmann aus den folgenden Erläuterungen ersehen wird.

Regulirbare axiale Ueberdruckturbine für niedere und mittlere Gefälle.

In Fig. 1 ist eine regulirbare axiale Reactionsturbine dargestellt für niedere und mittlere Gefälle. Die Anordnung |109| der neuen Regulireinrichtung ist folgende: Auf die Einlaufseite des Leitrades L ist ein Cylinder C von Holz oder Eisen aufgesetzt, welcher gewissermaassen die Fortsetzung des inneren Leitradkranzes bildet und aus dem Oberwasser zu Tage tritt. Um diesen Cylinder C herum sind radial stehende Schützen S1 bis S5 angeordnet, welche auf der einen Seite ihre Führung an dem äusseren Umfange des erwähnten Cylinders C erhalten und auf der anderen Seite an den Reservoir wänden W geführt werden. Diese Schützen schliessen ausser an den Seiten auch unten auf dem Boden des Reservoirs und auf der Oberkante der entsprechenden Leitschaufeln dicht ab. Die in Fig. 1 dargestellte Turbine besitzt fünf solcher Schützen und kann von ½ bis 1 ihres Umfanges regulirt werden. Ferner schliesst sich an das Turbinenrad T unten in der Richtung des austretenden Wassers ein eigenthümliches Saugrohr R an, welches in der Weise construirt ist, dass es jeden einzelnen der Wasserstrahlen, welche die Kanäle des Leitrades passiren, nach seinem Durchgange durch das Turbinenrad T in einen besonderen Saugkanal aufnimmt. Es wird also gebildet aus einer gleichen Anzahl Kanäle, wie das Leitrad L, unterscheidet sich von dem Leitrade jedoch dadurch, dass diese Kanäle in der Richtung des aus dem Turbinenrade T austretenden Wassers senkrecht nach unten führen und unter dem Unterwasserspiegel ausmünden, also Saugkanäle sind.

Die Wirkungsweise des Wassers in der beschriebenen Turbine ist nun folgende: Angenommen, das Aufschlagwasser hätte sich im Hochsommer oder im Herbst bei Frost einmal um die Hälfte vermindert, so wird also Schützen S1 und S5 herniedergelassen. Das Aufschlagwasser hat alsdann nur Zutritt zu der Hälfte der Leitradkanäle, das sind im vorliegenden Falle 12. Das Wasser durchströmt diese 12 Leitradkanäle, kommt alsdann im Turbinenrad T zur Wirkung und findet auf seinem weiteren Wege ein Saugrohr vor mit einem der Wasserverminderung entsprechenden Querschnitt, d.h. es strömt in 12 mit den obigen 12 Leitradkanälen correspondirende Saugkanäle. Es kann also das Wasser in ganz derselben Weise und mit ganz denselben Geschwindigkeitsverhältnissen die Turbine durchströmen, als wenn die letztere voll beaufschlagt wäre. Insbesondere wird bei dieser Methode der Regulirung nicht die Gefällhöhe und mit ihr der Nutzeffect der Turbine künstlich vermindert, wie dies bei der Drosselung des Wassers durch Perspectivschützen u.s.w. geschieht.

Aus der bezüglichen Zeichnung ist zu ersehen, dass bei partieller Beaufschlagung der Turbine eine Anzahl Leitradkanäle wohl vom Wasserzufluss abgesperrt, nicht aber durch Klappen u.s.w. verstopft werden, vielmehr an der Leitradoberkante mit der atmosphärischen Luft communiciren. Dies hat zur Folge, dass das Wasser, welches bei der früheren Methode des Verstopfens der Kanäle durch den Druck der Atmosphäre von unten her in die Turbinenrad- und Leitradkanäle gedrückt wurde, nunmehr diese Kanäle, sowie die damit in Verbindung stehenden Saugkanäle frei lässt. Das Turbinenrad braucht also nicht mehr unnützer Weise eine todte Wassermenge mit herumzunehmen.

Ferner wird der Wasserstrahl, welcher zuerst immer wieder einen um den anderen der dem Wasserzufluss entzogen gewesenen Turbinenradkanäle füllt, diese Kanäle nicht mit gepresstem Wasser, sondern mit Luft gefüllt vorfinden, also ohne Stoss in dieselben eintreten können, um so mehr, da auch die Schaufelform des Turbinenrades T für den geringsten nöthigen Ueberdruck construirt sein soll. Aus diesen Ausführungen erhellt, dass sich die Nutzleistung der beschriebenen Turbine nicht wesentlich vermindern kann, wenn sich die letztere statt mit voller nur mit partieller Beaufschlagung im Betriebe befindet.

Eine für die Praxis vortheilhafte Eigenschaft besitzt diese Turbinenconstruction darin, dass sie ausserordentlich einfach ist und sich aus diesem Grunde sehr billig herstellen lässt.

Textabbildung Bd. 292, S. 109

Regulirbare axiale Ueberdruckturbinen für hohe Gefälle.

Fig. 2 zeigt eine regulirbare axiale Ueberdruckturbine für hohe Gefälle. Die Anordnung dieser Turbine ist im Wesentlichen dieselbe wie bei der vorher beschriebenen Construction, es weichen nur die Constructionstheile, durch welche die Luftzuführung zu den nicht beaufschlagten Leitradkanälen in diesen beiden Turbinen bewirkt wird, von einander ab. Es soll daher in der folgenden Beschreibung auf die Luftzuführung näher eingegangen werden.

Die Turbine kann ebenso wie die vorige für jede beliebige Wassermenge regulirt werden. Im vorliegenden Falle ist ebenfalls angenommen, dass sich das Aufschlagwasser höchstens um die Hälfte vermindert. Es sind nun zum Zwecke der Regulirung und Luftzuführung vier Schützen angeordnet, von welchen S1 einen Leitradkanal, S2 zwei Kanäle, S3 drei Kanäle und S4 vier Kanäle gleichzeitig dem Wasserzufluss entziehen kann. Es ist somit eine Regulirung von Kanal zu Kanal möglich.

Die Schützen sind nun wie folgt construirt: Ein langes |110| gusseisernes Rohr r, welches mittels einer Stopfbüchse St wasserdicht durch die Decke des Reservoirs hindurch geführt ist, trägt an seinem unteren Ende flanschartig eine Platte p, welche eine oder mehrere Kanalöffnungen deckt. An seinem oberen Ende ist ein Rückschlagventil x angebracht, ferner eine Zahnstange z und eine Führungsleiste l. Das Rohr r jedes Schützen S wird in der Stopfbüchse St geführt, die an der Stelle, wo das Getriebe g, welches den Schützen S zu bewegen den Zweck hat, angebracht ist.

In Folgendem soll die Wirkungsweise des Wassers in der Turbine beschrieben werden; gleichzeitig ist aus dieser Beschreibung die Handhabung und der Zweck der Schützen S1 bis S4 zu erkennen: Das Wasser tritt durch das gebogene Rohr A in das Reservoir ein. Bei genügendem Wasserzufluss sind die vier erwähnten Schützen hochgestellt, so dass das Wasser zu allen Leitradkanälen Zutritt hat. Durch den Wasserdruck im Reservoir werden hierbei die Rückschlagventile xx geschlossen. Verringert sich das Aufschlagwasser einmal um die Hälfte, so werden die vier Schützen S1 bis S4 mittels der Getriebe gg abwärts bewegt, so lange bis die flanschartig an den Rohren angeordneten Platten pp die entsprechenden Kanäle decken. In dem Augenblick, wo dies geschieht, werden die Rückschlagventile xx durch den Druck der Atmosphäre geöffnet werden, und die Luft tritt durch die Rohre rr in die dem Wasserzufluss entzogenen Leitrad-, Turbinenrad- und Saugkanäle ein und verdrängt aus diesen Kanälen das Wasser. Im Uebrigen ist die Wirkungsweise des Wassers ganz dieselbe wie in Fig. 1. – Auch die Anordnung dieser Turbine ist sehr einfach und es sind im Interesse einer guten Lagerung alle nicht beweglichen Theile zu einem starren System vereinigt.

Regulirbare Ueberdruckverbundturbinen.

Mit Hilfe der neuen Regulireinrichtung lassen sich, mit grossem Vortheil auch Ueberdruckverbundturbinen für alle vorkommenden Wasserverhältnisse construiren, die nach der Mittheilung des Erfinders in der Praxis noch gar nicht versucht worden sind. Eine solche Verbundturbine wird wie folgt gebildet: Zwei axiale Ueberdruckturbinen, von welchen die eine das Leitrad über dem Turbinenrad, die andere das Leitrad unter demselben trägt, werden dadurch zu einer Verbundturbine gemacht; dass man die beiden Turbinenräder zu einem Turbinenrade vereinigt. Man erhält auf diese Weise eine Turbine, welche über und unter dem doppelten Turbinenrade ein Leitrad besitzt, und man braucht, um die der neuen Construction unentbehrlichen Saugkanäle zu erhalten, nur das untere Leitrad mit seinen senkrecht auslaufenden Leitschaufeln bis unter den Unter Wasserspiegel zu verlängern. Die Regulirschützen werden in ganz derselben Weise angebracht, wie es in den beiden vorher beschriebenen Turbinen geschehen ist. Diese Verbundturbine hat ihre Berechtigung bei allen Gefällen von etwa 2 m an aufwärts. Jede einzelne der beiden vereinigten Turbinen ist für die halbe Gefällhöhe zu construiren, und da eine Turbine bekanntlich eine um so höhere Nutzleistung ergibt, je kleiner das Gefälle ist, so ist also das Halbiren des Gefälles für die Nutzleistung der Turbine nur vortheilhaft. Mit diesen Verbundturbinen kann man jedes beliebig hohe Gefälle mit Vortheil ausnutzen, so lange man überhaupt noch im Stande ist, haltbare Zuflussrohre herzustellen.

Zur Ausnutzung eines sehr hohen Gefälles liessen sich auch zwei Verbundturbinen noch einmal in analoger Weise wie vorher vereinigen, so dass man eine vierfache Turbine erhielte.

Bei allen den hier beschriebenen Turbinen lässt sich der Spurzapfen der Turbinen welle in freier Luft anordnen, was einen grossen Vortheil darstellt. Auch ist man im Stande, Leitrad, Saugrohr und Spurlager starr mit einander zu verbinden, wodurch der Turbinen welle eine gute centrische Lage gesichert ist.

Die Berechnung aller dieser Turbinen, auch die der Verbundturbinen, lässt sich am vortheilhaftesten nach H. v. Reiche's „Gesetzen des Turbinenbaues“ ausführen.

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