Titel: | Ueber die Formgebung der Schaufeln bei Françis-Turbinen. |
Autor: | A. Hummel |
Fundstelle: | Band 311, Jahrgang 1899, S. 24 |
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Ueber die Formgebung der Schaufeln bei
Françis-Turbinen.
Eine Studie von A.
Hummel, Stuttgart.
(Schluss des Berichtes S. 4 d. Bd.)
Ueber die Formgebung der Schaufeln bei
Françis-Turbinen.
Textabbildung Bd. 311, S. 24
Ermittelung der Schaufelform bei Françis-Turbinen.
Die Schaufelfläche ist räumlich begrenzt durch eine I Anzahl von Wasserstrahlen
I bis IX,
Fig. 8 bis
10, im
Raum nach demselben Gesetz konstruiert, so dass diese in Wirklichkeit die
berechneten Winkel y mit der Richtung der zugehörigen
Umfangsgeschwindigkeit va bilden, von der geraden und mit der Achse parallelen Eintrittskante
CAE ausgehen und die Austrittskante DBF möglichst rechtwinklig schneiden.
Es handelt sich nun darum, die Schaufelfläche so darzustellen, dass sie leicht zu
modellieren ist. Zu diesem Zweck kann man durch die Schaufel in gewissen Abständen
voneinander eine Anzahl Ebenen 1 bis 13 senkrecht zur Turbinenachse legen, die Schnittpunkte
mit den einzelnen Wasserstrahlen I bis IX suchen und die in derselben Ebene liegenden Punkte
verbinden; dadurch erhält man die parallelen Schnittkurven der Schaufelfläche, Fig. 9, 1 bis 13. Mittels dieser
Kurven ist es dem Modellschreiner ermöglicht, den zur Herstellung der Schaufeln
nötigen Schaufelklotz schichtenweise aufzubauen. Es können alle zur Bestimmung der
Schaufelfläche nötigen Kurven aufgezeichnet und das Modell so ausgearbeitet werden,
dass es den Schnittkurven und den Umgrenzungskurven entspricht.
Die Figuren 8
bis 12
zeigen die Konstruktion einer Françis-Schaufelung und lassen erkennen, dass durch
wiederholtes Halbieren des Wasserstroms 9 Wasserfäden erhalten worden sind. Die mit
der Achse parallele Austrittsebene DBF ist so gelegt,
dass der mittlere Wasserstrahl V die Austrittskante
senkrecht durchschneidet. Die absolute Austrittsgeschwindigkeit ca ist hier für alle
Punkte gleich gross gewählt und senkrecht stehend auf der Richtung der
Umfangsgeschwindigkeit va des Punktes B im mittleren
Wasserstrahl V. In welchem Mass dadurch ca für die übrigen
Punkte von der Senkrechten abweicht und der Winkel γ
sich durch die Veränderlichkeit der Umfangsgeschwindigkeit va und der relativen
Austrittsgeschwindigkeit wa ändert, ist aus der Fig. 11 ersichtlich.
In der Grundrissfigur 9 erscheinen die parallelen Schaufelschnittkurven 1 bis 13. Zur bequemeren
Herstellung des Modells ist die Schaufelfläche an der Aussenseite CAEF fortgesetzt bis zum Schnitt mit einer vertikalen
Ebene V, welche mit der Austrittsebene DBF einen rechten Winkel einschliesst. Die wirkliche
Austrittskurve, wie sie auf letzterer Ebene erscheint, ist in Fig. 8 leicht
eingezeichnet.
In der Hilfsfigur 10 sind die Wasserfäden auf diejenigen abgewickelten
Cylinderflächen radial projiziert gedacht, welche mit den Radien beschrieben werden,
gleich der jeweiligen Entfernung der zugehörigen Austrittspunkte D, B, F u.s.w. von der Turbinenachse.
Fig. 12
stellt eine Ansicht des Schaufelklotzes dar, wie ein solcher mit Hilfe der
parallelen Durchschnitte vom Modellschreiner herstellbar ist.
Als Schaufelmaterial dient gutes Eisenblech; die Schaufeln erhalten die gewünschte
Form mittels einer in Fig. 13 bis 15
dargestellten Schaufelpresse. Dieselbe besteht aus dem oben erwähnten gusseisernen
Schaufelklotz a und aus dem mit Rücksicht auf die
Blechdicke entsprechend geformten Gegenstück b, zu
dessen sicherer und richtiger Führung gegenüber dem Unterteile die Leitstifte f dienen. Um die fertige Schaufel rasch aus der Form
entfernen zu können, sind die beiden Hälften der Presse durch umlegbare
Schrauben s miteinander verbunden. Der Umfang und die
Grösse des noch ebenen, zur Schaufelbildung erforderlichen Blechstückes, welches im
rotwarmen Zustande in die Presse eingebracht wird, bestimmt sich am einfachsten
versuchsweise.
Besondere Aufmerksamkeit und Genauigkeit erfordert in der Giesserei das richtige
Einsetzen der Schaufehl in die Form des Laufradkranzes, damit überall die
erforderliche Richtung und Austritts weite der Kanäle gewahrt bleibt. Behufs
Erzielung einer sicheren Verbindung des Gusseisens mit den Blechschaufeln versieht
man die einzugiessenden Enden mit schwalbenschwanzförmigen Ausschnitten und einem
Zinnüberzuge. Auf die saugende Wirkung der kalten Schaufeln auf das flüssige Eisen
ist beim Einformen Rücksicht zu nehmen.
Textabbildung Bd. 311, S. 25
Schaufelpresse.
Die Regulierung der Françis-Turbinen geschieht mittels drehbarer Leitschaufeln durch
Aenderung der Kanalweite und des Austrittswinkels a am
Leitrad. Das äussere Ende der Schaufehl ist gelenkartig mit einem zur Turbinenachse
konzentrischen, verschiebbaren Ring verbunden, welcher dem jeweiligen Kraftbedarf
entsprechend mit Hebelübersetzung von einem Regulator oder von Hand verstellt
wird.
Zum Schlusse sei es mir gestattet, zu bemerken, dass die Veröffentlichung
vorstehenden Aufsatzes auf Anregung von geschätzter Seite erfolgte, da es bislang in
der Fachlitteratur an einem solchen Hilfsmittel mangelte.