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.