DE471149C

DE471149C - Hydraulic machine with axial flow

Info

Publication number: DE471149C
Application number: DEG68450D
Authority: DE
Original assignee: GILL PROPELLER Co Ltd
Current assignee: GILL PROPELLER Co Ltd
Priority date: 1925-12-24
Filing date: 1926-10-16
Publication date: 1929-02-12

Description

Hydraulische Maschine mit axialem Durchf@uß Die Erfindung bezieht sich auf Pumpen, Reaktionsturbinen und andere hydraulische Maschinen der Schraubenläuferbauart, bei der die Hauptrichtung des Durchflusses durch den Läufer parallel zur Läuferachse liegt.Hydraulic machine with axial flow The invention relates on pumps, reaction turbines and other hydraulic machines of the screw rotor type, where the main direction of flow through the rotor is parallel to the rotor axis lies.

Die Hauptaufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer einfach gebauten Axialturbine oder -pumpe, bei der zwischen Axialkomponente und Tangentiaikomponente der Geschwindigkeit das im Betriebe wirksamste Verhältnis vorhanden ist. Bei ein; r Axialpumpe mit nach normalen eigentlichen Schrauben konstanter Steigung gebildeten Läufer-:chaufeln sind Axialströme und Slip bei allen Halbmessern der Läuferscheibe gleichförmig, während die Tangentialkomponente am Ausfluß im gleichen Verhältnis wie der Halbmesser, die Druckhöhe entsprechend dem Quadrat des Halbmessers sich ändert. Der steile Anstieg der Druckhöhenkurve bedingt ein Rückflußbestreben nach der Mitte zu, was zur Verwendung großer Nabendurchinesser geführt hat, um den unteren Bereich von Druckhöhenwerten wegzuschneiden.The main object of the invention is to provide a simply built Axial turbine or pump, where there is between the axial component and the tangential component the speed the most effective ratio is available in the company. At a; r axial pump with a constant pitch formed according to normal actual screws Rotor: blades are axial currents and slip for all radiuses of the rotor uniform, while the tangential component at the outflow is in the same proportion like the radius, the pressure height corresponds to the square of the radius itself changes. The steep rise in the pressure altitude curve causes a tendency towards reflux towards the middle, which has led to the use of large hub diameters, to the lower one Cut away range of pressure altitude values.

Eine gleichmäßige Druckhöhe bei allen Halbmessern, die, vom Gesichtspunkt der Druckhöhenv erteilung aus betrachtet, ideal wäre, würde zu ungünstigen Strömungsverhältnissen und ungünstiger Verteilung in der Steigung der Läuferschaufeln führen, wenn nicht sehr große Nabendurchmesser beibehalten werden. Von den zahlreichen Vorschlägen zur Annäherung an eine gleichförmige Druckhöhenverteilung sei der erwähnt, bei dein man die Tangentialkomponente sich umgekehrt mit dem Halbmesser ändern ließ, zum Zwecke, daß jedes Flüssigkeitselement im Läufer ein gleiches Drehmoment leistet. Diese Ausführung bedingt unter anderem die Notwendigkeit, eine übermäßige Steigung an den Wurzeln der Läuferschaufeln anzuwenden. Die Schaufeln nehmen auch verwickelte Formen an.A uniform pressure level at all radii, which, from the point of view From the point of view of the pressure head distribution, would be ideal, would lead to unfavorable flow conditions and unfavorable distribution in the pitch of the rotor blades lead, if not very large hub diameters can be retained. Of the numerous proposals to approximate a uniform pressure height distribution, the one should be mentioned at dein the tangential component could be changed inversely with the radius, for Purposes that each fluid element in the rotor makes an equal torque. Among other things, this design requires an excessive incline to be used at the roots of the rotor blades. The shovels take tangled too Forms.

Die Erfindung verfolgt das Ziel, einen praktisch möglichst günstigen Kompromiß in der Verteilung der Druckhöhe bei einfacher und widerstandsfähiger Läuferbauart zu schaffen, höchste spezifische Geschwindigkeiten zu erzielen, die sich nach Maßgabe der Vermeidung unerwünschter Reibungsverluste anwenden lassen, somit bei hoher mechanischer Festigkeit des Läufers einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen und gleichzeitig zu ermöglichen, daß die Leitschaufeln sich konstruktiv sehr einfach gestalten.The aim of the invention is to provide a practically as inexpensive as possible Compromise in the distribution of the pressure height with a simple and robust rotor design to create, to achieve the highest specific speeds that vary according to the stipulation to avoid undesirable frictional losses can be applied, thus with high mechanical Strength of the rotor to achieve high efficiency and at the same time make it possible for the guide vanes to be very simple in construction.

Bei hydraulischen Maschinen mit Axialdurchfluß gemäß. der Erfindung, bei denen der Läufer entweder allein oder mit Leitschaufeln an einer oder beiden Seiten Anwendung findet, sind Läuferschaufeln oder Leitschaufein oder beide so gestaltet, daß die Tangentialkomponente der Flüssigkeit im Läufer bei allen Halbmessern ungefähr gleich ist.For hydraulic machines with axial flow according to. the invention, where the rotor is either alone or with guide vanes on one or both Sides used are rotor blades or guide vanes or both designed so that the tangential component of the liquid in the runner at all Radius is approximately the same.

Unter diesem Begriff sollen auch die Fälle verstanden werden, bei denen eine zusätzliche Tangentialkomponente auf eine schon in Richtung des Umfanges in gleichem oder entgegengesetztem Sinne strömende Flüssigkeit übertragen wird. Wenn beispielsweise einem Flüssigkeitsstrom, der in Umfangsrichtung in einer Richtung mit konstanter Geschwindigkeit strömt, eine ähnliche Tangentialkomponente entgegengesetzter Richtung zugefügt wird, so wird das gleichbedeutend sein mit der Beseitigung jeder Tangentialkomponente.This term should also be understood to include the cases in which an additional tangential component on one already in the direction of the circumference in the same or opposite sense flowing liquid is transferred. For example, if a fluid flow that is circumferential in one direction flowing at constant velocity, a similar tangential component of opposite one Direction is added, it will be tantamount to eliminating everyone Tangential component.

Obgleich die Wirkung der konstanten Tangentialkomponente gemäß der Erfindung teils oder gänzlich durch Gestaltung der Leitschaufeln erzielt werden kann, wird die Wirkung vorzugsweise ausschließlich durch eine geeignete Verteilung der Steigung der Läuferschaufeln erzielt, mag nun der Läufer in Verbindung mit Leitschaufeln benutzt werden oder nicht.Although the effect of the constant tangential component according to FIG Invention can be achieved in part or entirely by designing the guide vanes can, the effect is preferably exclusively through a suitable distribution the pitch of the rotor blades is achieved, the rotor may now be used in conjunction with guide blades be used or not.

Das Wort »ungefähr« in der angeführten Definition ist in dem Siryne gebraucht, daß es nicht nur geringfügige Konstruktionsabweichungen von der Bedingung der konstanten Tangentialkomponente einschließt, sondern eine weitergehende Bedeutung hat. Die Tangentialgeschwindigkeit mag an verschiedenen Halbmessern verschieden sein; die Abweichung von der Durchschnittstangentialgeschwindigkeit kann bisweilen bis zu 25 °jo steigen.The word "approximately" in the given definition is in the Siryne needed that there were not just minor design deviations from the condition includes the constant tangential component, but has a wider meaning Has. The tangential velocity may differ at different radiuses be; the deviation from the average tangential speed can sometimes rise up to 25 ° jo.

Eine mathematische Analyse wird deutlicher die Natur der zulässigen Schwankung von der theoretischen Anforderung der konstanten Tangentialgeschwindigkeit erkennen lassen.A mathematical analysis will more clearly identify the nature of the allowable Variation from the theoretical requirement of constant tangential velocity reveal.

Wenn 1a die Druckhöhe bedeutet, die am Läuferaustritt an einer Stelle erzeugt wird, die den Abstand;- von der Achse aufweist, und wenn c., cl, c2 . . . Konstanten sind, so ist die mathematische Gleichung für die Druckhöhe, die durch einen eigentlichen Schraubenläufer erzielt wird, la- c2 r2, während die für einen Läufer mit der Bedingung der konstanten Tantentialkomponente gültige Gleichung da - c, r ist, und die Gleichung für den Läufer nach Maßgabe der theoretischen Idealverteilung der Druckhöhe lautet h - c.. Dies sind die Gleichungen für die Druckhöhenkurven, und die Druckhöhenflächen, die die Verteilung der Druckhöhe über die Läuferscheiben anzeigen, erhält man, indem man die Kurven um die Achse des Läufers kreisen läßt. Der Ausdruck Druckhöhendiagramm soll die Fläche bezeichnen, die unter der Druckhöhenkurve liegt, d. h. die Fläche, die zwischen Druckhöhenkurve und Bezugsachse (von der aus die Druckhöhenordinaten gemessen sind) durch Ordinaten bei den Abszissen pR und R ausgeschnitten ist. Dabei sei R der größte Halbmesser der Läuferscheibe, pR der Halbmesser der Nabe. Wenn h der Druckhöhenhalbmesser ist, d. h. der radiale Abstand der Schwerachse des Druckhöhendiagramms von der Läuferachse (für Spezialwerte von k sollen dabei Indices angewendet werden), so läßt sich zeigen, daß für den Schraubenflächenläufer folgendes gilt: dagegen für den Läufer mit konstanter Tangentialkomponente und für den Läufer mit konstanter Druckhöhe Zufriedenstellende Druckhöhenverteilung gemäß der Erfindung läßt sich mit allen Läuferanordnungen erzielen, bei denen der Druckhöhenhalbmesser einen Wert hat, der sich von k, um weniger als 0,075 R (z -p2) unterscheidet.If 1a denotes the pressure height which is generated at the rotor outlet at a point which is at the distance; - from the axis, and if c., Cl, c2. . . Are constants, the mathematical equation for the pressure head that is achieved by an actual helical rotor is la- c2 r2, while the equation valid for a rotor with the condition of the constant tantential component is da - c, r , and the equation for the Runner according to the theoretical ideal distribution of the pressure head is h - c .. These are the equations for the pressure head curves, and the pressure head areas, which indicate the distribution of the pressure head over the carriers, are obtained by letting the curves circle around the axis of the rotor . The expression pressure altitude diagram is intended to denote the area that lies below the pressure altitude curve, i.e. the area that is cut out between the pressure altitude curve and the reference axis (from which the pressure altitude ordinates are measured) by ordinates at the abscissas pR and R. Let R be the largest radius of the carrier, pR the radius of the hub. If h is the pressure height radius, i.e. the radial distance between the center of gravity of the pressure height diagram and the rotor axis (indices should be used for special values of k), it can be shown that the following applies to the helical surface rotor: on the other hand for the runner with constant tangential component and for the runner with constant head Satisfactory pressure height distribution according to the invention can be achieved with all rotor arrangements in which the pressure height radius has a value which differs from k i by less than 0.075 R (z -p2).

Das Folgende sei beispielsweise als Veranschaulichung dieser Definition der zulässigen Grenzen der Abweichung von den Bedingungen der konstanten Tangentialkomponente gegeben. Die Gleichung la - Cn r'v gibt eine Schar von Druckhöhen wieder, aus der die drei Druckhöhenkurven, die oben erwähnt wurden, besondere Einzelformen sind. Der Druckhöhenhalbmesser kn für ein allgemeines Glied dieser Schar von Kurven wird gegeben durch Es zeigt sich, daß die oberen und unteren begrenzenden Werte des Druckhöhenhalbmessers, die oben erwähnt sind, erzielt werden, wenn ra Werte aufweist, die etwas größer als 1,5 oder etwas kleiner als o,5. Demnach sind alle Läuferanordnungen, für die die Druckhöhenkurven wiedergegeben werden, durch h - C" rIL, bei denen n zwischen o,5 und 1,5 liegt, in die oben gegebene Definition der zulässigen Abweichungsgrenzen von den Bedingungen der konstanten Tangentialkomponente eingeschlossen. Es ist festzustellen, daß viele andere Läuferanordnungen, für die dieDruckhöhenkurven eine ganz verschiedene mathematische Form aufweisen, gleichfalls eine zufriedenstellende Druckhöhenver teilung ergeben, vorausgesetzt, daß ihre Druckhöhenhalbmesser in den gegebenen Grenzen liegen.For example, the following is given as an illustration of this definition of the allowable limits of deviation from the conditions of the constant tangential component. The equation la - Cn r'v reproduces a family of pressure heads from which the three pressure head curves mentioned above are special individual forms. The pressure head radius kn for a general member of this family of curves is given by It can be seen that the The upper and lower limiting values of the head radius mentioned above are achieved when ra has values slightly greater than 1.5 or slightly less than 0.5. Accordingly, all rotor arrangements for which the pressure height curves are reproduced are included in the definition given above of the permissible deviation limits from the conditions of the constant tangential component by h - C "rIL, for which n is between 0.5 and 1.5 note that many other rotor arrangements, for which the pressure height curves have a completely different mathematical form, also give a satisfactory pressure height distribution, provided that their pressure height radii are within the given limits.

Diese allgemeinen Erwägungen werden noch klarer durch Vergleich mit den Diagrammen, die in den ersten vierzehn Abbildungen der Zeichnungen wiedergegeben sind. Darin bedeuten Abb. i und 2 ein Geschwindigkeitsdiagramm und Druckhöhenkurve für einen eigentlichen Schraubenläufer, Abb. 3 und ¢ entsprechende Darstellungen für einen Läufer mit konstanter Druckhöhe, Abb.5 und 6 die entsprechenden Diagramme für einen entsprechenden Läufer konstanter Tangentialkomponente gemäß der Erfindung und Abb. 7 und 8, Abb. 9 und io, Abb. ii und 12 und Abb. 13 und 1d. entsprechende Diagramme für vier weitere Läuferanordnungen nach der Erfindung.These general considerations will be made even clearer by comparison with the diagrams presented in the first fourteen figures of the drawings. Fig. I and 2 represent a speed diagram and pressure height curve for an actual screw rotor, Fig. 3 and ¢ corresponding representations for a rotor with constant pressure height, Fig. 5 and 6 the corresponding diagrams for a corresponding rotor with constant tangential component according to the invention and Fig. 7 and 8, fig. 9 and io, fig. Ii and 12 and fig. 13 and 1d. corresponding diagrams for four further rotor arrangements according to the invention.

Die weiteren Abbildungen veranschaulichen konstruktive Anordnungen und werden später beschrieben.The other figures illustrate constructive arrangements and will be described later.

Bei den Geschwindigkeitsplänen und Diagrammen ist die folgende Nomenklatur angewendet: r =radialer Abstand von der Läufer- achse, is = Umfangsgeschwindigkeit des Läufers, v =absolute Fließgeschwindigkeit, ze - Tangentialkomponente der absoluten Strömungsgeschwindigkeit oder Um- flußgeschwindigkeit, x - theoretische Axialkomponente, y - wahre Axialkomponente, 1a = Druckhöhe, ß =Winkel des Relativflusses, y -Winkel der Auslaßleitschaufeln. Bei allen Schemen sind drei Halbmesser r,, r2, r3 angenommen, und es sind entsprechende Zeiger zu jedem der anderen Elemente gefügt, um anzudeuten, zu welchem Halbmesser sie gehören; r2 liegt in der Mitte zwischen r, und r3. Die Diagramme seien beschrieben für die Anwendung des Läufers in einer Pumpe; die Anwendung auf eine Turbine wird durch eine einfache Umkehrung leicht erzielt, so daß beispielsweise v der Austrittswinkel der Leitschaufeln wird.The following nomenclature is used for the speed plans and diagrams: r = radial distance from the rotor axis, is = circumferential speed of the rotor, v = absolute flow velocity, ze - tangential component of the absolute Flow velocity or flow speed, x - theoretical axial component, y - true axial component, 1a = pressure height, ß = angle of the relative flow, y -angle of outlet guide vanes. In all schemes three radiuses r 1, r2, r3 are assumed, and corresponding pointers are added to each of the other elements to indicate which radius they belong to; r2 lies in the middle between r, and r3. The diagrams are described for the application of the rotor in a pump; application to a turbine is easily achieved by a simple reversal so that, for example, v becomes the exit angle of the guide vanes.

Bei jedem beliebigen Läufer würde die Drehung der Schaufeln bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit u, sofern kein Slip vorhanden wäre, einem Flüssigkeitsteilchen in der Entfernung r von der Achse eine Axialgeschwindigkeit erteilen (gleich dem Produkt aus Umlaufgeschwindigkeit und Steigung). Praktisch muß aber ein Slip (durch s bezeich= net) vorhanden sein mit dem Ergebnis, daß der wahre Flüssigkeitsfluß Komponenten y (um einen Betrag xs kleiner als x) in axialer und w in Umfangsrichtung hat. Diese Größen stehen in Beziehung zueinander, die durch folgende Gleichungen ausgedrückt wird. Die Druckhöhe h beim Halbmesser r ist proportional waz und demnach auch proportional U.2 s. Die Steigung beim Halbmesser r ist gleich und demnach proportional dem Werte Es ist üblich, einen Läufer so zu entwerfen, daß er gewissen, bestimmt angegebenen Arbeitsbedingungen entspricht, und die Diagramme zeigen (wenn nicht anders angegeben) nur die Ergebnisse, die erzielt werden, wenn der Läufer unter den Verhältnissen arbeitet, für die er bemessen wurde. Unter diesen Verhältnissen ist der Winkel ß des Relativflusses der wirkliche Schaufelwinkel, und die theoretische Axialgeschwindigkeit x ist gleich dem Produkt aus Umdrehungsgeschwindigkeit und Steigung. Arbeitet der Läufer aber unter Verhältnissen, die von denen abweichen, für die er gebaut wurde, dann fällt der relative Fließwinkel ß nicht mit dem wirklichen Schaufelwinkel zusammen, und die theoretische Axialgeschwindigkeit x ist nunmehr gleich dem Produkt aus Umlaufgeschwindigkeit und virtueller Steigung. Diese Verhältnisse werden unten bei Behandlung des Läufers nach Abb. 5 und 6 noch im einzelnen erörtert.For any rotor, the rotation of the blades at a speed of rotation u, if there were no slip, would give an axial speed to a liquid particle at a distance r from the axis (equal to the product of the speed of rotation and the slope). In practice, however, a slip (denoted by s = net) must be present with the result that the true liquid flow has components y (less than x by an amount xs) in the axial direction and w in the circumferential direction. These quantities are related to each other, which is expressed by the following equations. The pressure height h at the radius r is proportional to waz and therefore also proportional to U.2 s. The slope at the radius r is the same and therefore proportional to the value It is common practice to design a runner to meet certain specified working conditions, and the diagrams (unless otherwise stated) only show the results obtained when the runner works under the conditions for which it was designed . Under these conditions, the angle β of the relative flow is the actual blade angle, and the theoretical axial speed x is equal to the product of the speed of rotation and the pitch. But if the rotor works under conditions that differ from those for which it was built, then the relative flow angle ß does not coincide with the actual blade angle, and the theoretical axial speed x is now equal to the product of the rotational speed and the virtual gradient. These relationships are discussed in detail below in the treatment of the rotor according to FIGS. 5 and 6.

Bei dem Läufer mit eigentlichen Schraubenflächen mit gleicher Steigung bei. allen Halbmessern nach Abb. i und 2 erkennt man, daß die Axialfließgeschwindigkeit y und der Slip bei allen Halbmessern gleichförmig sind und daß die Umflußgeschwindigkeit w sich im gleichen Verhältnis ändert wie der Halbmesser. Die Druckhöhe h ist demzufolge proportional dem Quadrat des Halbmessers, und die Druckhöhenkurve ist eine Parabel, wie Abb. 2 zeigt.In the case of the rotor with actual helical surfaces with the same gradient. all radiuses according to fig. i and 2 one recognizes that the axial flow velocity y and the slip are uniform at all radii and that the flow velocity w changes in the same proportion as the radius. The pressure height h is therefore proportional to the square of the radius, and the pressure height curve is a parabola, as Fig. 2 shows.

Abb. 3 und 4 betreffen einen Läufer, der für die theoretische Idealverteilung der Druckhöhe gestaltet ist. In diesem Fall ändert sich die Tangentialkornponente w umgekehrt mit dem Halbmesser, und die Druckhöhe lt ist die gleiche bei allen Halbmessern.. Man sieht, daß in diesem Fall der Schaufelwinkel ß, der zum kleinsten der drei Halbmesser gehört, ein stumpfer Winkel ist. Das veranschaulicht die oben gegebene Feststellung, daß (außer wenn große Nabendurchmesser Anwendung finden) die Idealbedingung der gleichförmigenDruckhöhe zu anormalen Fließ- und ungünstigen Steigungsverhältnissen in den Läuferschaufeln führt.Fig. 3 and 4 relate to a runner who is responsible for the theoretical ideal distribution the print height is designed. In this case the tangential component changes w inversely with the radius, and the pressure height lt is the same for all radiuses .. It can be seen that in this case the blade angle β, that of the smallest of the three radii heard is an obtuse angle. This illustrates the above statement, that (unless large hub diameters are used) the ideal condition of uniform head to abnormal flow and unfavorable Incline ratios leads in the rotor blades.

Werden von der Betrachtung die elementaren Läufer ausgeschieden; die ebene Schaufelflächen aufweisen, so können die Schraubenläufer, die sich für hydraulische Maschinen mit axialem Durchtritt eignen, die vor der vorliegenden Erfindung bekannt waren, nach-Maßgabe ihrer Charakteristik bezüglich des Slipverhältnisses und der Druckhöhenv erteilung in zwei Klassen zerlegt werden.The elementary runners are eliminated from consideration; the Have flat blade surfaces, so the screw rotors, which are hydraulic Axial passage machines known prior to the present invention are suitable were, according to their characteristics with regard to the slip ratio and the Pressure height distribution can be divided into two classes.

Die erste Klasse besteht aus den normalen richtigen Schraubenläufern, bei denen das Slipverhältnis bei allen Halbmessern gleichmäßig ist und die Druckhöhe sich nach dem Quadrat des Halbmessers ändert. In dieser Gattung findet man die erzwungene Wirbelarbeit; sie umschließt die Mehrheit der bekannten Läuferformen.The first class consists of the normal correct screw rotors, where the slip ratio is uniform for all radiuses and the pressure height changes according to the square of the radius. In this genus one finds the forced Whirling work; it encloses the majority of the known forms of runners.

Die zweite Klasse umfaßt die Läufer konstanter Druckhöhe, bei denen das Slipverhältnis sich umgekehrt mit dem Quadrat des Halbmessers ändert und die Druckhöhe bei allen Halbmessern gleich ist. Bei dieser Gattung findet man die freie Wirbelarbeit. Zu ihr gehört eine Anzahl der neuerdings-entwickelten Läufer.The second class includes runners of constant head, where the slip ratio changes inversely with the square of the radius and the Print height is the same for all radii. In this genus one finds the free one Vortex work. A number of the recently developed runners belong to it.

Die Läufer beider Gattungen haben ein gemeinsames Kennzeichen, daß nämlich ihre Schaufelflächen durch Rotieren einer geraden oder gekrümmten Linie in einer Meridianebene erzeugt werden; üblicherweise wird dieses Kennzeichen bei der Fabrikation zur Erzeugung eines Läufers für eine besondere hydraulische Anlage nutzbar gemacht.The runners of both types have a common characteristic that namely, their blade surfaces by rotating a straight or curved line are generated in a meridian plane; Usually this indicator is at the fabrication for the production of a rotor for a special hydraulic system made usable.

Zu diesen beiden Gattungen oder Klassen hat die Erfinderin nun eine dritte gefügt, nämlich die des Läufers mit konstanter Tangentialkomponente, bei der das Slipverhältnis sich umgekehrt mit dem Radius ändert, und die Druckhöhe direkt mit dem Radius. Dieser Läufer weist eineVerbundwirbelarbeit auf und kann als in der Mitte zwischen den beiden erwähnten Klassen liegend betrachtet werden. Die Schaufelflächen dieses Läufers können überhaupt nicht durch Rotation einer Linie in einer Meridianebene erzeugt werden, mag sie nun gerade oder gekrümmt sein. Sogar die Modifikationen der bevorzugten Läuferform, die nur eine annähernd konstante Tangentialkomponente der Absolutgeschwindigkeit ergeben, sind derart, daß ihre Schaufelflächen sich durch Rotation einer geraden oder gelcrümmten Linie nicht erzielen lassen.The inventor now has one for these two genera or classes third added, namely that of the rotor with constant tangential component which changes the slip ratio inversely with the radius, and the pressure height directly with the radius. This rotor has a compound vortex work and can be used as in be considered to be halfway between the two classes mentioned. The blade surfaces this runner cannot at all by rotating a line in a meridian plane whether it is straight or curved. Even the modifications the preferred form of runner, which only has an approximately constant tangential component the absolute speed are such that their blade surfaces are through Do not rotate a straight or curved line.

Der Geschwindigkeitsplan und die Druckhöhenkurve für die vorzugsweise angewendete Läuferform gemäß der Erfindung. sind durch Abb: 5 und 6 wiedergegeben. Hierbei ändert sieh die Steigung der 'Läuferschaufeln in radialer Richtung so, daß die Flüssigkeit bei ihrem Durchgang durch den.Läufer eine .rin wesentlichen gleichförmige Umflußgeschwindigkeit bei allen Halbmessern zuteilt oder zugeteilt erhält. Dergestalt ist die Steigung beim Halbmesser r proportional dem Werte wobei c eine Konstante ist. Bei dieser Läuferform wächst bei einer Schraubenpumpe der Slip einwärts in Richtung auf die Achse, und die Druckhöhe wächst nach außen in Richtung auf den Umfang so, daß sie sich in der ersten Potenz des Halbmessers ändert. Demnach besteht die Druckhöhenkurve aus zwei geraden Linien, die gleichmäßig gegen die Achse geneigt sind, und die Fläche, die die Verteilung der Druckhöhe über die Läuferscheibe anzeigt, ist ein umgekehrter Kegel, der durch die Umdrehung dieser Druckhöhenkurve um die Achse gebildet wird. Hieraus ist ersichtlich, daß der Anstieg der Druckhöhenkurve, dessen Steilheit ja einen Rückfluß nach der Achse zu erzeugen strebt, sehr viel geringer ist als für den eigentlichen Schraubenflächenläufer. Wird beispielsweise 1-1 in Abb. 2 und 6 als Nabendurchmesser gewählt, und bedeutet r3 den Läuferdurchmesser (der Nabendurchmesser ist dann 3o °/o des Läuferdurchmessers), so ist der Druckkurvenanstieg bei dem Läufer mit konstantem Umfluß nach Abb. 6 weniger als halb so groß wie der Anstieg des entsprechenden Läufers mit eigentlicher Schraubenfläche nach Abb. 2.The speed plan and the pressure altitude curve for the preferably used runner shape according to the invention. are represented by figs: 5 and 6. The pitch of the rotor blades changes in the radial direction in such a way that the liquid is allocated or is allocated an essentially uniform flow rate at all radii when it passes through the rotor. In this way, the slope of the radius r is proportional to the value where c is a constant. With this form of rotor, the slip grows inwards in the direction of the axis in a screw pump, and the pressure height increases outwards in the direction of the circumference so that it changes in the first power of the radius. Accordingly, the pressure height curve consists of two straight lines that are evenly inclined towards the axis, and the area that shows the distribution of the pressure height over the carrier disk is an inverted cone, which is formed by the rotation of this pressure height curve around the axis. From this it can be seen that the rise in the pressure height curve, the steepness of which tends to produce a return flow towards the axis, is very much less than for the actual helical surface rotor. If, for example, 1-1 is selected as the hub diameter in Figs. 2 and 6, and r3 means the rotor diameter (the hub diameter is then 30% of the rotor diameter), the pressure curve increase for the rotor with constant flow according to Fig. 6 is less than half as large as the rise of the corresponding rotor with the actual helical surface according to Fig. 2.

Das Gesagte gilt nur für die Ergebnisse für einen Läufer, der unter den Verhältnissen arbeitet, für die er konstruiert ist, und diese Ergebnisse sind in ausgezogenen Linien in Abb. 5 und 6 wiedergegeben. Diese Abbildungen zeigen ferner in punktierten und strichpunktierten Linien die Ergebnisse, die unter anderen Arbeitsbedingungen erzielt werden. Die strichpunktierten Linien zeigen den Fall der verringerten Druckhöhe mit entsprechender Abnahme in der Umflußgeschwindigkeit und Zunahme der Axialgeschwindigkeit; der relative Neigungswinkel und die virtuelle Steigung sind größer als der Schaufelwinkel und die wirkliche Steigung. Die punktierten Linien veranschaulichen den Fall der zunehmenden Druckhöhe mit entsprechender Zunahme der Umflußgeschwindigkeit und Abnahme der Axialfließgeschwindigkeit. Der relative Austrittswinkel und die virtuelle Steigung sind kleiner als Schaufelwinkel und wirkliche Steigung. Bemerkt sei, daß auch hier noch die Umflußgeschwindigkeit bei allen Halbmessern in jedem Falle konstant ist, wie auch der absolute Austrittswinkel und das Verhältnis zwischen Druckhöhe und Halbmesser; nur die Werte der Konstanten ändern sich mit veränderten Arbeitsverhältnissen.The above only applies to the results for a runner who is under works under the conditions for which it is designed and these results are shown in solid lines in Figs. 5 and 6. These figures also show in dotted and dash-dotted lines the results obtained under other working conditions be achieved. The dash-dotted lines show the case of the reduced pressure height with a corresponding decrease in the flow velocity and an increase in the axial velocity; the relative pitch angle and the virtual pitch are greater than the blade angle and the real slope. The dotted lines illustrate the case of the increasing pressure level with a corresponding increase and decrease in the flow rate the axial flow velocity. The relative exit angle and the virtual slope are smaller than the blade angle and the real slope. It should be noted that here too nor is the flow rate constant for all radii in each case, as well as the absolute exit angle and the relationship between pressure head and Radius; only the values of the constants change with changed working conditions.

Abb.7 und 8 sowie Abb.9 und io geben ähnliche Geschwindigkeitspläne - und Diagramme für zwei Läufer wieder, die sich von dem Läufer konstanten Umflusses nach Abb. 5 und 6 in einem Maße unterscheiden, das etwa den oben angegebenen zulässigen Grenzen entspricht. Beide Läufer haben-eine Maximalabweichung von etwa 25 °f° von der konstanten Umflußbedingung, und zwar der erste (Abb. 7 und 8) in Richtung auf den eigentlichen Schraubenläufer und der zweite nach Abb. g und io in Richtung auf den Läufer für konstante Druckhöhe.Figures 7 and 8 as well as Figures 9 and io give similar speed plans - and diagrams for two runners again who are different from the runner constant flow rate according to Fig. 5 and 6 to a degree that is about the corresponds to the permissible limits specified above. Both runners have a maximum deviation of about 25 ° f ° from the constant flow condition, namely the first (Fig. 7 and 8) in the direction of the actual screw runner and the second according to Fig. G and io in the direction of the runner for constant pressure head.

Die Haupthalbmesser für diese fünf Läufer sind durch die punktierten Linien k in Abb. 2, 4, 6, 8 und io angedeutet, wobei der Halbmesser r3 als Maximalhalbmesser der Läuferscheibe betrachtet ist und r, als Halbmesser für die Nabe. Wenn die Benennung in der oben gegebenen mathematischen Analyse herangezogen wird, so ist r3 =Rund r, = pR. In den Zeichnungen beträgt r, 30 °/° von r.., so daß P = 0,3 ist. Unter diesen besonderen Bedingungen ist das Verhältnis zwischen Druckhöhenhalbmesserk und größtem Halbmesser R für die fünf Läufer etwa durch folgende Ziffern wiedergegeben: für den Schraubenläufer nach Abb.2 0,765, für den Läufer konstanter Druckhöhe nach Abb.4 o,65o, für den Läufer konstanten Umflusses nach Abb.6 o;713, für den Läufer an der oberen Grenze nach Abb.8 0,750, für den Läufer an der unteren Grenze nach Abb. io o,676.The main radiuses for these five rotors are indicated by the dotted lines k in Fig. 2, 4, 6, 8 and io, where the radius r3 is regarded as the maximum radius of the carrier and r as the radius for the hub. If the notation is used in the mathematical analysis given above, then r3 = round r, = pR. In the drawings, r is .30 ° / ° of r .. so that P = 0.3. Under these special conditions, the relationship between the pressure head radius and the largest radius R for the five rotors is represented by the following figures: for the screw rotor according to Figure 2 0.765, for the rotor with constant pressure height according to Figure 4 o.65o, for the rotor with constant flow according to Fig. 6 o; 713, for the runner at the upper limit according to Fig. 8 0.750, for the runner at the lower limit according to Fig. 10 o, 676.

Es ist zu bemerken, daß bei dem Läufer konstanten Umflusses allein der -effektive Druckhöhenradius, der die Grundlage für praktische Berechnungen bildet, den Vorteil aufweist, dem Druckhöhenradius gleich zu sein. Der effektive Druckhöhenradius kann definiert werden als der Radius, bei dem die wirklich erzeugte Druckhöhe gleich der effektiven Druckhöhe ist, d. h. dem Durchschnitt der Druckhöhen, die an allen Punkten der Läuferscheibe erzeugt werden. Somit erhält man die effektive Druckhöhe, indem man das durch den Umlauf des Druckhöhendiagramms ausgeschnittene Volumen durch die Fläche der Läuferscheibe teilt. Bei dem Läufer konstanten Umflusses ist der effektive Druckhöhenhalbmesser theoretisch nur ein wenig kürzer als für den eigentlichen Schraubenläufer (im besonderen in den Schemen dargestellten Falle etwa um 31/g °/° kürzer), und die theoretische Zunahme in der Umdrehungsgeschwindigkeit kann deshalb außer Betracht bleiben. In praktischer Ausführung hat sich bei einer Schraubenpumpe gezeigt, daß sogar für die gleiche Druckhöhe und Leistung die Umlaufgeschwindigkeit bei einem Läufer konstanten Umflusses etwas geringer ist als für den entsprechenden Läufer mit eigentlicher Schraube, und zwar infolge von Gewinn in anderer Richtung.It is to be noted that in the case of the runner, the constant flow rate alone the effective head radius, which forms the basis for practical calculations, has the advantage of being equal to the head radius. The effective head radius can be defined as the radius at which the actually generated pressure height is equal is the effective pressure height, d. H. the average of the pressure altitudes at all Points of the carrier are generated. Thus one obtains the effective pressure height, by going through the volume cut out by the rotation of the pressure head diagram divides the area of the carrier. In the case of the runner with constant flow, the effective pressure height radius theoretically only a little shorter than for the actual one Screw rotor (in the particular case shown in the diagrams around 31 / g ° / ° shorter), and the theoretical increase in the rotational speed can therefore be disregarded. In a practical design, a screw pump showed that even for the same head and power the orbital velocity for a runner with constant flow is slightly less than for the corresponding one Runner with actual screw, as a result of profit in the other direction.

Der verlangte annähernd konstante Umfluß kann entweder durch geeignete Verteilungen von Steigung und Fläche in den Läuferschaufeln oder zum Teil durch dieses Mittel und zum Teil durch Neigung der Einlaßleitschaufeln erzielt werden. Bei einer Schraubenpumpe ist es theoretisch möglich, einen konstanten Linfluß an der Austrittsstelle des Läufers selbst mit einem eigentlichen Schraubenläufer (d. h. einem Läufer, dessen Schaufeln einer Schraube konstanter Steigung entsprechen) von geeigneter Länge zu erzielen, indem man die radialen Einlaßschaufeln, die an den Läufer angrenzen, derart verstellt; daß sie eine erhöhte Zufuhr nahe der Achse und eine sparsame Zufuhr nahe dein Umfange verursachen. Der Geschwindigkeitsplan und die Druckhöhenkurve für eine solche Anordnung sind ausgezogen in Abb. i i und 12 wiedergegeben; die Ergebnisse, die sich mit einem eigentlichen Schraubenläufer mit normaler Zufuhr einstellen, sind zum Vergleichszweck punktiert eingezeichnet. An der Unterseite des Geschwindigkeitsplanes (Abb. ii) ist die Neigung der Einlaßleitschaufeln angedeutet. Man sieht, daß die Druckhöhenkurve (Abb. 12) identisch mit der Druckhöhenkurve des Läufers nach Abb.6 ist. Trotzdem der Umfluß gleichgemacht ist, würde diese Anordnung praktisch nicht sehr befriedigend sein, und zwar im Hinblick auf Wirbelverluste und ungleichmäßiges Fließen. Man sieht nämlich, daß die Axial -fließgeschwindigkeit y am größten nahe dein Umfange und am kleinsten nahe der Achse ist, während es allgemeines Bestreben für Fließgeschwindigkeiten ist, gleichförmig über einen Schnitt quer zur Achse zu werden oder sogar etwas größer in der Nähe der Achse als in der Nähe des Umfanges. Überdies hat diese Anordnung nicht den Vorteil, der dem Läufer konstanten Umflusses zukommt, nämlich einen konstanten Austrittswinkel zu ergeben.The required approximately constant flow can either be achieved by suitable Distribution of pitch and area in the rotor blades or partly through this means and in part by inclining the inlet guide vanes. With a screw pump it is theoretically possible to have a constant Lin flow the exit point of the rotor itself with an actual screw rotor (i.e. H. a rotor, the blades of which correspond to a screw with a constant pitch) of suitable length by removing the radial inlet vanes attached to adjoin the runner, so displaced; that they have an increased feed near the axis and create an economical feed near your extent. The speed plan and the pressure altitude curve for such an arrangement are solid lines in Fig. i i and 12 reproduced; the results that deal with an actual screw runner set with normal feed, are drawn in dotted for comparison purposes. At the bottom of the speed map (Fig. Ii) is the slope of the inlet guide vanes indicated. It can be seen that the pressure altitude curve (Fig. 12) is identical to the pressure altitude curve of the rotor according to Figure 6. Even though the flow is equalized, this arrangement would be not be very satisfactory in practice in terms of vortex losses and uneven flow. You can see that the axial flow velocity y is greatest near your circumference and smallest near the axis, while it is general The aim for flow velocities is uniform across a cut transverse to the Axis to become or even slightly larger near the axis than near the Scope. Moreover, this arrangement does not have the advantage of being constant for the rotor Flow around, namely to give a constant exit angle.

Eine Zwischenlösung zwischen dieser"Anordnung und der bevorzugten Anordnung, bei der die verlangte Bedingung des konstanten Umflusses allein durch die Bemessung der Läuferschaufeln erzielt wird, kann bisweilen praktischen Wert haben. Bei dieser Übergangslösung kann der verlangte Zustand teils durch Verteilung der Steigung der Läuferschaufeln und teils durch Verwinden der Einlaßleitschaufeln hervorgerufen werden. Abb. 13 und 14 zeigen Geschwindigkeitsplan und Druckhöhenkurve für eine andere Anordnung, die bisweilen. zweckmäßig erscheinen kann. In diesem Falle ist wieder ein Läufer mit eigentlicher Schraube angewendet, und die Einlaßleitschaufeln sind so verwunden, daß eine verstärkte Zufuhr nahe der Achse und eine sparsame Zufuhr nahe dem Umfange eintritt. Das Maß der Verwindung der Einlaßschaufeln ist jedoch kleiner als bei der Anordnung nach Abb. ii und z2 und ist so bemessen, daß die absolute Austrittsrichtung an der Austrittsseite des Läufers bei allen Halbmessern die gleiche ist. Ersichtlich ist der Umfluß nicht mehr bei allen Halbmessern der gleiche, aber die Abweichung von dieser Voraussetzung (außer falls besondere Umstände außerordentlich hohe Slipverhältnisse mit sich bringen) ist doch immerhin derart, daß die oben angegebenen Grenzen innegehalten werden. Die Druckhöhenkurve hierfür ist in Abb. 1d. gegeben, und der Haupthalbmesser, der durch die punktierten Linien k für normale Slipwerte angedeutet ist, liegt zwischen denen der Anordnung nach Abb. 6 und B. Diese Anordnung besitzt zwar nicht eine so hohe Wirksamkeit wie die bevorzugte Anordnung nach Abb. 5 und 6, besitzt aber (gemeinsam mit dieser) den wichtigen praktischen Vorteil, daß die im Anschluß an den Läufer angeordneten Austrittsleitschaufeln vom Fuß bis zur Spitze gleiche konstante Steigung haben können. Ersichtlich kann auch ein gleichförmiger absoluter Austrittswinkel aus dem Läufer mit Läuferformen erzielt werden, die nicht Läufer mit eigentlicher Schraube sind, indem mau die Einlaßleitschaufeln entsprechend der Gestaltung der Läuferschaufeln verwindet.An intermediate solution between this "arrangement and the preferred arrangement, in which the required condition of constant flow is achieved solely by the dimensioning of the rotor blades, can sometimes have practical value Figures 13 and 14 show the velocity diagram and head curve for a different arrangement, which at times may appear expedient.In this case, a propeller proper is used again, and the inlet guide vanes are so twisted that one is reinforced Supply close to the axis and an economical supply close to the circumference. The degree of twisting of the inlet blades is, however, smaller than in the arrangement according to Figs same is. E In fact, the flow is no longer the same for all radiuses, but the deviation from this requirement (unless special circumstances result in extremely high slip ratios) is such that the limits given above are maintained. The pressure altitude curve for this is shown in Fig. 1d. given, and the main radius, which is indicated by the dotted lines k for normal slip values, lies between those of the arrangement according to Fig. 6 and B. This arrangement is not as effective as the preferred arrangement according to Fig. 5 and 6, but has (together with this) the important practical advantage that the outlet guide vanes arranged in connection with the rotor can have the same constant slope from foot to tip. Obviously, a uniform absolute exit angle from the rotor can also be achieved with rotor shapes that are not rotors with an actual screw by twisting the inlet guide vanes in accordance with the design of the rotor vanes.

Wie bereits erwähnt, ist die bevorzugte Anordnung die, nach der die Steigung der Läuferschaufeln sich in radialer Richtung so ändert, daß die Flüssigkeit bei ihrem Durchgang durch den Läufer eine im wesentlichen gleichförmige Geschwindigkeit in Richtung des Umfanges mitteilt oder empfängt. Bei dieser Läuferform ist die Verteilung der Steigung, verbunden mit der projektierten Größe und Verteilung der Schaufelfläche, wie sie notwendig sind, um ein richtiges Fließen zu sichern, derart, daß ein solcher Läufer eine viel widerstandsfähigere mechanische Einheit wird als ein gleichwertiger Läufer mit eigentlicher Schraube. Überdies hat die Anwendung eines Läufers konstanten Umflusses einen anderen sehr wichtigen Vorteil bei der Konstruktion von Schraubenpumpen, wie schon kurz im vorigen Abschnitt angedeutet wurde, nämlich daß bei gleichförmiger Geschwindigkeit des Axialflusses die absolute Richtung und Geschwindigkeit des Austritts (dargestellt durch y und v in Abb. 5) aus dem Läufer bei allen Halbmessern gleich sind. Infolgedessen- können die Auslaßleitschaufeln, wenn solche im Anschluß an den Läufer angewendet werden, in der Konstruktion sehr einfach sein, weil die Neigung ihrer an den Läufer angrenzenden Kanten vom Fuß bis zur- Spitze jetzt gleichförmig gestaltet ist.As mentioned earlier, the preferred arrangement is that according to which the The pitch of the rotor blades changes in the radial direction so that the liquid a substantially uniform velocity as it passes through the runner notifies or receives in the direction of the circumference. With this form of runner, the distribution is the slope, connected with the projected size and distribution of the blade area, as they are necessary to ensure proper flow, such that such Runner becomes a much more resilient mechanical unit than an equivalent Runner with actual screw. Moreover, the application of a runner has been constant Another very important advantage in the design of screw pumps, as already briefly indicated in the previous section, namely that with uniform Velocity of the axial flow the absolute direction and velocity of the exit (represented by y and v in Fig. 5) from the runner the same for all radii are. As a result, the outlet guide vanes, if following the runner applied to be very easy in construction because of the incline their edges adjoining the runner are now uniform from foot to tip is designed.

Die Erfindung kann auf mannigfaltigen Wegen in die Praxis umgesetzt werden; Abb. 15 bis 32 der Zeichnung geben beispielsweise eine zweckmäßige Gestaltung von Pumpen und Turbinen nach der Erfindung, und zwar ist Abb, 15 ein senkrechter Achsschnitt durch eine einfache Pumpenform, Abb. 16 ein Schema, das Zylinderschnitte nach drei Halbmessern durch Läufer- sowie Einlaß- und Auslaßleitschaufeln wiedergibt, Abb. 17 ein Grundriß des Pumpenläufers, Abb. i8 in der oberen Hälfte ein Grundriß der Auslaßleitschaufeln und in der unteren Hälfte ein Grundriß der Einlaßleitschaufeln.The invention can be practiced in a variety of ways will; Figs. 15 to 32 of the drawing, for example, give an expedient design of pumps and turbines according to the invention, namely Fig. 15 is a vertical one Axial section through a simple pump shape, Fig. 16 a diagram showing cylinder sections after three radii through rotor and inlet and outlet guide vanes, Fig. 17 is a plan view of the pump rotor, Fig. 18 in the upper half is a plan view the outlet guide vanes and in the lower half a plan view of the inlet guide vanes.

Abb. i g ist eine Darstellung ähnlich Abb. 15 und zeigt eine abgeänderte Pumpenform mit einstellbaren Auslaßleitschaufeln.Fig. I g is a representation similar to Fig. 15 and shows a modified one Pump shape with adjustable outlet guide vanes.

Abb.2o ist eine Seitenansicht eines Gehäuseteiles der Pumpe nach Abb. ig.Fig.2o is a side view of a housing part of the pump according to Fig. ig.

Abb.2i ist eine weitere Abänderung, bei der ein axial beweglicher Läufer verwendet wird, Abb. 22 ein Axialschnitt durch eine Turbine mit drehbaren Einlaßleitschaufeln, Abb. 23 eine Abänderung des Ausführungsbeispieles nach Abb. 22, Abb. 2d. eine weitere Ausführung mit Einstellmöglichkeit für den Fluß durch den Läufer in beiden Richtungen, Abb.25 eine Bauart mit einer Spiralkammer, Abb. 26 eine Anordnung mit zwei Läufern auf der gleichen Welle, Abb.27 eine Anordnung mit zwei entgegengesetzt kreisenden Läufern.Fig.2i is another modification in which an axially movable Runner is used, Fig. 22 an axial section through a turbine with rotatable Inlet guide vanes, Fig. 23 a modification of the embodiment according to Fig. 22, Fig. 2d. another version with adjustment for the flow through the rotor in both directions, Fig. 25 a design with a spiral chamber, Fig. Figure 26 shows an arrangement with two rotors on the same shaft, Figure 27 shows an arrangement with two oppositely rotating runners.

Abb. 28 bis 32 zeigen verschiedene wahlweise anzuwendende Läuferformen.Figs. 28 to 32 show different types of traveler that can be used as an option.

Abb.2g ist ein axialer Schnitt durch den Läufer nach Abb. 28.Fig.2g is an axial section through the rotor according to Fig. 28.

Die einfache Axialpumpe nach Abb. 15 bis 18 besitzt einen mit Schaufeln versehenen Läufer zwischen zwei Sätzen von Leitschaufeln, die koaxial mit dem Läufer und an ihn angrenzend angeordnet sind und von einem zylindrischen GehäuseA mit glockenförmigem Einlaß umschlossen werden. Die Schaufeln B des Läufers sitzen mit dem Fuß in der zylindrischen Nabe B1 geeigneten Durchmessers, die auf der Welle BZ befestigt ist. Im Beispiel hat der Läufer vier Schaufeln B mit je sichelförmig gestalteten Kanten (Abb. i7). Er ist ein offener Läufer, und die Spitzen der Schaufeln liegen dicht an der Wand des Gehäuses A. Die Einlaßleitschaufeln C und die Auslaßleitschaufeln D sind mit den äußeren Enden im Pumpengehäuse A befestigt und mit den inneren Enden in geeigneten Naben Cl, Dl; die Auslaßleitschaufelnabe Dl enthält das Lager für die Läuferwelle Bz.The simple axial pump of Figures 15-18 has a vaned rotor between two sets of guide vanes which are coaxial with and adjacent to the rotor and enclosed by a cylindrical housing A with a bell-shaped inlet. The blades B of the rotor sit with their feet in the cylindrical hub B1 of suitable diameter, which is fastened on the shaft BZ. In the example, the rotor has four blades B, each with a sickle-shaped edge (Fig. I7). It is an open runner, and the tips of the vanes lie close to the wall of the housing A. The inlet guide vanes C and the outlet guide vanes D are fixed with the outer ends in the pump housing A and with the inner ends in suitable hubs C1, Dl; the outlet guide vane hub Dl contains the bearing for the rotor shaft Bz.

Der Läufer ist ein solcher des konstanten Umflusses, wofür die Verhältnisse an Hand der Abb.5 und 6 erörtert sind. Abb.16 zeigt den Ouerschnitt jeder Läuferschaufel, und zwar an der Nabe bei mittlerem Halbmesser (an Stelle der strichpunktierten Linie in Abb. 15 und 17) und an der Spitze; die Halbmesser der drei dargestellten Schnitte entsprechen den Halbmessern r,-r. der Abb. 6. Man sieht, daß die Schnitte der Arbeitsflächen der Schaufeln gerade sind und Neigungswinkel entsprechend den Winkeln ß1, ß2, ß3 des Planes nach Abb. 5 aufweisen. Die Schaufelrücken sind gekrümmt, um in der Mitte die nötige Dicke und Widerstandsfähigkeit zu erzielen und doch scharfe Schaufelkanten zu behalten. Somit nimmt die Steigung der Schaufeln, die bei einem gegebenen Halbmesser in axialer Richtung gleich bleibt, radial nach außen derart ab, daß dem Flüssigkeitsstrom, auf den der Läufer einwirkt, eine Umflußgeschwindigkeit an der Ausflußseite erteilt wird, die bei allen Halbmessern den gleichen linearen Wert hat. Die verfügbare freie Ouerschnittsfläche für den Flüssiglceitsdurchfluß zwischen den Schaufeln ist so bemessen, daß die Axialflußkomponente bei allen Halbmessern annähernd konstant ist. Unter diesen Umständen ergibt sich aus dem Vorangegangenen und dem an Hand der Abb.5 Angeführten, daß der absolute Ausflußwinkel aus dein Läufer, d. h. die Neigung der Bahn jedes besonderen Flüssigkeitsteilchens gegen eine senkrecht zur Achse gelegte Austrittsebene, bei allen Halbmessern konstant ist. Die Pfeile in Abb. 16 und 17 zeigen die Umlaufrichtung des Läufers.The runner is one of the constant flow, for what the proportions are discussed on the basis of Figures 5 and 6. Figure 16 shows the cross-section of each rotor blade, namely at the hub at the middle radius (instead of the dash-dotted line in Fig. 15 and 17) and at the top; the radius of the three sections shown correspond to the radius r, -r. Fig. 6. It can be seen that the cuts of the working surfaces of the blades are straight and the angle of inclination corresponds to the angles ß1, ß2, ß3 of the plan according to Fig. 5. The blade backs are curved to get in the middle to achieve the necessary thickness and resistance and yet have sharp blade edges to keep. Thus, the pitch of the blades decreases for a given radius remains the same in the axial direction, radially outwards in such a way that the liquid flow, on which the runner acts, given a flow velocity on the outflow side which has the same linear value for all radiuses. The available free The cross-sectional area for the liquid glass flow between the blades is like this dimensioned so that the axial flow component is approximately constant for all radii. Under these circumstances, the foregoing and that of Fig. 5 result It is stated that the absolute angle of outflow from the runner, i.e. H. the slope of the Trajectory of each particular liquid particle against a perpendicular to the axis Exit plane, is constant for all radii. The arrows in Figs. 16 and 17 show the direction of rotation of the rotor.

Die Einlaßleitschaufeln C (vgl. besonders Abb. 16 und untere Hälfte der Abb. 18) liegen hauptsächlich in Flächen axialer Richtung. Ihre Hauptaufgabe ist die Verhütung eines übermäßigen Vorumflusses und eine Matte Führung der Flüssigkeit in Axialrichtung auf den Läufer zu. Die Kanten der Einlaßschaufeln, die an den Läufer angrenzen, sind jedoch vorzugsweise ein wenig in Richtung des Läuferumlaufs gekrümmt (wie bei C2 in Abb. 16 gezeigt), um Wirbelungen beim Einfluß zu den Läuferschaufeln zu verhüten. Diese Ränder sind auch nach Maßgabe der veränderlichen axialen Länge des Läufers (Abb.15 und 16) gekrümmt; die Axiallänge ist größer an der Nabe und nimmt radial nach außen ab, um eine Anpassung an die in Richtung des Radius erfolgende Veränderung der Schaufelneigung herbeizuführen. In dein besonderen dargestellten Beispiel sind sieben Einlaßleitschaufeln vorhanden, und sie liegen mit ihren oberen, d. h. an den Läufer angrenzenden Kanten in radialen Ebenen.The inlet guide vanes C (see especially Fig. 16 and lower half of Fig. 18) are mainly in surfaces in the axial direction. Your main job is the prevention of an excessive pre-flow and a mat to guide the liquid towards the rotor in the axial direction. The edges of the inlet vanes that attach to the runner adjoin, but are preferably slightly curved in the direction of the rotor revolution (as shown at C2 in Fig. 16) to avoid eddies at the influence on the rotor blades to prevent. These edges are also subject to the variable axial length of the rotor (Fig.15 and 16) curved; the axial length is greater at the hub and decreases radially outward in order to adapt to that occurring in the direction of the radius To bring about a change in the blade inclination. In your particular portrayed For example, there are seven inlet guide vanes and they lie with their upper, d. H. edges adjoining the rotor in radial planes.

Da die absolute Austrittsrichtung aus dem Läufer bei allen Halbmessern gleichförmig ist, so ist auch der Einlaßwinkel der Auslaßleitschaufeln D über die ganze Länge jeder Schaufel hin gleichförmig. Die Auslaßschaufeln D sind so gekrümmt, daß die die Schaufeln verlassende Flüssigkeit axial fließt. Die Schaufeln dienen dazu, den LJmfluß in Pressung oder Druckhöhe umzuwandeln, ohne die axiale Fließgeschwindigkeit zu vergrößern. Im dargestellten Beispiel sind sieben Auslaßschaufeln vorhanden, und ihre unteren (an den Läufer angrenzenden) Ränder liegen in radialen Ebenen.Because the absolute exit direction from the runner for all radiuses is uniform, the inlet angle of the outlet guide vanes D is also about the the entire length of each blade is uniform. The outlet vanes D are curved so that that the liquid leaving the blades flows axially. The shovels serve to convert the fluid flow into pressure or pressure head without the axial flow velocity to enlarge. In the example shown there are seven outlet blades, and their lower edges (adjacent to the rotor) lie in radial planes.

Bei dieser Anordnung saugt der Läufer infolge seines Umlaufs Flüssigkeit durch den Einlaßleitschaufelraum in Axialrichtung und erteilt der Flüssigkeit eine Austritts-Umfluß-Geschwindigkeit, die bei allen Halbmessern die gleiche ist; auch die Axialfließgeschwindigkeit ist gleichförmig. DieseAxialfließgeschwindigkeit bestimmt die Menge der von der Pumpe geförderten Flüssigkeit, und die Umflußgeschwindigkeit wird in Druckenergie oder Druckhöhe durch die Auslaßleitschaufeln umgesetzt. Die für den Flüssigkeitsdurchfluß verfügbaren Querschnittsflächen sind in der ganzen Maschine derart bemessen, daß ein stetiger Fluß in Axialrichtung so wenig wie möglich beeinträchtigt wird.With this arrangement, the rotor sucks liquid as a result of its rotation through the inlet guide vane space in the axial direction and gives the liquid a Exit flow rate, which is the same for all radii; even the axial flow velocity is uniform. This axial flow rate determines the amount of liquid delivered by the pump and the rate of flow is converted into pressure energy or pressure head by the outlet guide vanes. the Cross-sectional areas available for liquid flow are throughout Machine dimensioned in such a way that a steady flow in the axial direction is as little as possible is affected.

Im Vorangegangenen ist der Läufer als ein solcher der Type mit konstantem Umfluß beschrieben worden. Es sei jedoch hinzugefügt, daß Ergebnisse, die vom Standpunkt der Verteilung des Druckes über die Läuferscheibe fast ebenso zufriedenstellend sind, auch erzielt werden können, wenn die Steigungsverteilung derart ist, daß nur eine Annäherung an den Zustand des konstanten Umflusses erreicht wird. So kann der Läufer eine Zwischenform zwischen denen annehmen, die in bezug auf Abb. 7 und 9 beschrieben wurden. Es darf aber nicht außer acht bleiben, daß jede erhebliche Abweichung von dem Zustand des konstanten Umflusses, wenn nicht begleitet von einer entsprechenden Veränderung in der Axialfließgeschwindigkeit, etwa erreicht durch Verwinden der Einlaßleitschaufeln in der am unteren Rande der Abb. 13 angedeuteten Weise, zu einer Veränderung im absoluten Austrittswinkel in der Läuferaustrittsseite und damit zu einer verwickelteren Gestaltung der Auslaßleitschaufeln führt.In the foregoing, the runner as such is of the constant type Umflow has been described. It should be added, however, that results differ from the standpoint the distribution of the pressure over the carrier disk is almost as satisfactory are, can also be achieved if the slope distribution is such that only an approximation of the state of constant flow is achieved. So can he Runners assume an intermediate form between those described in relation to Figs. 7 and 9 have been described. However, it must not be overlooked that every significant deviation of the state of constant circulation, if not accompanied by a corresponding one Change in the axial flow velocity, for example achieved by twisting the Inlet guide vanes in the manner indicated at the bottom of Fig. 13, to one Change in the absolute exit angle in the rotor exit side and thus to leads to a more intricate design of the outlet guide vanes.

Für die Auslaßleitschaufeln einer Schraubenpumpe ist der Eintrittswinkel (d. h. die i"Teigung der Kanten der Auslaßleitschaufeln, wenn diese in der Nachbarschaft des Läufers liegen) offenbar, wenn sie feststehen, nur richtig für einen bestimmtenWert von Druckhöhe und Menge bei beliebig gegebener Drehgeschwindigkeit. Diese bestimmte Kombination von Druckhöhe und Menge entspricht gewöhnlich dem Eintreten des Maximalwirkungsgrades, der . bei der gegebenen Drehgeschwindigkeit erreichbar ist. Um einen Maximalwirkungsgrad für andere Wertverbindungen von Menge und Druckhöhe bei der gegebenen Umdrehungsgeschwindigkeit zu erzielen, muß- der Eintrittswinkel der Auslaßleitschaufeln veränderlich sein, um eine Anpassung an die entsprechend veränderte absolute Austrittsöffnung des Läufers zu erzielen. Bei Auslaßleitschaufeln schraubenförmiger Gestalt, wie geeignet für die Fließverhältnisse, die sich bei einem mit richtiger Schraube versehenen Läufer ergeben, würde jede . Verstellung der Schaufeln -um ihre Längsachsen bewirken, daß sie aus der richtigen Steigung herauskommen. Bei Leitschaufeln .gleichförmigen Eintrittswinkels dagegen, entsprechend den Anforderungen eines Läufers mit konstantem Umfluß, können die Schaufeln oder ihre Eintrittskanten um die Längsachsen gedreht werden,. um sie über einen erheblichen Veränderungsbereich den Arbeitsbedingungen der Maschine anzupassen unter Beibehaltung entsprechend hoher Wirkungsgrade über einen weiten Bereich. Eine solche Anordnung ist in Abb. i9 und 2o wiedergegeben.For the outlet guide vanes of a screw pump, the entry angle is (i.e. the i "slope of the edges of the outlet guide vanes when these lie in the vicinity of the runner) apparently, if they are fixed, only correctly for a certain value of pressure height and quantity at any given rotational speed. This particular combination of pressure height and amount usually corresponds to the occurrence the maximum efficiency, the. achievable at the given speed of rotation is. A maximum degree of efficiency for other value combinations of quantity and pressure level To achieve this at the given speed of rotation, the entry angle must be of the outlet guide vanes may be variable in order to adapt to the corresponding to achieve changed absolute outlet opening of the rotor. With outlet guide vanes helical shape, as appropriate for the flow conditions that arise at a runner fitted with the right screw would result in any. adjustment The blades-around their longitudinal axes cause them to be off the correct pitch come out. In the case of guide vanes, on the other hand, with uniform entry angles, correspondingly the requirements of a rotor with constant flow, the blades or their leading edges are rotated around the longitudinal axes. to make them over a substantial Adjust the change range to the working conditions of the machine while maintaining it correspondingly high efficiencies over a wide range. Such an arrangement is shown in Fig. i9 and 2o.

Bei der Konstruktion nach Abb. i9 und 2o sind Läufer und Einlaßleitschaufeln in ähnlicher Weise angeordnet wie bei der Ausführung nach Abb. 15 bis 18, nur däß die veränderliche Axialerstreckung des Läufers durch entsprechende Gestaltung der Auslaßkanten erzielt ist, derart, daß Einlaßfläche des Läufers und Auslaßfläche der Einlaßleitschaufeln eben sind. Die betreffenden Teile, die mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, bedürfen hier keiner weiteren Beschreibung. Die Auslaßleitsehaufeln aber sind abweichend angeordnet, und jede einzelne Auslaßschaufel E ist so im Gehäuse A angebracht, daß man sie um ihre Längsachse drehen kann. Jede Schaufel_E besitzt einen zylindrischen Schaft E-großen Durchmessers, der durch das Gehäuse A hindurchtritt und außerhalb des Gehäuses eine Scheibe E2 mit Schlitzen E3 trägt, durch die Bolzen E4 hindurchtreten, die als Stiftschrauben in die Gehäusewandung eingesetzt sind. Wenn die Anzugsmuttern der Bolzen E4 gelockert werden, so kann die Scheibe E2 und damit die Schaufel E um einen kleinen Winkel gedreht werden. Die inneren .Enden der-SchgufelE liegen nahe der. NabeB' des Läufers, die in diesem Falle um den Leitschaufelrauin verlängert worden ist. Die Drehbarkeit der Auslaßleitschaufeln um ihre Längsachsen kann auch in anderer Weise herbeigeführt werden, und diese Einrichtungen können so ausgestattet sein, daß alle Auslaßleitschaufeln gleichzeitig drehbar sind (ähnlich wie die Schaufeln bei der Ausführung nach Abb. 22 und 23), wenn eine Einzeleinstellung unbefriedigend ist.In the construction according to Figs. 19 and 20 there are runners and inlet guide vanes Arranged in a similar way as in the embodiment according to Fig. 15 to 18, only that the variable axial extent of the rotor by appropriate design of the Outlet edges is achieved such that the inlet surface of the rotor and outlet surface the inlet guide vanes are flat. The parts concerned with the same reference numerals need no further description here. The outlet vanes but are arranged differently, and each individual outlet vane E is so in the housing A attached so that you can rotate it around its longitudinal axis. Each shovel_E owns a cylindrical shaft E of large diameter penetrating through the housing A. and outside the housing carries a washer E2 with slots E3 through the bolts E4, which are used as studs in the housing wall. If the tightening nuts of the bolts E4 are loosened, the washers E2 and so that the blade E can be rotated through a small angle. The inner ends der-SchgufelE lie close to the. NabeB 'of the rotor, which in this case is around the guide vane roughness has been extended. The rotatability of the outlet guide vanes about their longitudinal axes can also be brought about in other ways, and these facilities can be equipped so that all outlet guide vanes are rotatable at the same time (similar like the blades in the version according to Fig. 22 and 23), if a single setting is unsatisfactory.

Man kann die Auslaßleitschaufeln bisweilen, statt sie angrenzend an den Läufer anzubringen, vorteilhaft unter Belassung eines Freiraumes zwischen den Elementen anbringen. Wenn dann entweder der Läuferoder--der Satz von Leitschaufeln axial verschieblich ist, um die axiale Länge des Freiraumes zu verändern, so kann eine Wirkung erzielt werden, die der durch Drehen der Schaufeln um ihre Achsen etwas ähnelt; denn die Fließverhältnisse in der den Läufer verlassenden Flüssigkeit werden die eines erzwungelien oder teilweise erzwungenen Wirbels sein, und diese Verhältnisse werden sich in dem Freiraum in die eines freien Wirbels zu ändern suchen. Die absolute Fließrichtung der Flüssigkeitsteilchen wird sich demnach bei verschiedenen Axialabständen vom Läufer ändern, und die axiale Länge des Freiraumes kann so eingestellt werden, daß der Eintrittswinkel der Austrittsleitschaufeln nahezu mit der absoluten Fließrichtung zusammenfällt.One can sometimes see the outlet guide vanes instead of them adjacent to attach the runner, advantageously leaving a space between the Attach elements. If then either the rotor, or - the set of guide vanes is axially displaceable in order to change the axial length of the free space, so can an effect can be achieved which is somewhat similar to that of rotating the blades about their axes resembles; because the flow conditions in the liquid leaving the runner are be that of a forced or partially forced vortex, and these relationships will seek to change in the free space into that of a free vortex. The absolute The direction of flow of the liquid particles will therefore vary at different axial distances change from the rotor, and the axial length of the clearance can be adjusted so that the entry angle of the exit guide vanes almost with the absolute flow direction coincides.

Eine solche Anordnung ist in Abb.21 wiedergegeben, bei der die Einlaß- und Auslaßleitschaufeln in der gleichen Weise angeordnet sind wie in der Ausführung nach Abb. 15 bis i 8 (vgl. die übereinstimmenden Bezugsbuchstaben) mit der Ausnahme, daß größerer Abstand zwischen den Teilen vorlianden ist. Der Läufer ist aber in diesem Falle axial im Raum zwischen den beiden Leitschaufelsätzen aus der in ausgezogenen in die in punktierten Linien dargestellte Lage verschiebbar. Der Läufer ist vorzugsweise wieder ein Läufer nach der Type mit konstantem Umfluß und weist Schaufeln F an einer Nabe F1 auf einer Läuferwelle FZ auf; die Konstruktion ist identisch mit der des Läufers, der an Hand der Abb. 15 bis 18 beschrieben wurde.Such an arrangement is shown in Figure 21, in which the inlet and outlet guide vanes are arranged in the same manner as in the embodiment according to Fig. 15 to i 8 (see the matching reference letters) with the exception, that there is greater distance between the parts. But the runner is in in this case axially in the space between the two guide vane sets from the extended position can be moved into the position shown in dotted lines. The runner is preferred again a rotor of the constant flow type and has blades F on one Hub F1 on a rotor shaft FZ; the construction is identical to that of the Runner, which was described with reference to Figs. 15 to 18.

Die Anordnung nach Abb. 21 ist auch von Wichtigkeit, wenn der Läufer selbst nicht so ausgeführt wurde, daß er genau die Bedingungen des konstanten Umflusses schafft, oder wenn eine Annäherung an die Bedingungen des konstanten Umflusses mit einem richtigen Schraubenläufer durch Verwinden der Einlaßleitschaufeln erzielt ist. In einem solchen Falle werden die Fließverhältnisse beim Austritt der Flüssigkeit aus dem. L-iufer die eines Verbundwirbels- sein, der im besonderen von dem Gesetz abhängig ist, nach dem sich die Steigung im Läufer ändert, oder von dem Ausmaß der Verwindung der Einlaßleitschaufeln. Der allmähliche Übergang von -diesem teilweise erzwungenen Wirbel zu dem freien Wirbel bewirkt eine Veränderung der Beziehungen zwischen Umfluß und Halbmesser bei verschiedenen Axialabständen vom Läufer. Die absolute Fließrichtung der Flüssigkeitsteilchen wird sich gleichfalls ändern, und es wird auf diese Weise möglich -sein, eine Axiallänge für den Freiraum zwischen Läufer und Auslaßleitschaufeln derart zu wählen, daß die Schaufeln einfache und zweckmäßige Konstruktionen ohne irgendwelchen beträchtlichen Verlust an Wirkungsgrad erhalten können.The arrangement according to Fig. 21 is also important when the runner itself was not carried out in such a way that it exactly met the conditions of constant circulation creates, or when approximating the conditions of constant flow with a proper helical rotor achieved by twisting the inlet guide vanes is. In such a case, the flow conditions at the exit of the liquid from the. L-iufer the one Composite vortex being that in particular depends on the law according to which the slope in the runner changes, or on the amount of twist in the inlet guide vanes. The gradual transition from -This partially forced vortex to the free vortex causes a change the relationships between flow and radius at different axial distances from the runner. The absolute flow direction of the liquid particles will also change change, and it will be possible in this way, an axial length for the clearance to choose between rotor and outlet guide vanes in such a way that the vanes are simple and functional designs without any significant loss of efficiency can get.

Die Konstruktionen nach Abb. 15 bis 21 sind insbesondere unter Bezug auf ihre Verwendung als Axialkreiselpumpen beschrieben. Die Konstruktionen können aber auch für Axialturbinen verwendet werden, wenn schon hierfür im allgemeinen eine gewisse Abänderung erwünscht ist.The constructions according to Fig. 15 to 21 are in particular with reference described on their use as axial centrifugal pumps. The constructions can but can also be used for axial turbines, if already for this in general some modification is desired.

Betrachtet man zuerst die einfache Anordnung nach Abb. 15 bis 18, bei der ein Läufer der Type konstanten Umflusses zwischen zwei Sätzen von festen Leitschaufeln angebracht ist, die koaxial damit sind und in seiner Nähe liegen, so wirken die Einlaßleitschaufeln für die Turbine (die die Auslaßleitschaufeln D für die Pumpe waren) derart, daß sie der in den Läufer eintretenden Flüssigkeit einen Umfluß erteilen. Die Flüssigkeit wirkt auf die Schaufeln B des Läufers und veranlaßt ihre Drehung, wobei die Umflüßenergie der Flüssigkeit in Drehmomentenergie in der Läuferwelle B2 verwandelt wird. Würde unter den Verhältnissen des idealen theoretischen Wirkungsgrades gearbeitet, so würde die gesamte Umflußenergie aus der Flüssigkeit entzogen und in Drehmoment verwandelt werden, und wenn die Flüssigkeit den Läufer v erläßt, würde ihre absolute Fließrichtung axial sein. Man sieht, daß die Auslaßleitschaufeln (die die Einlaßleitschaufeln C für die Pumpe darstellten) dann unnötig werden würden und wegbleiben könnten. In Fällen aber, in denen eine beachtliche Umflußkomponente in der den Läufer verlassenden Flüssigkeit verbleibt, kann die Anordnung von Leitschaufeln an der Auslaßseite erwünscht sein, um die Möglichkeit der Bildung eines Luftkernes zu vermindern und eine Verzögerung des Austritts durch spiraliges Fließen zu vermeiden. Diese Leitschaufeln würden, wenn angrenzend an den Läufer angeordnet, dem Läufer zunächstliegende Kanten aufweisen, die etwas der Drehrichtung des Läufers entgegengekehrt sind (statt in Drehrichtung, wie es bei einer Pumpe der -Fall- isst); um Y-#Tirbelverluste zu verhüten.If we first consider the simple arrangement according to Fig. 15 to 18, in which a rotor of the type constant flow between two sets of fixed Guide vanes are attached which are coaxial therewith and are in its vicinity, this is how the inlet guide vanes for the turbine (which form the outlet guide vanes D for the pump) in such a way that they prevent the liquid entering the rotor give a flow around. The liquid acts on the blades B of the rotor and causes its rotation, the circulating energy of the liquid in torque energy is transformed in the rotor shaft B2. Would under the circumstances of the ideal theoretical efficiency worked, then the entire bypass energy would be from withdrawn from the fluid and converted into torque, and when the fluid leaves the rotor v, its absolute flow direction would be axial. One can see that the outlet guide vanes (which represented the inlet guide vanes C for the pump) then would become unnecessary and could stay away. But in cases where a considerable flow component remains in the liquid leaving the rotor, the arrangement of guide vanes on the outlet side may be desirable in order to reduce the possibility to reduce the formation of an air core and to delay the exit avoid spiral flow. These vanes would if adjacent to arranged the runner, the runner have adjacent edges that are somewhat of the Direction of rotation of the rotor are opposite (instead of in the direction of rotation, as is the case with a pump that -fall- eats); to prevent Y- # Tirbelverluste.

Die Erwägungen, die bezüglich der Neigung der Kanten der Einlaßschaufeln bei Angrenzen an den Läufer einer Turbine gelten, sind genau die gleichen wie die, die in bezug auf die Auslaßleitschaufeln einer Pumpe angewendet wurden. Wenn somit ein Läufer konstanten Umflusses Anwendung findet, so sollten die Einlaßleitschaufelkanten von Fuß bis Spitze eine konstante Neigung aufweisen, um eine konstante absolute Fließrichtung der in den Läufer eintretenden Flüssigkeit mitzuteilen. Wie bei einer Pumpe wird auch hier die wirkliche Neigung der Leitschaufeln theoretisch richtig nur für eine bestimmte Kombination von Druckhöhe und Menge für jeden Wert der Umdrehungsgeschwindigkeit des Läufers sein, und die beispielsweise an Hand der Abb. 1g und 2o gegebene Ausführungsart, bei der die Leitschaufeln E um ihre Längsacbsen drehbar angeordnet sind, ist von besonderem Wert bei einer Turbine, was keiner weiteren Erläuterung bedarf.The considerations related to the slope of the edges of the inlet vanes apply in the case of adjoining the rotor of a turbine, are exactly the same as those, which have been applied to the outlet guide vanes of a pump. If so a constant flow rotor is used, the inlet guide vane edges should be have a constant slope from foot to tip to a constant absolute To communicate the direction of flow of the liquid entering the rotor. Like one Pump, the actual inclination of the guide vanes is theoretically correct here too only for a certain combination of pressure height and quantity for each value of the rotational speed of the runner, and the type of execution given, for example, on the basis of Figs. 1g and 2o, in which the guide vanes E are arranged to be rotatable about their longitudinal axes, is from special value for a turbine, which needs no further explanation.

Auch bei einer Turbine ist eine gewisse Abweichung von der Bedingung des konstanten Umflusses bei der Entwurfsverteilung der Steigung über den Läufer zulässig; das Zusammenwirken zwischen Läufer und angrenzenden Leitschaufeln mit dem Ziel, sich einem konstanten Umfluß anzunähern, wie es für die Pumpe beschrieben wurde, ist für die Turbine von geringer praktischer Bedeutung.There is also a certain deviation from the condition for a turbine the constant flow around the design distribution of the slope over the rotor permissible; the interaction between the rotor and the adjacent guide vanes the goal of approaching a constant bypass as described for the pump is of little practical importance for the turbine.

Die Anordnung nach Abb. 21, bei der ein Freiraum konstanter oder veränderlicher axialer Länge zwischen Läufer und Einlaßleitschaufeln der Pumpe vorhanden ist, hat erhebliche Bedeutung für die Anwendung bei einer Turbine. Hierbei gibt die Anordnung eines einstellbaren Freiraumes eine 'ziemlich beträchtliche Freiheit bezüglich der Gestalt der Einlaßschaufeln (das sind die Pumpenauslaßschaufeln) und in der Verteilung der Steigung in den Läuferschaufeln, weil bei einer Einstellung des Freiraumes und entsprechender Veränderung in der Regelung der absoluten Fließrichtung die Ein=wirkung von Veränderungen im Entwurf im hohen Maße ausgeglichen werden kann.The arrangement according to Fig. 21, in which a free space is constant or variable axial length between the rotor and inlet guide vanes of the pump is present significant importance for the application in a turbine. Here is the arrangement an adjustable clearance a 'fairly considerable freedom with respect to the Shape of the inlet blades (i.e. the pump outlet blades) and in the distribution the pitch in the rotor blades, because with an adjustment of the free space and corresponding change in the regulation of the absolute flow direction can be largely compensated for by changes in the design.

Diese Betrachtung führt zu einer wichtigen weiteren Anordnung von hydraulischen Maschinen gemäß der Erfindung. Diese Ausführung, für die Beispiele in den Abb. 22 bis 24 wiedergegeben sind, hat besondere Bedeutung für eine Turbine und wird deshalb unter Bezug auf diese beschrieben werden; sie kann aber auch mit Vorteil in gewissen Fällen für Axialpumpen Verwendung finden.This consideration leads to an important further arrangement of hydraulic machines according to the invention. This execution, for the examples are shown in Figs. 22 to 24, has special significance for a turbine and will therefore be described with reference to them; but she can also with Advantage in certain cases for axial pumps use.

Bei der Anordnung nach Abb.22 ist der Schrauhenläufer, vier für konstanten Umfluß entworfen ist und Schaufeln K an einer Nabe KI trägt, die auf der Läuferwelle I@2 sitzt, in einem senkrecht angeordneten, in Abwärtsrichtung durchflossenen zylindrischen Gehäuse.G angeordnet. Der Einfluß zur Oberseite des Gehäuses ist wagerecht angeordnet. Er kann entweder durch eine Reihe entsprechend angeordneter Durchlässe oder durch einen ringsumlaufenden Durchlaß zwischen einem Flansch GI an der Oberseite des Gehäuses und einer Deckplatte G2 an einer festen Nabe oder Lagerstelle G$ erfolgen, durch die die Läuferwelle K2 hindurchgeht; der Flansch Gl- und die Platte G2 sind durch Bolzen G4 verbunden. Der wagerechte Einfluß wird durch eine Reihe um vertikale Zapfen drehbarer Schaufeln H gesteuert, die als ausbalancierte Flügel ausgebildet sind (wie sie gewöhnlich bei Wasserturbinen mit einwärts und abwärts gerichtetem Einlauf angewendet werden). Die Bolzen G4 können als Drehachsen für die Schaufeln dienen.In the arrangement according to Fig. 22, the helical rotor, four designed for constant flow and carrying blades K on a hub KI, which sits on the rotor shaft I @ 2, is arranged in a vertically arranged cylindrical housing.G through which there is flow in the downward direction. The influence to the top of the housing is arranged horizontally. It can take place either through a series of appropriately arranged passages or through a circumferential passage between a flange GI on the upper side of the housing and a cover plate G2 on a fixed hub or bearing point G $ through which the rotor shaft K2 passes; the flange Gl- and the plate G2 are connected by bolts G4. The horizontal influence is controlled by a series of vanes H, rotatable about vertical pins, which are designed as balanced blades (such as are commonly used in water turbines with inward and downward inlet). The bolts G4 can serve as axes of rotation for the blades.

Zahl und Größe der Schaufeln H, die in einem Ring konzentrisch zur L<uferachse angeordnet sind, sind vorteilhaft so, daß bei Drehung aller Schaufeln derart, daß sie ihre Breitseiten dem Flüssigkeitsstrom zuwenden, der Einlaß völlig abgeschlossen ist. Zweckmäßig sind Einrichtungen zur gleichzeitigen Drehung der Schaufeln um ihre Achsen vorgesehen. Abb.22 zeigt ä.ls Beispiel eine- zweckmäßige Anordnung, bei der ein Armkreuz J auf dem feststehenden Teil G3 drehbar ist und Schlitze J1 aufweist, in denen Zapfen J2 an den inneren Enden von Armen J3 gleiten können, die an den Schaufeln H angreifen. Wenn somit der Armstern J um einen kleinen Winkel entweder von Hand oder durch geeignete Steuergetriebe bewegt wird, drehen sich sämtliche Schaufeln H gleichzeitig, Lind der Einflußwinkel der Flüssigkeit in die Oberseite des den Strom nach unten leitenden Gehäuses wird entsprechend geändert. Statt der üblichen rechteckigen Umrißform können die Leitschaufeln H, wenn es erwünscht ist, auch schräge oder gekrümmte Kanten aufweisen, wie es beispielsweise in punktierten Linien bei Hl und H2 dargestellt ist.Number and size of the blades H, which are in a ring concentric to the Runner axis are arranged, are advantageous so that when rotating all blades in such a way that they turn their broad sides towards the flow of liquid, the inlet completely is completed. Devices for the simultaneous rotation of the Shovels provided around their axes. Fig. 22 shows an appropriate one as an example Arrangement in which a spider J is rotatable on the fixed part G3 and Has slots J1 in which pins J2 slide on the inner ends of arms J3 that attack the blades H. So if the arm star J by a small Angle is moved either by hand or by suitable control gear all the blades H are at the same time, and the angle of influence of the liquid in the top of the housing that conducts the current downwards is changed accordingly. Instead of the usual rectangular outline shape, the guide vanes H can, if so desired is, also have inclined or curved edges, as for example in dotted Lines at Hl and H2 is shown.

Die Leitschaufeln H teilen der Flüssigkeit einen Umfluß mit. Sie fließt in die Turbine ein unter der Einwirkung des Spiegelunterschiedes zwischen Oberwasser und Unterwasser der Maschine. Die Verhältnisse des Wirbels oder Umflusses, der anfänglich von den Leitschaufeln der einfließenden Flüssigkeit mitgeteilt wird, sind die eines erzwungenen Wirbels, bei dem die Umflußgeschwindigkeit proportional dem Halbmesser ist. Es tritt jedoch ein Abwärtsfluß ein, und die natürlichen Verhältnisse beim Abwärtswirbel sind die eines freien Wirbels, bei dem die Umfluß- oder Kreiselgeschwindigkeit umgekehrt proportional dem Halbmesser ist. Demnach wird eine allmähliche Umwandlung aus dem erzwungenen in den freien Wirbelfluß eintreten, und es wird ein mittlerer Verbundwirbelzustand vorhanden sein, der ziemlich genau dem des gewünschten konstanten Umflusses entspricht, während über einen ziemlich weiten Bereich hin die Verhältnisse sich nicht wesentlich von denen des konstanten Umflusses unterscheiden werden.The guide vanes H communicate a flow around the liquid. She flows into the turbine under the influence of the level difference between the upper water and underwater the machine. The proportions of the eddy or circulatory system that are initially communicated by the guide vanes of the inflowing liquid are those of one forced vortex, in which the flow velocity is proportional to the radius is. However, there is a downward flow, and the natural conditions at Downward vortices are those of a free vortex, in which the circulation or gyroscopic speed is inversely proportional to the radius. Accordingly, there will be a gradual transformation from the forced to the free vortex flow, and it becomes a medium one Composite vortex state which is pretty much that of the desired constant Flow around, while the ratios over a fairly wide range will not differ significantly from those of constant flow.

Wenn somit der Läufer in dem N iederflußgehäuse G an einer Stelle angeordnet ist, an der dieser Zwischenzustand besteht, so wird die Flüssigkeit dem Läufer annähernd unter den Verhältnissen des konstanten Umflusses zuströmen. Die Steigungsverteilung in der Läuferschaufel K ist zweckmäßig so, daß sie genau dem Gesetz entspricht, das die Beziehung zwischen Umfluß und Halbmesser an der gewählten Zwischenstufe zwischen erzwungenem und freiem Wirbel ausdrückt. Diese Beziehung kann bis zu einer ziemlich engen Annäherung an den Zustand des konstanten Wirbels gebracht werden; praktisch ergibt sich sehr geringe Einbuße im Wirkungsgrad, wenn der Läufer genau hierfür entworfen ist.Thus, if the rotor in the low flow housing G at one point is arranged at which this intermediate state exists, the liquid is dem Runners almost flow under the conditions of constant flow. the Pitch distribution in the rotor blade K is expedient so that it is exactly the Law corresponds to the relationship between circumference and radius at the chosen Expresses intermediate stage between forced and free vortex. This relationship can come up to a fairly close approximation of the state of constant vortex to be brought; in practice there is very little loss of efficiency if the runner is designed exactly for this.

Bei der Anordnung nach Abb.22 ist der Läufer in dem Niederflußgehäuse G in fester Stellung angeordnet. Es wird aber im allgemeinen vorzuziehen sein, den Läufer so anzubringen, daß diese Stellung in Axialrichtung einstellbar ist, um eine Anpassung an Veränderungen in der besten Wirkstellung herbeizuführen, die durch Druckhöhenveränderung, Zuflußmenge und Neigung der Einlaßleitschaufeln hervorgerufen werden. Eine solche Anordnung ist in Abb. 23 dargestellt, die gleichzeitig eine Abänderung in der Anordnung der Einlaßleitschaufeln wiedergibt.In the arrangement according to Fig.22, the rotor is in the low-flow housing G arranged in a fixed position. In general, however, it will be preferable to use the To mount rotor so that this position is adjustable in the axial direction to a Adjustment to bring about changes in the best working position that is carried out by Caused pressure head change, flow rate and inclination of the inlet guide vanes will. Such an arrangement is shown in Fig. 23, which is also a Shows change in the arrangement of the inlet guide vanes.

Bei dieser Ausführung nach Abb. 23 weist der Läufer Schaufeln L an einer Nabe L1 der Läuferwelle L= auf; er ist für die Verhältnisse des konstanten Umflusses oder annähernd konstanten Umflusses entworfen. Der Läufer kreist in einem zylindrischen Niederflußgehäuse M und ist darin axial aus der in ausgezogenen in die in punktierten Linien dargestellte Lage verstellbar. Der Einlauf erfolgt durch schräge Kanäle zwischen einem Flansch Ml am oberen Ende des Gehäuses M und einer glockenförmigen Deckplatte 1112 an einer festen Nabe oder Lagerstelle M3, durch die die Läuferwelle M2 hindurchgeht. Die Platte M2 ist am Flansch 11,11 durch Bolzen 1LV befestigt. Der Einlaß wird durch Schaufeln N (ausbalancierte Flügel) geregelt, die um die Bolzen M4 drehbar sind. Diese sind so angeordnet, daß die Drehachsen der Schaufeln N auf einer Kegelfläche liegen, deren Achse mit der Läuferachse zusammenfällt. Die Wirkung dieser Abänderung der Leitschaufelanordnung besteht in einer Veränderung der Verhältnisse des Wirbelflusses in der Flüssigkeit an der Oberseite der Einlauföffnung und in der Möglichkeit einer früheren und engeren Annäherung an die Verhältnisse des konstanten Umflusses im oberen Ende des Niederflußgehäuses. Offenbar können auch hier die Schaufelräder in der Weise geformt werden, wie es bei Hl, H2 der Abb.22 gezeigt wurde, um die Strömungsverhältnisse im oberen Ende des Niederflußgehäuses zu beeinflussen. Die -Neigung des Einflußkanals und der Schaufelachsen kann nach Maßgabe der Anforderungen besonderer Ausführungen geändert werden. Die Grenze liegt zwischen den beiden äußersten Stellen nach Abb.22 mit wagrechten und nach Abb. ig mit senkrechtem Einlauf.In this version according to Fig. 23, the rotor directs blades L. a hub L1 of the rotor shaft L = on; it is by the standards of the constant Runaround or approximately constant runaround. The runner circles in one cylindrical low-flow housing M and is axially in it from the solid in in the position shown in dotted lines adjustable. The enema takes place through inclined channels between a flange Ml at the upper end of the housing M and a bell-shaped cover plate 1112 on a fixed hub or bearing M3, through which the rotor shaft M2 passes through. The plate M2 is on the flange 11,11 by bolts 1LV attached. The inlet is regulated by blades N (balanced blades), which can be rotated around the bolts M4. These are arranged so that the axes of rotation the The blades N lie on a conical surface, the axis of which coincides with the rotor axis. The effect of this change in the vane arrangement is a change the ratios of the vortex flow in the liquid at the top of the inlet opening and in the possibility of an earlier and closer approach to the circumstances of constant flow in the upper end of the low flow housing. Apparently you can Here, too, the paddle wheels are shaped in the way as it is in Hl, H2 in Fig. 22 was shown to the flow conditions in the upper end of the low-flow housing to influence. The inclination of the inflow channel and the blade axes can after May be changed in accordance with the requirements of special designs. The limit is there between the two outermost points according to Fig. 22 with horizontal and according to Fig. ig with vertical inlet.

Die Anwendung schräg angeordneter Einlaßschaufeln hat den praktischen Vorteil, zu ermöglichen, daß die Regelung des Einlaufs und Wirbels (durch Drehung der Schaufeln um ihre Achsen) in zweckmäßiger Weise durch ein einfaches Aufsatzstück geringen Durchmessers herbeigeführt werden kann, das konzentrisch zur Läuferachse angeordnet ist. Im Beispiel besitzt jede Schaufel N nahe einem Ende einen kleinen Fortsatz NI, der in einen Schlitz N2 einer Scheibe N3 faßt, die drehbar auf der festen Nabe 1113 sitzt.The use of inclined inlet vanes is practical Advantage of being able to regulate the inlet and vortex (by rotation the blades around their axes) in an expedient manner by a simple attachment piece small diameter can be brought about that is concentric to the rotor axis is arranged. In the example, each blade N has a small one near one end Extension NI, which holds in a slot N2 of a disk N3, which is rotatable on the fixed hub 1113 is seated.

Wenn eine der Anordnungen nach Abb. 22 oder 23 als Turbine benutzt wird, so wird es im allgemeinen unnötig sein, Auslaßleitschaufein vorzusehen. Finden sie jedoch Anwendung, so kann man sie entweder als feste Leitschaufeln oder als einstellbare Flügelschaufeln in einem schrägen oder wagrechten Ausflußkanal anbringen. Statt dessen können sie auch gleichzeitig mit dem Läufer in dessen Nähe angebracht werden, ähnlich wie es an Hand der Abb. 15 bis 21 beschrieben wurde. Die Anordnungen nach Abb. 22 und 23 sind auch für Pumpen verwendbar; in diesem Falle wird aber die Anordnung von Leitschaufeln an der Einlaßseite allgemein notwendig sein.If one of the arrangements according to Fig. 22 or 23 is used as a turbine becomes, it will generally be unnecessary to provide exhaust guide vanes. Find However, if they are used, they can be used either as fixed guide vanes or as Attach adjustable blades in an inclined or horizontal discharge channel. Instead, they can also be placed near the runner at the same time similar to that described with reference to Figs. 15 to 21. The orders according to Fig. 22 and 23 can also be used for pumps; in this case, however, the Arrangement of guide vanes on the inlet side may be generally necessary.

Die Ausführung, bei der einstellbare ausbalancierte Schaufeln in konvergierenden oder divergierenden Ringkanälen zu beiden Seiten des Läufers angebracht sind, gibt eine zweckmäßige und praktische Konstruktion für eine umkehrbare Pumpe, weil sowohl Einlaß- wie Auslaßverhältnisse in beiden Fließrichtungen leicht durch einfache äußere Einrichtungen steuerbar sind, die auf die Leitschaufeln wirken. Eine solche Anordnung ist in Abb. 24 wiedergegeben. Sie weist einen Läufer der Bauart mit konstantem Umfluß auf, der auf einer Welle 011 sich in einem zylindrischen Gehäuse P zu drehen vermag, das am oberen und unteren Ende Flanschen P1 und P2 aufweist. Zwei Sätze ausgeglichener Flügelschaufeln O und R sind zwischen diesen Flanschen P1, P2 und feststehenden Endstücken P3, P4 angebracht und regeln Zufluß und Abfluß für das Gehäuse P. Die feststehenden Teile werden durch Bolzen P5 zusammengehalten, die abwechselnd mit den Drehzapfen für die Schaufeln O, R angeordnet sind. Die Schaufeln Ö des unteren Satzes sitzen auf Spindeln Q1, die bis zum oberen Ende zur Maschine hindurchragen, wo sie mittels eines geeigneten Antriebsstückes, wie beispielsweise in Abb. 22 wiedergegeben, gedreht werden können. Gleicherweise sitzen die Schaufeln R auf Hülsen R1, die die Spindein Q1 umschließen und die gleichfalls durch ein Antriebsstück am oberen Ende der Maschine verstellt werden können. Die ganze Maschine ist vorzugsweise symmetrisch zu einer wagrechten Mittelebene angeordnet, so daß sich für den Fluß in Richtung von unten nach oben ähnliche Verhältnisse ergeben wie für den Abwärtsfluß.The version in which adjustable, balanced blades in converging or diverging ring channels are attached to both sides of the rotor a functional and practical design for a reversible pump because both Inlet as well as outlet conditions in both directions of flow easily through simple external Devices are controllable that act on the guide vanes. Such an arrangement is shown in Fig. 24. It has a rotor of the constant flow type which is able to rotate on a shaft 011 in a cylindrical housing P, which has flanges P1 and P2 at the top and bottom. Two sets more balanced Blade blades O and R are fixed between these flanges P1, P2 and End pieces P3, P4 attached and regulate inflow and outflow for the housing P. The fixed parts are held together by bolts P5, which alternate with the pivot pins for the blades O, R are arranged. The shovels Ö of the lower Set sit on spindles Q1, which protrude to the top of the machine, where it is shown by means of a suitable drive piece, for example in Fig. 22, can be rotated. Likewise, the blades R sit on sleeves R1, which the Enclose spindle Q1 and also with a drive piece at the upper end the machine can be adjusted. The whole machine is preferably symmetrical arranged to a horizontal central plane, so that for the river in the direction from bottom to top there are similar conditions as for the downward flow.

Bei den Ausführungen nach Abb.22 bis 24 kann es bisweilen angebracht sein, feste Leitschaufeln statt der ausgeglichenen Flügelschaufeln anzuordnen, und-eine ähnliche Wirkung kann auch dadurch erzielt werden, daß der Einlaß (bei einer Turbine) bzw. der Auslaß (bei einer Pumpe) in Gestalt einer Reihe von tangential angeordneten Kanälen oder eines einzelnen Spiralkanals mit oder ohne Führungsschaufeln vorgesehen ist. Eine derartige Anordnung ist in Abb. 25 dargestellt, die im besonderen mehr für die Anwendung als Pumpe gedacht, jedoch auch für eine Turbine anwendbar ist.In the case of the versions according to Figures 22 to 24, it may sometimes be appropriate be to arrange fixed vanes instead of the balanced vanes, and one A similar effect can also be achieved if the inlet (in the case of a turbine) or the outlet (in the case of a pump) in the form of a series of tangentially arranged Channels or a single spiral channel provided with or without guide vanes is. Such an arrangement is shown in Fig. 25, and more in particular intended for use as a pump, but can also be used for a turbine.

Bei dieser Anordnung ist der Läufer S konstanten Umflusses auf einer Welle S1 angrenzend an feststehende Einlaßleitschaufeln S2 und über diesen in einem Gehäuse S3 angeordnet, das an seinem oberen Ende in einem Schneckenaustrittskanal S4 endigt, dessen Gestalt derart ist. daß Auslaßleitschaufeln unnötig werden.In this arrangement, the rotor S is on a constant flow Shaft S1 adjacent to stationary inlet guide vanes S2 and above them in one Housing S3 arranged, which at its upper end in a screw outlet channel S4 ends, the shape of which is such. that outlet guide vanes become unnecessary.

Bisweilen, und zwar für Pumpen wie für Turbinen, können die Arbeitsverhältnisse die Anwendung von zwei oder mehr Läufern in Reihe auf der gleichen Welle statt eines einzelnen Läufers verlangen. Eine Anordnung finit zwei Läufern ist beispielsweise in Abb.25 veranschaulicht. Hier sind die beiden Läufer T und TI- von der Type mit konstantem Umfluß. Sie sitzen auf einer Welle T2 drehbar in einem feststehenden Gehäuse T°. Sätze von Leitschaufeln T4, T @, T6 wechseln mit den Läufern ab, so daß also der mittlere Satz T2; gleichzeitig als Einlaßschaufelsatz für den einen Läufer und als Auslaßschäufelsatz für den anderen Läufer -wirkt. -lach der Zeichnung sind die Schaufeln T@ bis T' im Gehäuse angrenzend an die Läufer befestigt. Es ergibt sich aber nach dem Vorangegangenen, daß bestimmte Leitschaufeln auch um Längsachsen wie bei der Anordnung nach Abb. i9 drehbar sein können oder daß die Endschaufelsätze T4, T' im Abstand von den Läufern angebracht und als ausbalancierte Flügelschaufeln gestaltet sein können, wie an Hand der Abb. 22 bis 2,4 beschrieben.Sometimes, for pumps as well as for turbines, the working conditions may require the use of two or more rotors in series on the same shaft instead of a single rotor. An arrangement of finite two rotors is illustrated in Figure 25, for example. Here the two rotors T and TI- are of the type with constant flow. They are rotatably seated on a shaft T2 in a fixed housing T °. Sets of guide vanes T4, T @, T6 alternate with the rotors, so that the middle set T2; acts simultaneously as an inlet blade set for one rotor and as an outlet blade set for the other rotor. According to the drawing, the blades T @ to T 'are fastened in the housing adjacent to the rotor. However, it follows from the foregoing that certain guide vanes can also be rotatable about longitudinal axes, as in the arrangement according to Fig. 19, or that the end vane sets T4, T 'can be attached at a distance from the runners and designed as balanced vane vanes, as if by hand the Fig. 22 to 2.4 described.

Bei einer weiteren Anordnung -(Abb.27), die in manchen Ausführungen sowohl für Pumpen wie für Turbinen oder für ähnliche hvdraulische Maschinen mit Axialdurchfluß vorteilhaft verwendbar sein kann, sind zwei Läufer U, Z,Tl konstantenUmflusses angrenzend auf koaxialen Wellen U2, U3 angebracht, die durch Zahngetriebe oder in sonstiger Weise derart verbunden sind, daß sie entgegengesetzt kreisen. Dabei hat dann der eine Läufer rechtsgängige und der andere linksgängige Schaufeln. Bei dieser Anordnung kann man Leitschaufeln U4 an der Pumpeneinlaß- (oder Turbinenäuslaß-) Seite anwenden; gemeinhin wird es aber umnötig sein, Leitschaufeln an der Pumpenauslaß- (oder Turbineneinlaß-) Seite anzubringen, weil der zweite Läufer U1 selbst die Tätigkeit derartiger Leitschaufeln ausübt. Wenn die beiden Läufer im wesentlichen identisch sind (abgesehen von der Umkehr der Schaufelrichtung und etwaiger Beerücksichtigung hydraulischer Verluste), -ird der Umfluß, der durch einen Läufer mitgeteilt wird, genau durch den zweiten Läufer herausgenommen werden. Haben die beiden Läufer wesentlich verschiedene Steigung, so kann die verlangte Umflußkompensation immer noch erzielt werden, indem man das Getriebe zwischen den beiden Wellen so bewegt, daß die verlangten relativen Geschwindigkeiten der Umdrehung eintreten. Ein Vorteil dieser Anordnung ist, daß der zweite Läufer in richtiger Weise die Funktion der Leitschaufeln unter allen Fließverhältnissen erfüllt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß einem gegebenen Läuferdurchmesser und einer gegebenen Umdrehungsgesch,ivindigkeit größere Energie und Druckhöhe zugeteilt werden können. Man sieht, daß bei Weglassen des Getriebes zwischen den beiden Wellen die Anordnung als hydraulisches Kraftübertragungsgetriebe benutzt werden kann, w=obei der eine der Läufer, z. B. U, der mit der treibenden Welle U2 verbunden ist, als Pumpe wirkt, während der zweite Läufer als Turbine arbeitet.In another arrangement - (Fig.27), which in some versions both for pumps and for turbines or for similar hvdraulic machines Axial flow can be used advantageously, are two rotors U, Z, Tl of constant flow mounted adjacent to coaxial shafts U2, U3, which are driven by toothed gears or in otherwise connected in such a way that they revolve in opposite directions. Has then the one rotor right-hand and the other left-hand blades. At this The arrangement can be guide vanes U4 at the pump inlet (or turbine outlet) Apply page; in general, however, it will not be necessary to attach guide vanes to the pump outlet (or turbine inlet) side, because the second runner U1 itself does the work exerts such guide vanes. When the two runners are essentially identical are (apart from the reversal of the blade direction and any consideration hydraulic losses), -will the flow that is communicated by a rotor, can be removed precisely by the second runner. Do the two runners essential different slope, the required flow compensation can still be achieved by moving the gearbox between the two shafts in such a way that the required relative speeds of rotation occur. An advantage of this arrangement is that the second rotor is properly subordinate to the function of the guide vanes met all flow conditions. Another advantage is that a given Rotor diameter and a given speed of rotation, greater energy and pressure height can be allocated. You can see that if the gearbox is omitted the arrangement as a hydraulic power transmission gear between the two shafts can be used, w = obei one of the runners, e.g. B. U, the one with the driving Shaft U2 is connected, acts as a pump, while the second runner works as a turbine.

In allen beschriebenen Anordnungen kann der Läufer sich- baulich in mannigfaltiger Weise verändern,. sofern er der Bedingung des konstanten oder annähernd konstanten Umflusse5.entspricht. , .afi@b, p@ bis 3p_ zeigen verschiedene-Ausführungsformen für den Läufer beispielsweise; die eingezeichneten Pfeile bedeuten die Umlaufrichtung bei der Verwendung der Pumpe. So zeigen- Abb. 28 und 29 einen Läufer mit zwei Radialkanten aufweisenden Schaufeln V zwischen einer zylindrischen Nabe V' und einem zylindrischen Mantel V2. Abb. 30 zeigt einen ähnlich ummantelten Läufer mit drei Schaufeln V3 und sichelförmig gestalteten Rändern. Andere Gestaltungen für Mantel und Nabe (beispielsweise kegelig oder gekrümmt, wie es für den Mantel durch die punktierten Linien V4- und VI, in Abb. 29 angegeben ist) können, wo es angebracht erscheint, Verwendung finden.In all of the arrangements described, the runner can change structurally in a variety of ways. provided that it corresponds to the condition of constant or approximately constant flow. , .afi @ b, p @ to 3p_ show different embodiments for the runner for example; the arrows shown indicate the direction of rotation when using the pump. Thus, FIGS. 28 and 29 show a rotor with blades V having two radial edges between a cylindrical hub V 'and a cylindrical casing V2. Fig. 30 shows a similarly sheathed rotor with three blades V3 and crescent-shaped edges. Other shell and hub designs (for example, tapered or curved, as indicated for the shell by the dotted lines V4- and VI, in Fig. 29) may be used where appropriate.

-1bb. 31 und 32 geben zwei offene Läufer mit vier bzw. fünf Schaufeln VO bzw. V7 wieder. In einem Falle sind beide Schaufelkanten tangential angeordnet. Im anderen Falle sind die nacheilenden Kanten tangential und die voreilenden Kanten teils tangential, teils sichelförmig. Es ist klar, daß die Anordnung der Schaufeln sich noch mannigfach modifizieren läßt, und daß Zahl der Schaufeln und auf ein;. quer zur Achse gelegte Ebene projizierte Schaufelfläche in bezug auf Verteilung und Gesamtscheibenfläche auf ein für die vorliegenden Arbeitsverhältnisse am besten geeignetes Maß gebracht werden können.-1bb. 31 and 32 give two open runners with four and five blades respectively VO or V7 again. In one case, both blade edges are arranged tangentially. Otherwise, the trailing edges are tangential and the leading edges partly tangential, partly sickle-shaped. It is clear that the arrangement of the blades can still be modified in many ways, and that number of blades and on one ;. plane transverse to the axis, projected blade area in relation to distribution and total disc area to be best for the current working conditions suitable measure can be brought.

Die Projektion der Schaufeln auf eine durch die Achse gelegte Ebene kann gerade, geneigte oder gekrümmte Schaufelkanten zeigen, und wenn die Richtung einer Kante als für die vorliegenden Arbeitsverhältnisse am besten geeignet festgelegt ist, so wird Schaufeltiefe und Begrenzung für die andere Kante durch die Steigung sowie durch die Verteilung der Projektion auf die Axialebene festgelegt.The projection of the blades on a plane laid through the axis can show straight, inclined or curved blade edges, and if the direction an edge as best suited for the current working conditions is, then the blade depth and limitation for the other edge are determined by the slope as well as determined by the distribution of the projection on the axial plane.

Zylinderschnitte durch die Schaufeln, bei irgendeinem Halbmesser geführt, können parallele Dicken, Linsenform, Stromlinienform oder sonst geeignete Gestalt" je nach den Arbeitsverhältnissen aufweisen. Die Schaufelkanten können gerundet sein.Cylindrical cuts through the blades, made at any radius, can have parallel thicknesses, lens shapes, streamlines or any other suitable shape " depending on the employment relationship. The blade edges can be rounded.

Die bezüglich der baulichen Einzelheiten aufgestellten Betrachtungen für die Läuferschaufeln gelten auch für die Leitschaufeln.The considerations made with regard to the structural details for the rotor blades also apply to the guide blades.

Es können mannigfache Gehäuseformen Anwendung finden, wie sie am besten den baulichen Besonderheiten der Turbinen und Pumpen entsprechen, die Läufer aufweisen, die für die Bedingungen des annähernd konstanten Umflusses bestimmt sind, und die Maschinenachsen können -senkrecht, wagerecht oder geneigt angeordnet sein, wie es den Arbeitsbedingungen am besten entspricht.A variety of housing shapes can be used as best correspond to the structural features of the turbines and pumps that have rotors, which are intended for the conditions of the approximately constant flow, and which Machine axes can be arranged vertically, horizontally or inclined, like it best suits the working conditions.

Die Innenbegrenzungen der Gehäuse müssen so sein, _daß plötzliche Wechsel in Allgeineinrichtung und Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes vermieden. und'Reibüngs- und Wirbelverluste auf ein praktisches Mindestmaß herabgesetzt werden.The inner boundaries of the housing must be such that sudden Change in general equipment and speed of the liquid flow avoided. and'Reibüngs- and Vortex losses to a practical minimum be reduced.

Außer der Radialveränderung der Steigung zwecks Erzielung der Wirkung des konstanten Umflusses oder einer Annäherung an diesen können die Läuferschaufeln eine Steigungsveränderung in Axialrichtung aufweisen, ohne daß dadurch- die Bedingung beeinträchtigt wird, daß die der Flüssigkeit mitgeteilte Umflußgeschwindigkeit bei allen Halbmessern annähernd die gleiche ist.Except for the radial change of the slope in order to achieve the effect the constant flow around or an approach to this can be the rotor blades have a change in slope in the axial direction without thereby the condition What is affected is that the flow rate communicated to the liquid at is approximately the same for all radii.

Offenbar sind die verschiedenen Konstruktionen und Anordnungen, die eingehender beschrieben worden sind, lediglich beispielsweise behandelt, und es sind Abweichungen möglich, ohne daß damit der Erfindungsbereich verlassen wird.Apparently the various constructions and arrangements are the have been described in more detail, treated by way of example only, and it deviations are possible without departing from the scope of the invention.

Ferner ist die Erfindung zwar im besonderen in bezug auf ihre Anwendung für Axialpumpen und Turbinen beschrieben, ist aber auch anwendbar auf andere Typen von hydraulischen Maschinen mit Axialfluß, z. B. für Schraubenpropeller, in welchem Fall der Schraubenläufer entweder allein oder in Verbindung mit Leitschaufeln Verwendung finden kann. _Furthermore, while the invention is particular with respect to its application for axial pumps and turbines, but is also applicable to other types of hydraulic machines with axial flow, e.g. B. for screw propellers, in which In the case of screw rotors, use either alone or in conjunction with guide vanes Can be found. _

Claims

l ATENT ANTICIPATION: i. Hydraulic machine with axial flow, an impeller provided with vanes alone or in conjunction with guide vanes on one or both sides of the impeller, characterized by such Blade design that the tangential component of the absolute speed of the Liquid when passing through the impeller for all radiuses approximately the same is.

2. Machine according to claim i, characterized in that - the pitch of the impeller blades at a distance r from the rotor axis is essentially proportional to the value where c is a constant.

3. Axial pump according to claim i with guide vanes before the inlet into the impeller, characterized by such a design of the guide vanes to cooperate with the pitch distribution of the impeller blades that at the Exit point from the impeller is the tangential component of the absolute speed the liquid is essentially the same for all radiuses.

4. Axial pump according to claim 3, characterized by such a design of the guide vanes to cooperate with the pitch distribution of the impeller blades that at the Exit point of the impeller, the absolute direction of flow for all radiuses is essentially the same.

5. Machine according to claims i to 4, characterized in that that in order to ensure the approximately equal tangential component of the absolute Speed on all radii is the axial distance between the impeller and a set of guide vanes arranged on one side coaxially to it (outlet side the pump or inlet side of the turbine) is variable.