KRALJEVINA SRBA, HRVATA I SLOVENACA
UPRAVA ZA ZAŠTITU
K LAS.V 88 (I)
PATENTNI SPIS BR. 1340.
Dr. techn. Viktor Kaplan, Brno, Čehoslovačka.
Tekuće kolo za brzotekuće turbine na vodi.
Prijava od 30, marta 1921.	Važi od 1. decembra 1923.
Pravo prvenstva od 11. jula 1917. (Austrija).
INDUSTRIJSKE SVOJINE IZD V M 1. OKTOBRA 1923.
Kod uobičajenih načina gradnje brzookret-nih turbina na vodi često nastupa slučaj, da se kod jednako ostajućeg okretnog momenta nikakav jednoznačajno odredjeni broj okretaja turbine ne pojavljuje. Tako na pr. može se ostvariti jednaki okretni momenat pod inače jednakim prilikama kod dva ili više brojeva okretaja tekućeg kola, k ji se medju-sobno znatno razlikuju već prema tome dali je ovaj momenat postignut sa opterećenjem ili rasterećenjem turbine. Ova pojava pripisuje se kolebajućira stanjima strujanja u turbini, koja su izvelena time, da oblik i uzajamno uredjenje površina lopata ne odgovaraju predpostavkama, koje su nužne za jed-nakoostajuće strujanje. Ovakva kolebajuća strujanja izazivaju u praktičnom premetu vel.ke neprobitačnosti, jer radna mašina pokretana sa turbinom zahteva jedan stalan broj okretaja. K tome dolaze još poteškoće u reguli-sanju takvik turbina i brze promene stepena delovanja, neizbežne u svakom kolebajućem toku strujanja.
Pronalazak rešava zadaću i odstranjuje opisane neprobitačnosti. S obzirom na to biće pre svega uklonjen do sada uobičajen radialni ili približno radialni prilaz tekućeg kola i njegovo kod brzoteča uobičajeno proširenje tekućeg kola, jer oboje pogoduje stvaranju kolebajućih pojava strujanja. Lopate tekućeg kola biće naredjane mnogo više okomito ili nagnuto na vreteno tekućeg kola, usled čega u glavnom u savezu sa cilindrički tekućim
površinama struje biće postignut s jedne strane u bitnosti aksijalni prilaz i s druge strane biće zaprečeno svako prekomerno proširenje tekućeg kola. S pokušajima je ustanovljeno, da u glavnom delovi lopate, koji su blizu zida sisaće cevi zahtevajo naročitu zakonitost oblika i med.usobnog položaja profila lopata, da bi osigurali kod svih za poslovanje odredjenih brojeva okretaja jedno jednako ostajuće strujanje vode.
Fig. 1 pokazuje levu polovinu tekućeg kola turbine na vodi prema pronalasku i nacrtu. Kopate tekućeg kola S su po prilici okomito upravljene na vreteno teiućeg kola. Fig. 2 pokazuje u rezu sa površinom struje z—z dve susedne lopate, koje se nalaze u blizini zida sisaće cevi. U fig. 3 je opisano tekuće kolo sa lopatama, koje su koso naklonjene prema osovini tekućeg- kola i fig. 4 pokazuje dve susedne lopate u rezu sa površinom struje SS-
Za postignuće željene brzookretnosti ne sme srednji ulazni kut pm u fig. 2 i 4 relativnog strujanja vode biti velik. S druge strane nc sme biti Lakodje odnos izmedju dužine prolila lopata X i raspodele lopata t niti odviše velik niti odviše malen. Ako je on odviše velik, to mali uglovi pm ne mogu dati nikakav uspeh, jer gubici vodenih trenja su odviše veliki. Željena brzookretnost neće biti. radi
X
toga postignuti. Ako je odnos-—- odviše malen,
t
to će biti brzookretnost doduše velika, ali time
Din. 2
raste takodjer i opasnost nastupa kolebajočih
stanja strujanja. Kako povoljni odnos —tako i
takodje najpovoljnija vrednost od daju se svesti u jednostavni geometrijski odnos, čije ispunjenje ne osigurava samo željenu jedno-mjernost strujanja voda, nego takodjer pribavlja postignuće koje odgovara visokom broju okretaja.
Polazi li trajektorija n—n, kako se to vidi iz tig. 2 i 4, od ulazne tačke E prolila lopate okomito na liniju struje s—s, to seče ova samo jedan susedni profil, i to tako, da je tačka reza P položena unutar one trećine cele dužine prolila X, koja je izmerena od izlazne tačke A. Ovaj odnos treba da je ispunjen barem u jednoj ravnini struje, koja je susedna zidu sisaće cevi. Ako čvrstoća lopate popušta, to se preporučuje takodje, da se spoljni de-lovi lopate, dakle površine lopate, kojo sežu nešto od spoljnih krajeva lopate do površine struje Zj-z, (tig. 1), izvedu prema opisanom odnosu.
Opisane prednosti nisu naravno zavisne od jednog izvesnog dovodnog uredjenja vode k tekućem kolu. U izvedbenom primeru nije, kako se to razabire iz nacrtanih površina struje, predvidjeno odvraćanje vode pre ulaza u tekuće kolo. Izvedbeni primer prema fig. 3 ne pokazuje nikakvo takvo odvraćanje. Lopate tekućeg kola su tamo nagnu'e prema vretenu tekućeg kola, a da time nije uznemireno u bitnosti aksijalno nadodavanje kola. Takodjer je ovde pomoću fig. 4 pokazano, daje držan željeni geometriski odnos izmedju kuta |3m raspodele t i dužine profila X Pošto je u ovom izvedbenom primeru srednji ulazni kut ^m manji, nego u fig. 2, to ima takodje tekuće kolo, izradjeno prema fig. 4 višu brzo-okretnost i zato takodje veće gubitke trenja. Ali da bi se zato stepen delovanja takvog kola poboljšao, biče tačka reza P normalne trajektorije n—n sa susednim profilom potisnuta prema izlaznoj tačci A. Iz jednakili razloga preporučuje se, da se ne gleda na uobičajeno spoljno i unutarnje ugraničenje tekućeg kola, dakle da se lopate samo sa jednom odgovarajuće izradjenom glavčinom N čvrsto ili pokretno veže.
Kako tečaj linije struje već pokazuje nacr-
tan u tig. 2, nije u skladu kod takvih postavljanja lopata kola ulazni ugao lopata p sa srednjim ulaznim kutom pm. Isto vredi naravno takodjer i za izlazni kut 8 i 8m. Ovog je posledica, da odredjenje profila lopata mora uslediti prema trodimenzijonalnim gledištima, ako se traži dobar sklad računski pronadjenih vrednosti sa režultatima pokušaja.
Tekuće kolo, izradjeno prema pronalasku može se svugde onde primeniti, gdje će se pokraj odgovarajuće brzookretnosti položiti važnost i na jednakomernost strujanja vode, koje je zavisno od broja okretaja, množine vode i visine padanja. Naravno da ovakvo postavljanje lopata kola vrši nameravano delovanje samo kod turbina na vodi, jer se onde uglavnom radi o pretvaranju energije pritiska u spoljni radni podvig. Kod centrifugalnih šmrkova ili duvaljki, brodskih propelera i sličnog, gde se u glavnom radi o protivnom toku pretvaranja, ne može se naravno postići ovo delovanje. Tako ne treba nikakovo naročito obrazloženje, da se opisane prednosti mogu postići samo kod istovremenog iskori-šćavanja onih uredjenja, koja se žele za postignuće redovnog toka strujanja u turbinama pod svim okolnostima. Time pripada nadodavanje tekućeg kola pomoću odgovarajuće izra-djenog dovodnog uredjenja i odvadjanja vode pomoću sisaće cevi, koja u potrebnom slučaju omogućuje jedan odgovarajući „povratni dobitak sisaće cevi“. Tako isto treba, daje celo tekuće kolo za vreme radnje ispunjeno sa strujećom vodom.
PATENTNI ZAHTEV.
Tekuće kolo za brzookretne turbine na vodi u bitnosti sa aksijalnim prilazom, čije su lopate tekućeg kola okomito ili koso upravljene na osovinu tekućeg kola, naznačeno time, da je barem jedan u bikini zida cevi za sisanje vodjeni presek površine struje (z—z i y—-y u fig. 1 i 3) sa dve susedne lopate (6) takav, da trajektorija (n—n) povučena iz tačke (E), koja odgovara ulaznom bridu vode, okomito na liniju struje, šeće samo jedan susedni profil lopate i to u unutrašnjosti one trećine cele dužine lopate (X), koja je izmerena iz tačke (A) koja odgovara izlaznom bridu.
Adpatent broj /340.
J J •JVV-





/
A
•> a ' * ‘ V- 'i\