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Brockhaus Konversationslexikon

Autorenkollektiv, F. A. Brockhaus in Leipzig, Berlin und Wien, 14. Auflage, 1894-1896

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Turbinen

Wassers zum Turbinenrad unterscheidet man Achsialturbinen, bei denen das Wasser in der Richtung der Achse, und Radialturbinen, bei denen dasselbe in radialer Richtung durch die Turbinenschaufeln fließt. Außerdem unterscheidet man Vollturbinen und Partialturbinen, je nachdem der volle Kreisumfang oder nur ein Teil des Turbinenrades beaufschlagt wird. Bei allen neuern Turbinensystemen wird jede Stoßwirkung des Wassers vermieden. Als die einfachste Radialturbine kann das Segnersche Wasserrad oder Reaktionsrad (s. Tafel: Turbinen, Fig. 7) angesehen werden. Dasselbe ist ein auf vertikaler Welle A über X drehbarer Cylinder BC mit zwei seitlichen Röhrenabzweigungen G und F; das bei B durch das Gerinne K zufließende Wasser strömt bei den Öffnungen G und F der Seitenröhren aus und veranlaßt die Drehung der Maschine entgegengesetzt der Wasserausströmungsrichtung infolge der Reaktionswirkung des Wassers. Eine Verbesserung dieser einfachen Turbine ist diejenige von Whitelaw, auch die schottische Turbine genannt (Fig. 8). Bei derselben erfolgt die Wasserzuführung durch ein Rohr B in axialer Richtung von unten her, und das Wasser ergießt sich aus zwei bis drei S-förmig gebogenen Röhren A nach dem Abflußkanal, während die Röhren in entgegengesetzter Richtung ausweichen. Die erzeugte Umdrehungskraft wird von der bei C gelagerten vertikalen Welle beliebig abgeleitet.

Alle neuern T. erhalten für den Einlauf in das Turbinenrad besondere Leitschaufeln, die in den meisten Fällen in einem Ring je nach der Aufstellung und Art der Turbine seitlich um den Laufradkranz oder innerhalb desselben oder auch über demselben angeordnet sind. Das am meisten verbreitete System für radial beaufschlagte T. ist das von Fourneyron, welcher die erste rationell arbeitende Turbine 1827 verwendete. Das in einem Schacht zufließende Wasser tritt durch einen feststehenden Leitschaufelkranz in tangentialer Richtung in das Schaufelrad, drückt gegen die gekrümmten Schaufeln desselben und versetzt auf diese Weise das Rad und die Achse, auf der dasselbe sitzt, in Umdrehung. Bei der amerik. Radialturbine, System Leffel (Fig. 9), sind schwach S-förmig gewundene Leitschaufeln angeordnet, die nach der zufließenden Wassermenge von oben her durch eine Zahnradübersetzung verstellbar sind. Die Wasserzuführung erfolgt hier von außen, und das Laufrad dreht sich innerhalb des Leitrades. Tangentialräder nennt man solche Radialturbinen, welche nur an einer Stelle des äußern oder innern Umfangs vom Laufrad beaufschlagt werden; dieselben arbeiten vielfach auch mit horizontaler Achse und werden bei hohem Gefälle und kleinen variablen Wassermengen verwendet.

Die Hauptrepräsentanten der Achsialturbinen sind die der Systeme Henschel-Jonval und Girard. Erstere sind Reaktions-, letztere Aktionsturbinen. Bei hohem Gefälle werden die Henschel-Jonval-Turbinen oft einige Meter über dem Unterwasserspiegel aufgestellt, wie Fig. 14 zeigt, wo zwei T. nebeneinander arbeiten. Das durch ein Rohr von oben zuströmende Wasser wird durch einen Leitapparat mit nach unten zu gebogenen Schaufeln in das darunter liegende Laufrad geführt, dessen Schaufeln nach der entgegengesetzten Seite gekrümmt sind, so daß sie dem mit einer gewissen Pressung an ihnen hinfließenden Wasserstrahl ausweichen. An das Radgehäuse schließt sich ein luftdicht verschlossenes Abflußrohr an, das bis unter den Wasserspiegel reicht. Infolge dieser Anordnung wirkt die unter dem Laufrade stehende Wassersäule saugend, wodurch die unter der Unterkante des Turbinenlaufrades liegende Gefällhöhe bis zum Unterwasserspiegel noch ausgenutzt wird. Die Girardturbinen erhalten, wie die vorgenannten, entweder freien Zufluß von der Turbinenkammer, oder das Wasser wird, wie in Fig. 12, durch eine Rohrleitung zugeführt. Fig. 13 zeigt eine als Partialturbine gebaute Girardturbine; bei ihr wird nur ein Teil des Radkranzes beaufschlagt. Die Umdrehungsgeschwindigkeiten der T.sind wesentlich höher als die der Wasserräder im engern Sinne. Ihre Regulierung erfolgt auf die verschiedenste Weise. Vielfach wird ein mit Schlitzen versehener, außen verzahnter Ring über das Leitrad gelegt (Fig. 12), welcher durch ein zweites kleines Zahnrad von oben her verstellbar ist und die Leitradzellen mehr oder weniger verschließt, oder es wird, wie in Fig. 13, ein Kreisschieber angeordnet, der durch ein Zahnradsegment d mit einem Trieb von oben verstellbar ist, hierdurch eine größere oder kleinere Anzahl der Öffnungen des Leitrades b gegen den Zuführungskanal a absperrt und so das Laufrad c mehr oder minder beaufschlagt. Bei manchen T. sind die Leitradschaufeln selbst verstellbar (Fig. 9); andere haben für jede Leitradschaufel einen besondern Schieber, der von oben her reguliert wird; noch andere werden reguliert durch Heben und Senken des Laufrades gegenüber dem Leitrad u. s. w. Fig. 10 der Tafel stellt eine Kombinationsturbine, System Lehmann, von Queva & Comp. in Erfurt mit einer Reguliervorrichtung durch vertikalen Kreisschieber dar. Das Leitrad a wird auf der einen Hälfte von oben, auf der andern von der Seite her beaufschlagt, und vor den seitlichen Öffnungen liegt der Schieber d, der mittels eines Zahnradgetriebes verstellbar ist. Um der in den Laufradschaufeln b eingeschlossenen Luft einen Ausweg zu ermöglichen, tragen die Radzellen seitliche Schlitze, welche mit den Luftauslaßventilen c in Verbindung stehen und dadurch die Ventilation der Turbine bewirken.

Die vertikale Achse des Laufrades kann in einem unter Wasser befindlichen Fußlager laufen; da aber die Schmierung desselben große Schwierigkeiten macht, zieht man vor, sie als hohle Achse um eine feststehende Spindel laufen zu lassen, wie in Fig. 12 und 13. Der Stützzapfen (Fontainescher Oberwasserzapfen) rückt dann nach oben und wird meist in der bei e, Fig. 13, dargestellten Weise ausgeführt, so daß das Schaufelrad mit der hohlen und über dem Zapfen vollen Achse auf der feststehenden Spindel hängt. Auch finden über dem Wasser liegende Ringzapfen für volle Laufradwelle Verwendung.

Eine in Nordamerika verbreitete Turbine zur Ausnutzung von Wasserläufen mit beträchtlichem Gefälle ist das sog. Peltonrad (Fig. 6), bei dem das Aufschlagwasser dem um eine horizontale Achse mit hoher Tourenzahl drehbaren Laufrade in einer Röhrenleitung zugeführt wird und aus einer oder mehrern Düsen ausströmend an der Unterseite des Rades direkt gegen die eigenartig gestalteten Radschaufeln wirkt. Die ebenfalls mit horizontaler Welle arbeitenden neuern Motoren mit Löffelrädern von Escher, Wyß & Co. in Zürich sind Girardturbinen mit freiem Austritt. Die Konstruktion der löffelartigen Schaufeln, welche ohne seitliche Wand sind, ermöglicht einen großen Nutzeffekt bei verschiedener