Was ist eine Hydraulikturbine?
Eine Wasserturbine ist eine Maschine, die die Energie von beweglichem Wasser in die Rotationskraft einer Welle umwandelt. Die rotierende Welle kann mit einem Generator verbunden werden, um Elektrizität zu erzeugen. Der Hauptunterschied zwischen einer hydraulischen Turbine und einer anderen besteht darin, ob es sich um einen Reaktions- oder einen Impulstyp handelt. Diese Kategorien werden weiter in spezifische Konstruktionen eingeteilt, einschließlich Francis-, Kaplan-, Pelton-, Turgo- und Querstromturbinen.
Eine Reaktionsturbine erzeugt eine Drehung, indem sie die Welle mit ihrem daran befestigten Rad in einem Gehäuse umschließt, um den Wasserdruck aufzunehmen, und indem sie in den Wasserstrom eintaucht. Die abgewinkelten Schaufeln um die Welle einer Reaktionshydraulikturbine bewirken, dass der Auftrieb Druck und Kraft aus dem Wasser aufnimmt und in Rotation umwandelt. Reaktionsturbinen arbeiten im Allgemeinen mit niedrigen bis mäßigen Förderhöhen oder Wasserdrücken.
Ein Typ einer hydraulischen Reaktionsturbine ist das Francis-Design. Ein spiralförmiger Einlass leitet Wasser in das Rad oder den Läufer. Einstellbare Flügel leiten das Wasser im gewünschten Winkel gegen den Läufer. Der Druck und der Durchfluss des Wassers ändern sich durch die Reaktion mit dem Läufer und erzeugen so ein Drehmoment.
Die Kaplan- oder Propellerturbine ist eine weitere Variation des Reaktionstyps. Das Design beinhaltet Flügel zur Führung des Wasserflusses und Schaufeln auf der Rotorwelle, ähnlich wie bei einem Schiffspropeller. Die Flügel sind einstellbar, um den Wirkungsgrad bei ausreichendem Wasserdurchfluss über verschiedene Druckstufen zu maximieren, wodurch diese Konstruktion sehr flexibel ist.
Eine Impulsturbine erzeugt eine Rotation durch die Kraft eines Wasserstroms, der auf eine Reihe von Eimern oder Bechern um die Welle gerichtet ist. Die Eimer sind nicht in Wasser getaucht, sondern werden vom Wasserstrom bewegt. Die Geschwindigkeit des Wassers wird erhöht, indem es durch eine Düse gedrückt wird, bevor es auf die Eimer trifft. Impulsturbinen können in großen Förderhöhen betrieben werden und erfordern keine Radummantelung.
Die Pelton-Version der Impulshydraulikturbine, dh das Pelton-Rad, hat eine Reihe von Schaufeln in einem Ring um die Welle. Die Eimer sind in der Mitte geteilt, damit die Kraft des Wassers aus der Düse nicht durch einen Eimer daran gehindert wird, den nächsten zu erreichen. Das Wasser krümmt sich um die Form jedes abgerundeten Eimers um fast 180 ° und seine Geschwindigkeit nimmt erheblich ab. Das verlangsamte Wasser fällt in einen Abflusskanal unterhalb der Turbine.
Eine weitere Impulsturbine ist das Turgo-Design. Diese Einheit ähnelt dem Pelton-Rad, die Schaufeln sind jedoch an einer Kante flach und von einem umlaufenden Band umgeben. Die Düse leitet das Wasser gegen die Eimer, so dass es auf der einen Seite eintritt und auf der anderen ausläuft. Der Turgo bewältigt eine höhere Geschwindigkeit als die Pelton-Konfiguration mit einem kleineren Rad, da sich das Einlasswasser nicht mit dem Auslass vermischt.
Kreuzstromturbinen arbeiten mit einem trommelförmigen Rotor, der an beiden Enden abgedeckt und mit abgerundeten Lamellen verbunden ist, die manchmal in einer Helix- oder Doppelhelixkonstruktion vorliegen. Die Düse dieser Wasserturbine leitet das Wasser so über den Rotor, dass das Wasser zweimal mit den Schaufeln in Kontakt kommt, bevor es seine Energie verbraucht und in den Auslass fällt. Querstromturbinen können auch bei großer Strömung mit sehr geringer Förderhöhe betrieben werden.