Francisturbine

Die Francisturbine ist eine Wasserturbine. Die Francisturbine ist eine Überdruckturbine die radial angeströmt wird. Aufgrund einer Umlenkung an den Laufschaufeln strömt das Triebwasser axial aus der Turbine heraus. Die Welle der Francisturbine kann vertikal oder horizontal installiert werden. Eine Verstellung der Laufschaufeln wie bei der Kaplanturbine ist bei der Francisturbine nicht möglich. Daher werden Francisturbinen bevorzugt bei Wasserkraftwerken mit gleichmäßigem Wasserangebot eingesetzt. Eine Regelung erfolgt dabei nur über die Leitschaufeln. Eine schematische Darstellung der Francisturbine zeigt Abbildung 1.

Francisturbinen werden bei Volumenströmen zwischen 1 und 700 m³/s und Fallhöhen von bis zu 600 m eingesetzt. Francisturbinen werden sowohl in Laufwasserkraftwerken als auch in Speicherwasserkraftwerken installiert. Dabei liegt der Wirkungsgrad von Francisturbinen bei bis zu 90 Prozent. Da Francisturbinen ebenfalls als Pumpen verwendet werden können, werden sie häufig in Pumpspeicherkraftwerke als Pumpturbine eingesetzt.

Das Triebwasser wird bei Francisturbinen tangential durch die Einlaufspirale geleitet und über die Leitschaufeln zum Laufrad geführt. Anders als axial angeströmte Wasserturbinen wie die Kaplanturbine oderPropellerturbine nutzt die Francisturbine überwiegend die Impulsänderung des Triebwassers zur Rotation. Dies beruht auf der Umlenkung des strömenden Wassers. Die Umlenkung des Triebwassers ist in Abbildung 1 dargestellt.

Die Anzahl der Laufschaufeln einer Francisturbine reicht von etwa 5 bis 25 und wird in Abhängigkeit von der Fallhöhe ausgelegt. Am Turbinenaustritt von Francisturbinen wird ein Saugrohr installiert. Das Saugrohr mindert den Druck des aus der Wasserturbine strömenden Triebwassers. Die Druckminderung wirkt sich positiv auf den Wirkungsgrad der Wasserturbine aus. Die Druckminderung kann jedoch zu Kavitation führen. Kavitation schädigt die Oberfläche des Saugrohrs und der Laufschaufeln. Die Kavitationsgefahr sollte bereits bei der Auslegung der Wasserturbine berücksichtigt werden.

Synonym(e):

Pumpturbine

Englische Übersetzung(en):

francis turbine