Girardova turbína

Vynalezena r.1863 francouzským inženýrem Girardem

Typově se jedná o rovnotlakou vertikální turbínu s axiálním průtokem a ve většině případů s parciálním ostřikem. Používala se od spádu 0,5 metru až do 50 metrů. Největší stroje dosahovaly hltnosti až 6000 ltr./sec. a výkonu až 1,5 MW. Dosahovala účinnosti 80%. Průměrná rychloběžnost byla 0,025. Nahrazena Francisovou turbínou.

Pro spády do 4 metrů:

Pro spády vyšší:

Princip turbíny:

Na menších spádech je turbína umístěna v kašně, která je napájena otevřeným přivaděčem. U spádů větších potrubím kruhového průřezu, které vede k přechodovému dílu. V tomto dílu se změní vodorovný směr proudění na svislý. V rozváděči složeného z množství zakřivených lopatek se celý spád vody přetransformuje na pohybovou energii. Voda z nich (už bez tlaku) vstupuje plnou rychlostí do oběžného kola. Oběžné kolo je tvořeno dvěma litými věnci kuželovitého tvaru, mezi kterými je hustá soustava zakřivených plechových lopatek. Profil lopatky je v podélné ose přímý (stejně jako u Schwamkrugovy nebo Bánkiho turbíny). Tvar lopatky otáčí směr proudu vody zpět. Změna směru způsobí předání energie oběžnému kolu. Vzájemným souběhem rychlosti vody tekoucí po lopatce při současném otáčení oběžného kola dojde k tomu, že voda opouští lopatky na spodní straně s minimální zbytkovou rychlostí, volně odchází z oběžného kola ven a padá do odpadu pod turbínou. Protože při průtoku po lopatce dochází k plošnému rozlití vody, je její tvar uzpůsoben tak, že se lopatka směrem dolů prudce rozšiřuje. Někdy bývají postranní věnce navíc provrtány soustavou otvorů ústících do mezilopatkového prostoru, které zajišťují jejich zavzdušnění. Plně je využitý pouze spád od horní hladiny po bod vstupu vody do oběžného kola. Výškový rozdíl mezi oběžným kolem a spodní vodu je ztracený a energeticky nevyužitý, proto je kolo těsně nad spodní vodou.

Konstrukční detaily:

• Turbína se konstruuje jako vertikální.
• Oběžné kolo se otáčí volně ve vzduchu.
• Hřídel může být průchozí (jak naznačuje obrázek) nebo může být oběžné kolo uloženo pouze letmo.
• Pokud nevadí rozstřik, není turbína kapotována.
• Výkon turbíny se reguluje segmentovým uzávěrem, který zakrývá přítok do rozváděcích lopatek. Protože se segmentový uzávěr nemůže zcela skrýt, pracuje při úplně otevřené turbíně většinou jen polovina jejího obvodu. Hrubší regulace je možná jen zdvižením jednotlivých částí krycích segmentů, která se používala u starších kašnových turbín. V tom případě je v činnosti celý obvod oběžného kola.

Použití:

Tato turbína se v současnosti už nepoužívá. Patřila k prvním prakticky použitelným turbínám, které velmi významě zasáhly do začátků průmyslové revoluce. Její hlavní nevýhodou byly velké rozměry, pomaluběžnost a často nutnost použít palečných převodů. Také citlivost na nečistoty a špatný přístup k rozváděcímu ústrojí komplikoval provoz. Přes tyto nedostatky byla spolehlivým motorem pro pohon prvních továren, skláren, přádelen, textilek, pil a mlýnů. Byl to jeden z prvních vodních motorů, který bylo možno zkonstruovat i pro zpracování velkých spádů nebo velkých průtoků a výkonově dosahovat až řádu stovek koňských sil (turbína pro velké výkony měla více lopatkových prstenců uspořádaných soustředně). Její křivka účinnosti byla plochá a i při malých průtocích pracovala s dobrou účinností. Jako pomaluběžný stroj nebyla citlivá na proměnné zatížení. To ji předurčovalo pro přímý mechanický pohon. Používala se přibližně od r.1890 a její sláva končila kolem r.1930, kdy byla překonána a postupně nahrazována Francisovou turbínou, která byla při stejném výkonu menší, levnější a snáze se regulovala.

Girardova turbína, která stála u počátků používání vodních turbín na sklonku 19. století, je jedním z unikátů, které skrývá historická vodní elektrárna v Písku. V Česku jde dnes o jedinou turbínu Girardovy konstrukce. Zatím je ukryta v depozitáři, kam se dostala před čtyřmi lety od soukromých vlastníků.
Vodní elektrárna královského města Písku dodávala proud pro veřejné osvětlení od roku 1887. V té době Girardova turbína neměla konkurenci, byla spolehlivým a vyhledávaným motorem pro pohon prvních továren, skláren, mlýnů nebo pil. Již v roce 1901 roztáčí voda z Otavy Francisovu turbínu. Ta v Písku slouží dodnes a téměř beze změn pořád obstojně konkuruje moderním. Obstála i při ničivé povodni před deseti lety.Poté, co se ze staré vodní elektrárny stalo muzeum, začali jeho organizátoři opět shánět i její předchůdkyni. Aby takový exponát v historické elektrárně nechyběl, bylo ovšem nutné podniknout velké pátrání. V roce 1930 jich sice v republice fungovalo ještě 256, dnes však už existují většinou jen torza, jejichž počet lze sečíst na prstech jedné ruky. Nakonec však před čtyřmi lety nalezli historici Girardovu turbínu v mlýně na samotě u Velkých Hydčic – technický unikát byl dokonce funkční. Původně poháněla mlýn, později vyráběla elektřinu. "Sto let stará turbína pořád sloužila, když jsme si chtěli uvařit kafe nebo ohřát vodu," vzpomněl bývalý majitel Václav Macháček.

Když o ni písecké muzeum požádalo, dosavadní majitelé Girardovu turbínu rychle vydali. "Chtěl jsem dát turbínu do dobrých rukou, kde by se nějakým způsobem prezentovala," poznamenal Václav Macháček. Zatím však unikátní Girardova turbína nemá v muzeu důstojné místo. "Když Bůh dá a seženeme peníze, chtěli bychom expozici přestavět," plánuje Marek Anděl z muzejní elektrárny. Zatím však jsou kvůli nedostatku prostoru její části po elektrárně položeny tam, kam se zrovna vešly.