Schwamkrugova turbína

Typově se jedná o otevřenou rovnotlakou horizontální turbínu s parciálním ostřikem a odstředivým průtokem. Přesný rozsah použití se v dostupné literatůře neuvádí. Její konstrukční řešení nasvědčuje spolehlivému využití spádů od 2 do 30 metrů. Účinnost se uvádí okolo 80%, podle provedení.

Princip turbíny:

Voda je přiváděna k turbíně potrubím kruhového průřezu, které vede k přechodovému dílu. V této části se změní vodorovný směr proudění na svislý a několika zakřivenými kanály mezi soustavou rozváděcích lopatek je veden do oběžného kola. V rozváděči se celý spád vody přetransformuje na pohybovou energii. Voda 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. Věnce jsou uchyceny k hřídeli soustavou ramen. Profil lopatky je v podélné ose přímý (stejně jako u Girardovy nebo Bánkiho turbíny). Tvar lopatky otáčí směr 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 vnější 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 od středu kola ven 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.

Konstrukční detaily:

• Turbína se zásadně konstruuje jako horizontální.
• Oběžné kolo se otáčí volně ve vzduchu.
• Hřídel může být průchozí nebo může být oběžné kolo uloženo pouze letmo.
• Pokud nevadí rozstřik, není turbína kapotována. (Pokud ano, bývá kryta pouze na obvodě a odvod odstříknuté vody je zajištěn zalemováním jak krytu tak oběžného kola v jakýsi labyrint)
• Hřídel není při průchodu skříní těsněný a pouze před ložisky opatřen ostřikovým kroužkem, aby se kapky na hřídeli nedostaly do ložiska.
• Regulačním orgánem je u jednodužších turbín hradítko před ústím dýzy nebo segmentovité šoupátko uvnitř, vpouštějící vodu postupně do několika kanálů, tak jak ukazuje obrázek nahoře. Pohyb šoupátka zajišťuje ozubený hřeben který se pohybuje od ručně natáčeného pastorku.
• V ojedinělých případech se stavěla tato turbína i s více dýzami (toto řešení mělo však horší účinnost).

Výpočet turbíny

Ač je Schwamkrugova turbína uváděna jako historická, nic nebrání jejímu použití pro pohon mikroelektrárniček či čerpacího zařízení tam, kde pro extrémně malý průtok není možné použití jiné moderní turbíny (např. příliš malé průtokové průřezy). Je výrobně jednoduchá, má dobrou účinnost, plynulou regulovatelnost a vyhovuje i po stránce ekologické.

Použití:

Tato turbína se v současnosti již nepoužívá. Ve své době to však byl oblíbený a často využívaný vodní motor - především v podhorských a horských oblastech. Její hlavní nevýhodou byly velké rozměry při malé hltnosti a s tím související pomaluběžnost. Také citlivost na nečistoty a špatný přístup k rozváděcímu ústrojí komplikoval provoz. Přes tyto nedostatky byla spolehlivým pohonem chudých provozoven na drobných tocích, zejména vodních pil, malých přádelen a mlýnů. Její křivka účinnosti je plochá a i při malých průtocích pracuje s dobrou účinností. Z ekologického hlediska znamenala ve své době přínos tím, že má ložiska zcela mimo vodní prostor a velmi intenzivně okysličovala vodu. Jako pomaluběžný stroj nebyla citlivá na proměnné zatížení. To ji předurčovalo pro přímý mechanický pohon. Používala se přibližně od r.1850 a pár těchto strojů pracovalo ještě v roce 1930. Uplatnila se hlavně jako náhrada rozměrných vodních kol s horním nátokem a odstranila jejich základní problém - namrzání v zimním období. Mohla být instalována i uvnitř provozovny. To zlevnilo transmisní převody, protože odpadl palečný převod. Později byla nahrazena menší a rychloběžnější Bánkiho turbínou nebo na některých lokalitách Francisovou turbínou se spirální skříní.

Pokud jsem dobře informován, musím konstatovat, že se na našem území do dnešních dnů nedochovala v provozu žádná Schwamkrugova turbína ani nebyla zřízena její funkční replika. Přes své nevýhody patří ke konstrukčně zajímavě řešeným strojům, proto by neměla být zcela zapomenuta. Je možné, že by se i v dnešní době mohla docela dobře uplatnit v nelukrativních lokalitách, kde vychází Bánkiho turbína moc malá a turbína systému Turgo nebo Pelton technologicky příliš náročná a drahá. V takových případech by toto jednoduché a zdánlivě překonané řešení mohlo vycházet rentabilně. Zejména, pokud by bylo oběžné kolo svařencem využívajícím jako polotovary mezikruží - vypálená z okrajů dvou hluboce klenutých den (která se používají pro tlakové nádoby).

Výpočet turbíny