Szunyogh Gábor: Mobileum (Tárlatvezető füzetek 3. Budapest, 2008)

Víz és léggépek - Vízturbinák

A Schwamkrug-turbinával szinte egyidőben, 1849-ben alkotta meg James Bicheno Francis angol származású amerikai mérnök a róla elnevezett, rendkívül elterjedt Francisturbinát (Ganz és Társa Danubius Törzsgyár, 1909, 89.7.1.). Alapvető különbség a kettő között, hogy míg az előző ún. akciós turbina, azaz a turbinalapátoknak ütköző víz „tolóereje" (akciója) végzi a munkát, addig a Francis-turbinában a járókerékre ömlő víz úgy távozik, hogy a kereket igyekszik „visszalökni", így a kilépő víz reakcióereje forgatja a turbinát. A víz a szerkezet felső részén látható csövön érkezik a turbina ún. csigaházába, amely körbevezeti a vizet a gép tengelye körül. A csigaházat körbefutó, vizet terelőlapátok a turbina belsejében forgó járókerékre vezetik, melynek lapátjai a vizet a gép középpontjából vízszintesen kinyúló, lekanyarodó csőbe irányítják. A víz áramlási irányának elfordítása azonban reakcióerőt fejt ki a járókerékre, amely a gép tengelyét forgásba hozza. Lényeges különbség a Schwamkrug és a Francis turbinák között, hogy ez utóbbi valamennyi lapátja dolgozik, mert a beömlő víz teljesen körülveszi, míg az előbbi esetében csak a lapátkoszorú rövid szakasza dolgozik. A Francis-turbinák nagy előnye, hogy leadott teljesítményük az ún. Fink-féle szabályozóval automatikusan igazítható a felmerült igényekhez illetve a rendelkezésre álló víz hozamához, melyet Carl Ludwig Fink német mérnök 1855-ben talált fel. Lényege, hogy segítségével a terelőlapátok állásszöge változtatható, így a turbinát megforgató víz hidrodinamikai tulajdonságai (áramlási keresztmetszete, sebessége, nyomásesése, stb.) is megváltoznak. A terelőlapátok helyzetét a turbina mellett elhelyezett, azzal fogaskerék-kapcsolatban lévő centrifuga-regulator állítja be a kívánt értékre. A Francis-turbinákat elsősorban áramfejlesztésre használták, közepes teljesítményű vízi erőművekben.