Die Francis-Turbine

1849 konstruierte der angloamerikanische Ingenieur James B. Francis technisch verbesserte Turbine, die einen Wirkungsgrad von rund 90 % erreichte. Von ihm hat die Francis-Turbine ihren Namen, die heute die verbreitetste und am universellsten verwendbare Turbinenart ist.

Die Francis-Turbine weist eine radiale bis halbaxiale Zuströmung aus einer Einlaufspirale und axiale Abströmung auf. Bei der Francis- Turbine wird das Wasser durch ein feststehendes” Leitrad” mit verstellbaren Schaufeln auf die gegenläufig gekrümmten Schaufeln des Laufrads gelenkt. Da das Wasser vor dem Eintritt in die Turbine unter höherem Druck steht als nach dem Austritt spricht man auch von einer Überdruckturbine.

Die Regelung erfolgt über verdrehbar im Einlauf angeordnete Leitschaufeln. Damit wird der Vordrall so geändert, dass die Laufraddrehzahl unabhängig von der Leistungsaufnahme des Generators konstant bleibt. Francis-Turbinen gibt es auch als Kleinturbinen ohne Einlaufspirale.

 Sie eignet sich für Fallhöhen bis über 500 m.

Die größten Francis-Laufräder erreichen ein Gussgewicht von ca. 150 t und Leistungen von über 700 MW.

Schema einer Francis-Turbine im Gehäuse