Turbin (Fr. turbine, af Lat. turbo, snurra), mek., benämning på flere olika slag af vattenkraftsmaskiner (»vattenhjul»). Vanligen förstår man dermed ett ringformigt hjul, som genomströmmas af vattnet, hvilket dervid förändrar hastighet eller riktning, hvarvid hjulet sättes i rörelse antingen genom reaktionen eller genom trycket hos det utströmmande vattnet. Man kan äfven säga, att turbiner äro vattenmotorer, vid hvilka vattnet, genom sin lefvande kraft kommer till verkan. För öfrigt kunna anordningarna vara väsentligt olika. Antingen strömmar vattnet från den inre omkretsen till den yttre eller i motsatt riktning eller ock från den ena plana sidan till den andra. Vattnet inkommer vanligen genom ett orörligt styr- eller ledhjul (se fig. I, B), med ett antal krökta skoflar, och ledes derigenom till drif- eller löphjulet (se fig. I, A), som äfven innehåller dylika skoflar och roterar kring turbinaxeln. Denna är oftast vertikal, men i flere fall gör man bruk af turbiner med horisontal axel. -- Sedan lång tid tillbaka har man nyttjat motorer, som äro beslägtade med turbinerna, och de synas hafva tillkommit af bemödandet att vid qvarnar så direkt som möjligt sätta qvarnstenen i rörelse från motorn. Dit höra de i Sverige fordom begagnade »sqvalthjulen» med
Fig. 1.
vertikal axel och flere i förening dermed stående vertikala skoflar, som sattes i rörelse af det genom en nedåt afsmalnande stupränna kommande vattnet. Denna maskin förbättrades genom att man krökte skoflarna skedformigt och omgaf hjulet med en cylindrisk trätrumma. Verkan uppstår här genom vattnets stöt mot skoflarna och blir derför mycket liten. Annorlunda förhåller det sig med de verkliga turbinerna, hvilka i hög grad tillgodogöra vattnets kraft. Uppfinningen af dem föranleddes af de vigtiga upptäckter i fråga om vätskors rörelse, hvilka vid slutet af 1700-talet gjordes, i synnerhet af Daniel Bernoulli. Man fann bl. a., att när en vätska utströmmar ur ett kärl, uppstår en reaktion på kärlet, visande sig genom ett tryck i motsatt riktning mot utströmningen. »Segnerska hjulet» (se d. o.) och de detta liknande s. k. skotska turbinerna grunda sig derpå. Men det är de franske ingeniörerna Burdin och i synnerhet Fourneyron (se denne), som man har att tacka för uppfinningen af turbinerna. År 1827 byggde den sistnämnde den första maskin af detta slag, der vattnets kraft tillgodogjordes med en hög verkningsgrad. Sedermera hafva flerfaldiga olika konstruktioner af turbiner uppfunnits. -- Dessa kraftmaskiner kunna indelas i klasser efter olika grunder. Sålunda skiljer man mellan radialturbiner och axialturbiner. Vid radialturbinerna strömmar vattnet från den ena till den andra omkretsen genom det roterande hjulet, och de sägas ega yttre eller inre pådragning eller vara yttre eller inre radialturbiner, alltefter som vattnet införes på den yttre eller den inre omkretsen af drifhjulet. Fourneyrons turbin är af sistnämnda slag. Vid axialturbinerna förblir vattnet på konstant afstånd från rotationsaxeln. Dessa turbiner (fig. 2) härröra från Jonval och Henschel, hvilka ungefär samtidigt och oberoende af hvarandra gjorde denna vigtiga uppfinning. -- Vanligen låter man vid turbinerna vattnet komma uppifrån; de sägas då hafva direkt uppställning. Men stundom anordnas så, att vattnet går i riktning nedifrån uppåt genom drifhjulet, och sådana turbiner sägas hafva omvänd uppställning. Vidare skiljer man mellan fullturbiner och strålturbiner. Fullturbinerna, äfven kallade reaktionsturbiner, gå ständigt fyllda med vatten,
Fig. 2.
och effekten meddelas till drifhjulet dels genom den lefvande kraften hos vattenmassan, dels genom det hydrauliska öfvertrycket. Vattnet erhåller vid strömningen genom drifhjulet en växande hastighet, och hjulet fylles fullkomligt. Reaktionsturbinerna kunna derför arbeta, äfven då de äro nedsänkta under vattenytan, och de lämpa sig väl vid föränderlig höjd hos den lägre vattenytan. Vid strålturbinerna eller, såsom de ock kallas, aktions- l. tryckturbinerna har vattnet deremot öfverallt relativt samma hastighet i drifhjulet, och strålens tvärskärning i kanalen mellan två skoflar är derför äfvenledes lika. Sådana turbiner behöfva derför icke vara fyllda med vatten, och de böra icke häller nedsänkas under vattenytan. Vattnet verkar här endast genom den hastigheten motsvarande lefvande kraften, som afgifves till skoflarna. Strålturbinerna äro bäst passande, då vattenmängden är föränderlig. Vid vissa turbiner inkommer vattnet icke, såsom eljest är vanligt, efter hela omkretsen, utan endast efter en del deraf. Man kallar sådana partialturbiner, och bland dem är tangentialhjulet (fig. 3, Zuppingers turbin)
Fig. 3.
den mest bekanta konstruktionen. -- Flere anmärkningsvärda turbiner äro uppfunna af bl. a. Girard, Hähnel, Francis, Nagel, V. Wenström och C. A. Ångström, och numera höra turbinerna till de mest fulländade motorerna. Deras verkningsgrad kan under gynsamma omständigheter uppgå till 76--82 proc. af det använda vattenfallets naturkraft, men vanligen uppgår den endast till 70--75 proc. Att man i så hög grad kan tillgodogöra en vattenkraft med turbiner beror på att man här kan få vattnet att inkomma i hjulet utan stöt och lemna det med ytterst ringa hastighet. Man kan äfven nyttja turbiner, ehuru med förändrad anordning, för såväl stora som små fallhöjder och vattenmängder. Deras omloppshastighet är stor, hvilket ofta är fördelaktigt. De hafva ock vunnit en ofantligt vidsträckt användning och kunna räknas bland 19:de århundradets förnämsta uppfinningar. Se C. A. Ångström: »Handbok för beräkning och byggnad af turbiner och turbin-pumpar» (1880). Jfr Vattenhjul, Vindhjul och Ångturbin. G. R. D.
