Der Funktionsmechanismus einer Francis-Turbine
Die Turbine besteht aus einem äußeren Spiralgehäuse, gefolgt von einer Reihe feststehender Schaufeln, den sogenannten Stützschaufeln. Darauf folgt eine Reihe beweglicher Schaufeln, die sogenannten Leitschaufeln, dann eine Reihe zentral angeordneter Schaufeln, die als Laufrad bezeichnet werden, und schließlich ein Abluftkanal, das sogenannte Saugrohr.
Der Durchfluss gelangt durch das Spiralgehäuse in die Francis-Turbine. Durch die Verringerung des Gehäusequerschnitts wird sichergestellt, dass der Durchfluss mit gleichmäßiger Geschwindigkeit über den gesamten Umfang in den zentralen Teil der Turbine gelangt.
Die Strömung durchläuft anschließend zwei Schaufelsätze, bevor sie in das Laufrad eintritt: die äußeren Stützschaufeln und die inneren Leitschaufeln. Die Stützschaufeln sind feststehend und helfen, das Wasser in Richtung des Laufradabschnitts zu lenken. Sie tragen außerdem dazu bei, den Wirbel am Zulauf zu reduzieren.
Die Leitschaufeln zwischen Stützschaufeln und Laufrad spielen eine entscheidendere Rolle. Sie regeln die Durchflussmenge je nach Leistungsbedarf. Dieser schwankt jedoch im Laufe der Zeit. Die Leitschaufeln regeln die Wasserdurchflussmenge und stellen sicher, dass die Stromerzeugung dem Bedarf entspricht. Darüber hinaus steuern die Leitschaufeln den Anströmwinkel zu den Laufradschaufeln. Sie sorgen dafür, dass der Anströmwinkel optimal ist, um die maximale Wasserkraft zu nutzen.