Francis-Turbine
Derste Francis-Turbine von 1849 übertraf mit einer Leistung von 136 PS und einem Wirkungsgrad von 80% bei voller Beaufschlagung alle bisherigen Maschinen. Allerding sank der Wirkungsgrad bei Teilbeaufschlagung rapide ab.
Eine Reihe von Verbesserungen, an denen mehrere amerikanische Techniker beteiligt waren, führten 1869 durch Swain zu einer Konstruktion, bei der das Wasser in den Schaufeln in die axiale Richtung umgelenkt wurde. Das Wasser trat nun radial ein und axial in Richtung des Saugrohres vertikal aus. Damit wurde die heutige Form des Francis-Laufrades geschaffen.
1905 gingen an den Niagarafällen die damals größten Francis-Turbinen der Welt mit je 8835 KW in Betrieb.
Pelton-Turbine
Durch einen Zufall stieß Lester Allen Peltonauf die Idee für die Pelton-Turbine. Pelton hatte bei seiner Tätigkeit in Kalifornien ein Wasserrad mit stark gekrümmten Schaufeln gebaut. Durch Zufall traf bei der Inbetriebnahme der Wasserstrahl nur den äußersten Teil des Schaufelkranzes. Die Drehzahl des Rades nahm darauf hin schlagartig zu und steigerte sich derart, dass das Wasserrad von der Fliehkraft zerstört wurde. Eine systematische Untersuchung des Phänomens brachte den Nachweis, dass der Impuls des Wasserstrahles in der Turbine am besten genutzt wird, wenn die Schaufeln die Form zweier flacher Schalen erhielt. Der Wasserstrahl wird dadurch in die ursprüngliche Richtung zurückgelenkt, die Bewegungsenergie des Strahles wird durch diese Anordnung optimal ausgenutzt. Lester Pelton konnte ab 1880 seine Erfindung im industriellen Maßstab nutzen.