DE180143C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 180143 KLASSE 14 c. GRUPPE

AKTIEBOLAGET DE LAVALS ANGTURBIN in JERLA β. STOCKHOLM.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. Juni 1904 ab.

Es ist bekannt, daß unter Umständen Verdichtungsstöße und damit Druckerhöhungen des Treibmittels beim Durchfluß durch Expansionsdüsen entstehen. Dieser Vorgang wird technisch bereits dadurch ausgenutzt, daß die' Austrittsgeschwindigkeit des Treibmittels beim Austritt aus dem Laufrade der einen Expansionsstufe durch einen nach Art eines Diffusors wirkenden Kanal und durch nachherige Drosselung vor der nachfolgenden Expansionsstufe in Druck umgesetzt wird. Der Kanal, in dem die genannte Druckerhöhung stattfindet, ist bei dieser bekannten Betriebsweise im Turbinengehäuse selbst fest angebracht; die absolute Auslaßgeschwindigkeit des Treibmittels wird demnach in einem festen Kanal in entsprechenden Druck umgesetzt.' ^:

Nach der Erfindung dagegen soll der Kanal in dem Turbinenlaufrad angebracht, d. h. von dessen Zellen gebildet werden. Das Treibmittel wird durch einen nach und nach enger werdenden Leitkanal mit einer vermehrten Geschwindigkeit auf das Turbinenrad geleitet, in welchem die Querschnitte der Zellen sich erweitern; durch eine hinter dem Laufrade angeordnete Drosselvorrichtung wird die genannte Geschwindigkeit innerhalb der Zellen in Druck umgesetzt. Die Erfindung stellt sich somit als die Umkehrung des bekannten Betriebsverfahrens dar. Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß man mit der neuen Erfindung die bekannte Einrichtung verbindet, indem man abwechselnd einen derartigen Kanal im Laufrad und im Gehäuse fest anordnet. Es geht also im ersten Teile des Turbinenrades eine Druckerhöhung vor sich, während in dessen zweitem Teil eine Umwandlung von Druck zu Geschwindigkeit stattfindet. Die Geschwindigkeit, welche das Treibmittel beim Verlassen eines derartigen Turbinenrades besitzt, wird danach zuerst in Druck in einem festen Kanal des Turbinengehäuses umgesetzt, um alsdann vor Einleitung in das nachfolgende Rad wieder in Geschwindigkeit verwandelt zu werden.

Auf den Zeichnungen ist die Verwendung der Erfindung in Fig. 1 bis 3 auf eine radiale Verbundturbine und in den Fig. 4 und 5 auf eine achsiale Verbundturbine dargestellt. Fig. 6 zeigt die Ausführungsform der Erfindung, bei welcher abwechselnd die neue und die alte Anordnung angewendet wird für eine radiale Verbundturbine, und Fig. 7 und 8 dieselbe Ausführungsform für eine achsiale Ver-

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bundturbine. In Fig. ι bis 3, von welcher Fig. ι ein senkrechter Längsdurchschnitt durch eine Turbine, Fig. 2 ein Querschnitt nach der Linie x-x der Fig. 1 ist, während Fig. 3 zwei Schaufeln zeigt, sind /, II, III die Turbinenräder, deren Anzahl beliebig groß sein kann. Sie sind für radiale Durchströmung des Treibmittels eingerichtet, welches von außen nach innen strömt. Die Turbinenräder sind mittels Naben 3 auf die Turbinenwelle 1 aufgesetzt und in einzelnen Kammern angebracht, welche durch vom Turbinengehäuse 2 ausgehende Wände 4 und 5 gebildet sind. Zwischen den Turbinenrädern sind Kanäle 6 angeordnet, welche die zentralen Auslässe der Turbinenräder mit den Einlaßkanälen 8 der Turbinenräder verbinden. Der Einlaßkanal 9. des Turbinenrades I steht mit der Einlaßleitung 10 für das Treibmittel in Verbindung, und der Auslaß 7 des Turbinenrades III ist mit der Auslaßleitung 11 der Turbine verbunden.

Die Einlaßkanäle 9 und 8 der Turbinenräder verengen sich gegen die Laufradzellen am Umfange der Turbinenräder hin derart, , daß die achsiale Breite derselben mit der achsialen Breite der Laufradzellen am Umfange übereinstimmt. In diesen Kanälen findet eine Expansion und also eine entsprechende Geschwindigkeitsvermehrung des Treibmittels statt. Die Laufradzellen erweitern sich allmählich von der Einlaßmündung 12 in Richtung des durchfließenden Strahles, wie Fig. 3 deutlich zeigt, wo a, b, c, d die Einlaßöffnung, und e, f, g, h die Auslaßöffnung eines Raumes zwischen zwei Schaufeln 13 bezeichnen. Die Querschnittsverminderung der folgenden Leitradzellen 8 ist derart bemessen, daß die Geschwindigkeit, welche das aus den vorhergehenden Kanälen 9 und 8 ausströmende Treibmittel besitzt,' während der Durchströmung durch die Laufradzellen in Druck umgesetzt wird. Das Treibmittel strömt durch die Leitung 10 in die Verbundturbine hinein, erhält eine vermehrte Geschwindigkeit, während der Expansion im Einlaßkanal 9, strömt durch das Rad / hindurch, verläßt dasselbe mit erhöhtem Drucke und verminderter Geschwindigkeit durch den Auslaß 7, von welchem das Treibmittel durch den Kanal 6 zum Einlaßkanal 8 des nachfolgenden Turbinenrades // geleitet wird, in dem das Treibmittel expandiert und eine vermehrte Geschwindigkeit erhält. Im Laufrad II findet derselbe Vorgang wie in Laufrad / statt, so daß also das Treibmittel mit erhöhtem Drucke und verminderter Geschwindigkeit den Auslaß 7 des Laufrades verläßt und durch den Kanal 6 zwischen den Rädem // und III zum Einlaßkanal 8 des letzteren geleitet wird. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Einlaßkanäle 8 und 9 durch Leitschaufeln 14 unterteilt.

Fig. 4 und 5 zeigen die Vorrichtung für achsiale Verbundturbinen. Entsprechende Teile sind hier wie durchweg bei allen Ausführungsformen der Erfindung mit den in den Fig. 1 bis 3 gewählten Bezugszeichen versehen.

Der Gang des Treibmittels durch die Türbine und die Wirkungsweise desselben ist ebenso, wie dies für die Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde. Eine Expansion und Geschwindigkeitsvermehrung findet in den sich verengenden Einlaßkanälen 9 und 8 statt, während eine Verdichtung und Geschwindigkeitsverminderung in den von Querschnitt zu Querschnitt weiter werdenden Laufradzellen vor sich gehen.

Fig. 6 ist ein der Fig. I entsprechender Durchschnitt durch eine Turbine, die eine Abänderung der Erfindung darstellt. I, II, III bezeichnen die Laufräder, welche hier als Doppelräder I^a, P₁ II^a, IP, IIP, IIP ausgebildet sind. In den Laufrädern I^a, IP, IIP geht der Strom des Treibmittels gemäß der neuen Erfindung von außen nach innen und eine Geschwindigkeit wird in den Laufrädern in Druck umgesetzt, während in den Laufrädern P, IP, IIP dieser Druck wie bei der bekannten Anordnung wieder in Geschwindigkeit umgesetzt wird, bei radialer Durchströmung des Treibmittels von innen nach außen. Die Auslässe 7 der Laufräder P, IP, IIP bilden gleichzeitig zentrale Einlasse zu den Rädern /*, IP, IIP. Die Einlaßmündungen 12" der Räder /", IP, IIP sind den Einlaßkanälen 9 und 8 gegenüber angebracht, während die im Turbinengehäuse gebildeten bekannten Verdichtungskanäle 15 den Auslaßmündungen 12* der Räder P, IP, IIP gegenüber angeordnet sind. Die Kanäle 6 leiten das Treibmittel von einem Turbinenrad zum anderen. ■

Der Gang des Treibmittels durch die Verbundturbine und die Wirkungsweise desselben ist folgende:

Durch die Einlaßleitung 10 einströmend unterliegt das Treibmittel einer Expansion im Einlaßkanal 9, so daß dasselbe mit vermehrter Geschwindigkeit in das Rad P eintritt. In diesem wird die Geschwindigkeit des Treibmittels vermöge der in I2,^b erfolgenden Drosselung in Druck umgesetzt, so daß das Treibmittel mit erhöhtem Druck ^U5 und verminderter Geschwindigkeit durch die öffnung 7 in das Rad P überströmt. Die Räder P, IP, IIP stimmen in Bauart und Wirkungsweise mit den bekannten überein. In den Zellen dieser Räder, welche in Richtung des durchfließenden Strahles enger werden, findet nämlich eine Expansion des

Claims (2)

Treibmittels statt, so daß es mit vermindertem Druck und vermehrter Geschwindigkeit die Auslaßöffnungen. 12* verläßt, die Räder durch Reaktionswirkung in Umdrehung setzend. Von da strömt das Treibmittel in die Kanäle 15, in- welchen die absolute Austrittsgeschwindigkeit des Treibmittels in schon bekannter Weise durch die nachfolgende Drosselung in Druck verwandelt wird. Mit erhöhtem Druck und verminderter Geschwindigkeit strömt das Treibmittel in die Einlaßkanäle 8 hinein und wird hier : durch entsprechende Erweiterung der Querschnitte im folgenden Laufrade beschleunigt. Fig. 7 und 8 zeigen die gleichen Schnitte wie die Fig. 4 und 5, die Verwendung der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung auf eine achsiale Verbundturbine darstellend, in welcher nur zwei Turbinenräder / und //, das letztere teilweise, gezeigt sind. Die Zellen der Turbinenräder, welche für achsiale Durchströmung des Treibmittels angeordnet sind, bestehen aus zwei unmittelbar zusammenhängenden Teilen, in einer der Vorrichtung nach Fig. 6 entsprechenden Weise, und zwar aus einem weiter werdenden Teile Ia bezw. IIa und einem enger werdenden Teile Ib. Der zwischen den Turbinenrädern angebrachte ,feststehende Kanal besteht ebenfalls aus zwei Teilen; der eine weiter werdende entspricht dem Kanäle 15 und der zweite enger werdende .entspricht dem Kanal 8. Die in den Lauf- und Leiträdern angeordneten Schaufeln sind sinngemäß mit 14, 13s und 13* bezeichnet (siehe Fig. 8). Durch die Einlaßleitung 10 einströmend wird der Druck des. Treibmittels durch Expansion im Kanal 9 zu entsprechender Geschwindigkeit umgewandelt und strömt durch die Einlaßöffnungen 12 in das Laufrad Ia, wo die Geschwindigkeit vermöge der Drosselung durch den verengten Teil Ib in Druck umgesetzt wird, während das Treibmittel gleichzeitig das Turbinenrad durch Aktionswirkung in Umdrehung versetzt. In den Kanälen 12* des Teiles Ib findet eine Expansion des Treibmittels statt, so daß dasselbe mit vermehrter Geschwindigkeit aus genannten Kanälen ausströmt, das Turbinenrad durch Reaktionswirkung in Umdrehung versetzend. Im ersten Teile des festen Kanales im Teile 15 wird die Geschwindigkeit des Treibmittels in Druck umgesetzt, so daß das Treibmittel mit erhöhtem Druck im zweiten Teile 8 desselben einströmt, hier findet wieder eine Expansion des Treibmittels statt, so daß dasselbe mit vermindertem Druck und vermehrter Geschwindigkeit in den Turbinenradteil IIa einströmt, in welchem sich die beschriebene Wirkungsweise wiederholt. Patent-A ν Sprüche:

1. Verbundturbine, in welcher zwischen zwei Expansionsstufen die Geschwindigkeit des Treibmittels mittels eines Kanals mit allmählich sich erweiterndem Querschnitt durch eine hinter dem Kanal angeordnete Drosselvorrichtung in Druck umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Kanal in einem Tur-.binenlaufrade selbst angebracht ist, daß also die Laufradzellen entsprechend geformt sind, und die zur Druckerhöhung im Kanal erforderliche Drosselung durch den allmählich enger werdenden Einlaßkanal für das nachfolgende Turbinenrad erfolgt, in welchem dann der Druck in Geschwindigkeit verwandelt wird (Fig. 1 bis 5).

2. Ausführungsform der Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem im umlaufenden Turbinenrade befindlichen Kanal mit allmählich sich erweiterndem Querschnitt auch im Turbinengehäuse selbst ein solcher Kanal vorgesehen ist, und die erforderliche Drosselung durch enger werdende Austrittskanäle (ΐ2^δ) im Rade und enger wer- 9" dende feststehende Eintrittskanäle (8) für das nächstfolgende Laufrad erzielt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.