DE180143C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 180143 KLASSE 14 c. GRUPPE- M 180143 CLASS 14 c. GROUP

AKTIEBOLAGET DE LAVALS ANGTURBIN in JERLA β. STOCKHOLM.SHARES DE LAVALS ANGTURBIN in JERLA β. STOCKHOLM.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. Juni 1904 ab.Patented in the German Empire on June 12, 1904.

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.' ^: It is known that under certain circumstances compression surges and thus pressure increases of the propellant occur when it flows through expansion nozzles. This process is already used technically in that the 'exit speed of the propellant is converted into pressure when exiting the impeller of one expansion stage through a duct acting like a diffuser and by subsequent throttling before the subsequent expansion stage. In this known mode of operation, the channel in which said pressure increase takes place is firmly attached in the turbine housing itself; the absolute outlet speed of the propellant is accordingly converted into corresponding pressure in a fixed channel. ^:

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.According to the invention, on the other hand, the channel should be installed in the turbine runner, d. H. are formed by its cells. The propellant is gradually added narrowing guide channel with an increased speed on the turbine wheel conducted, in which the cross-sections of the cells expand; through one behind the Impeller arranged throttle device is said speed within of cells converted into pressure. The invention thus turns out to be the reverse of the known operating method. One embodiment of the invention consists in that one connects the known device with the new invention by alternating such a channel in the impeller and fixed in the housing. So there is one in the first part of the turbine wheel Pressure increase in front of it, while in its second part a conversion of pressure too speed takes place. The speed at which the propellant acts Leaving such a turbine wheel is then first put into pressure in one fixed channel of the turbine housing implemented to then be introduced into the following Wheel to be turned back into speed.

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-In the drawings, the use of the invention in Figs. 1 to 3 is on a radial Composite turbine and in Figs. 4 and 5 an axial composite turbine is shown. Fig. 6 shows the embodiment of the invention, in which the new and the old arrangement are used alternately for a radial composite turbine, and Fig. 7 and 8 the same embodiment for an axial connection

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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.coil turbine. In Fig. 1 to 3, of which Fig. 1 is a vertical longitudinal section through a turbine, Fig. 2 is a cross section along the line xx of Fig. 1, while Fig. 3 shows two blades, /, II, III are the turbine wheels , the number of which can be arbitrarily large. They are set up for radial flow of the propellant, which flows from the outside to the inside. The turbine wheels are placed on the turbine shaft 1 by means of hubs 3 and mounted in individual chambers which are formed by walls 4 and 5 extending from the turbine housing 2. Channels 6, which connect the central outlets of the turbine wheels with the inlet channels 8 of the turbine wheels, are arranged between the turbine wheels. The inlet channel 9 of the turbine wheel I is connected to the inlet line 10 for the propellant, and the outlet 7 of the turbine wheel III is connected to the outlet line 11 of the turbine.

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.The inlet channels 9 and 8 of the turbine wheels narrow towards the impeller cells on the periphery of the turbine wheels in such a way that the axial width of the same corresponds to the axial width of the impeller cells on the periphery. In these channels there is an expansion and therefore a corresponding increase in the speed of the propellant. The impeller cells expand gradually from the intake port 12 in the direction of the flowing jet, as FIG. 3 clearly shows, where a, b, c, d is the inlet port, and e, f, g, the outlet opening h of a space between two blades 13 denote . The reduction in cross section of the following stator cells 8 is dimensioned such that the speed which the propellant flowing out of the preceding ducts 9 and 8 possesses is converted into pressure during the flow through the impeller cells. The propellant flows through the line 10 into the compound turbine, receives an increased speed, during the expansion in the inlet channel 9, flows through the wheel / through, leaves the same with increased pressure and reduced speed through the outlet 7, from which the propellant passes through the Channel 6 to the inlet channel 8 of the following turbine wheel // is passed, in which the propellant expands and receives an increased speed. The same process takes place in impeller II as in impeller /, so that the propellant leaves outlet 7 of the impeller with increased pressure and reduced speed and is passed through channel 6 between wheels // and III to inlet channel 8 of the latter. As can be seen from FIG. 2, the inlet channels 8 and 9 are divided by guide vanes 14.

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.4 and 5 show the device for axial composite turbines. Appropriate Parts are here as consistently in all embodiments of the invention with the in 1 to 3 provided reference numerals chosen.

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.The passage of the propellant through the door hinge and the mode of operation of the same is as has been described for FIGS. An expansion and increase in speed takes place in the narrowing inlet ports 9 and 8 during compression and deceleration go on in the impeller cells that increase from cross-section to cross-section.

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. ■Figure 6 is a section corresponding to Figure I through a turbine which is a modification of the invention. I, II, III designate the running wheels, which are designed here as double wheels I ^a , P ₁ II ^a , IP, IIP, IIP . In the impellers I ^a , IP, IIP the flow of the propellant according to the new invention goes from the outside to the inside and a speed is converted into pressure in the impellers, while in the impellers P, IP, IIP this pressure is again as in the known arrangement is converted into speed, with radial flow of the propellant from the inside to the outside. The outlets 7 of the impellers P, IP, IIP simultaneously form central inlets to the wheels / *, IP, IIP. The inlet openings 12 "of the wheels /", IP, IIP are arranged opposite the inlet channels 9 and 8, while the known compression channels 15 formed in the turbine housing are arranged opposite the outlet openings 12 * of the wheels P, IP, IIP. The channels 6 direct the propellant from one turbine wheel to the other. ■

Der Gang des Treibmittels durch die Verbundturbine und die Wirkungsweise desselben ist folgende:The passage of the propellant through the composite turbine and the mode of operation of the same is the following:

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 desFlowing in through the inlet line 10, the propellant is subject to expansion in the inlet channel 9, so that it enters the wheel P at increased speed. In this, the speed of the propellant is converted into pressure by virtue of the throttling occurring in I2, ^b , so that the propellant flows over through the opening 7 into the wheel P ^{with increased pressure U} 5 and reduced speed. The wheels P, IP, IIP are identical in design and mode of operation with the known ones. In the cells of these wheels, which become narrower in the direction of the flowing jet, there is an expansion of the

Claims

Propellant instead, so that it with reduced pressure and increased speed the outlet openings. 12 * leaves, causing the wheels to rotate by reaction. From there, the propellant flows into the channels 15, in which the absolute exit speed of the propellant is converted into pressure in a known manner by the subsequent throttling. With increased pressure and reduced speed, the propellant flows into the inlet channels 8 and is here: Accelerated in the following impeller by corresponding expansion of the cross-sections. 7 and 8 show the same sections as FIGS. 4 and 5, showing the use of the device shown in FIG. 6 on an axial composite turbine in which only two turbine wheels / and //, the latter in part, are shown. The cells of the turbine wheels, which are arranged for axial flow of the propellant, consist of two directly connected parts, in a manner corresponding to the device according to FIG. IIa and a narrowing part Ib. The fixed duct between the turbine wheels also consists of two parts; the one that becomes wider corresponds to the channel 15 and the second that becomes narrower corresponds to the channel 8. The blades arranged in the impellers and guide wheels are correspondingly denoted by 14, 13s and 13 * (see FIG. 8). Flowing in through the inlet line 10, the pressure of the propellant is converted to the corresponding speed by expansion in the channel 9 and flows through the inlet openings 12 into the impeller Ia, where the speed is converted into pressure by virtue of the throttling through the narrowed part Ib, while the propellant at the same time the turbine wheel is set in rotation by action. An expansion of the propellant takes place in the channels 12 * of part 1b, so that the same flows out of said channels at increased speed, causing the turbine wheel to rotate by reaction. In the first part of the fixed channel in part 15, the speed of the propellant is converted into pressure, so that the propellant flows in at increased pressure in the second part 8 of the same, here an expansion of the propellant takes place again, so that the same with reduced pressure and increased speed flows into the turbine part IIa, in which the described mode of operation is repeated. Patent-A ν Proverbs:

1. Compound turbine, in which the speed between two expansion stages of the propellant by means of a channel with a gradually widening cross-section is converted into pressure by a throttle device arranged behind the channel, characterized in that that said channel is installed in a turbo-turbine wheel itself, that So the impeller cells are shaped accordingly, and the throttling required to increase the pressure in the channel through the gradually narrowing inlet channel for the following turbine wheel takes place, in which then the pressure in Speed is transformed (Fig. 1 to 5).

2. Embodiment of the turbine according to claim 1, characterized in that in addition to the channel located in the rotating turbine wheel with a gradually widening cross-section, such a channel is also provided in the turbine housing itself, and the required throttling by narrowing outlet channels (ΐ2 ^δ ) in the wheel and fixed inlet channels (8) that become narrower are achieved for the next following impeller.

For this purpose 2 sheets of drawings.