DE214786C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

M 214786 KLASSE 14 c. GRUPPE

in STOCKHOLM.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Radial-Dampfturbinen mit konzentrisch angeordneten Leit- und Laufradkränzen, die gitterartig derart durchbrochen sind, daß die Längsstege die Schaufeln darstellen, während die Querstege zur Versteifung der Schaufeln dienen. Die Leit- und Laufradkränze können dabei in entgegengesetzter Richtung rotieren, die eine Gruppe derselben kann aber auch still stehen.

Die Durchmesser derartiger Turbinen mit gitterförmig durchbrochenen Leit- oder Laufradkränzen können zufolge der verminderten Höhe der einzelnen Schaufeln verkleinert werden, wobei neben dem Vorteil aber ein beträchtlicher Übelstand auftritt. Wenn nämlich das einer vollständigen Expansion entsprechende große Dampfvolumen aus einem kleineren Durchmesser aus der Turbine ausströmen sollte, so mußte auch die achsiale Weite der ringförmigen .Austrittsöffnung. vergrößert werden. Die Fig. 1 und 2 der Zeichnung veranschaulichen schematisch diese Verhältnisse. Fig. ι stellt eine Radialturbine von großem Durchmesser dar. Wenn diese verkleinert wird, und zwar unter Verwendung der gitterförmig durchbrochenen Schaufelkränze, dann muß auch die äußere achsiale ringförmige Austrittsöffnung in der in Fig. 2 angegebenen Weise erweitert werden. Dann entstehen aber zufolge der Vergrößerung des Winkels α¹ zu α² sehr schädliche Seitenströmungen des Dampfes, wie aus Fig. 3 bis 5 deutlich hervorgeht. Wenn ein Dampfpartikelchen den Weg A -A nimmt, dann wird dasselbe derart abgelenkt, wie es die Krümmung der Schaufel s bedingt. Fig. 4 stellt einen Schnitt nachyl-zl dar, und die konkave Wölbung der Schaufel bestimmt den Weg des Dampfpartikelchens. Es ist klar, daß der Schaufelschnitt derart gewählt wird, daß die Arbeit des Dampfes in der Richtung A - A in der besten und am meisten wirksamen Weise aufgenommen wird.

Strömt hingegen der Dampf in der Rieh- tang B-B, so treten ganz andere Verhältnisse auf. Aus Fig. 5, die einen Schnitt durch die Schaufel nach B-B darstellt, ist ersichtlich, daß in dieser Richtung die Krümmung eine ganz andere wird, und zwar eine derartige, daß der Dampf in sehr verschlechterter Weise ausgenutzt wird. Denn erstens muß er einen längeren Weg an der Schaufel zurücklegen, und zweitens muß er einer anders gestalteten Bahn folgen, die nicht geeignet ist, in der besten Weise die Dampfgeschwindigkeit auszunutzen. Hierzu kommt noch, daß durch die Unterschiede in der Strömung und der Expansion in den verschiedenen Teilen einer und derselben Schaufel ungünstige Wirbelbildungen in der Seitenrichtung entstehen.

Würde man die Durchströmungskanäle in der in Fig. 6 angegebenen und an sich bekannten Weise mittels Scheidewände in mehrere Kanäle zerlegen, dann würden nur die Wirbelbildungen herabgesetzt, die Seitenströmungen des Dampfes gegen die Schaufeln aber nicht verbessert.

Gemäß vorliegender Erfindung wird der erwähnte Übelstand in der aus den Fig. 7 und 8 schematisch dargestellten Weise dadurch beseitigt, daß der Durchströmungskanal in eine Anzahl Kanäle geteilt wird, nicht aber durch Scheidewände von gleichförmiger Dicke, wie nach Fig. 6, sondern durch Querstege, deren Breite in den einzelnen Kränzen von innen nach außen abnimmt. Hierdurch werden die schädlichen Seitenströmungen verringert, und zwar um so mehr, als einzelne Teilkanäle vorgesehen werden. Es ist aus der Zeichnung ersichtlich, daß der Winkel α² (Fig. 2) schon bei Einschaltung einer einzigen Scheidewand von veränderlicher Dicke, wie in Fig. 7 dargestellt ist, auf den kleineren Betraget⁴ verringert wird. Bei Einschaltung von zwei Wänden (Fig. 3) erfolgt eine weitere Verringerung auf α^δ.

Fig. 9 und 10 zeigen im Achsenschnitt verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. In Fig. 9 wird der Dampf durch Schaufelkanäle α geleitet, die sich von innen nach außen mehrfach verzweigen, so daß ihre Anzahl von zwei auf acht wächst. Hierdurch erhalten die Seitenströmungen des Dampfes eine solche Richtung, daß der Wirkungsgrad der Turbine nicht nennenswert verringert wird.

Dasselbe ist der Fall bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform, bei der der Dampf aus einem mittleren Kanal b durch eine Verteilungskammer c strömt und in acht Kanäle d eintritt. Diese Kanäle können sich auch nach innen durch die ganze Schaufelgruppe erstrecken, in welchem Falle die Anzahl der Schaufelreihen in allen Schaufelkränzen gleich würde.

Die Kanäle werden dadurch hergestellt, daß man die Breite der Querstege so wählt, daß die gewünschte Vergrößerung des Durchgangsquerschnittes für das Druckmittel entsteht.

Den größten Vorteil bringt diese Anordnung bei Turbinen mit entgegengesetzt umlaufenden Schaufelgruppen, da hierbei die Anzahl der Schaufelreihen, also die Weglänge des Druckmittels auf ein Viertel des bei Turbinen mit einfachem Umlauf vorhandenen Erfordernisses vermindert werden kann. Es werden aber auch an Turbinen der letztgenannten Art nennenswerte Vorteile erreicht, besonders dadurch, daß in den letzten Schaufelreihen ein größerer Durchgangsquerschnitt vorgesehen werden kann, wodurch niedrige und wirtschaftlich günstigere Geschwindigkeiten des Druckes erzielt werden.

Die Querstege e werden zweckmäßig in einem Stücke mit den Schaufeln ausgeführt oder mit diesen durch Löten oder Schweißen verbunden, so daß die Ablenkungsstücke in jeder Schaufelreihe durchgehende Ringverbände bilden, die die Fliehkraftbeanspruchungen der Schaufeln aufnehmen. Wenn diese Verbände eine größere Länge erhalten, können sie zweckmäßigerweise hohl- oder rinnenförmig gestaltet werden, wie es in Fig. 9 bei f gezeigt ist, oder man kann ihr Gewicht auf irgendeine andere Weise vermindern , so daß ihre Masse durch Schwingungen während des Ganges die zwischen ihnen liegenden Schaufeln nicht zu stark beansprucht.

Da der Wirkungsgrad einer Turbine wesentlich davon abhängt, daß der Durchgangsquer-, schnitt genügend groß wird, um niedrige Druckmittelgeschwindigkeiten zu erzielen, und da das beschriebene Verfahren die Anwendung breiterer Schaufelgruppen mit entsprechend größerem Durchgangsquerschnitt gestattet, so sind mit dem Erfindungsgegenstande die vorteilhaftesten Geschwindigkeitsverhältnisse zu erreichen.

Die Vorrichtung kann auch mit Vorteil an Kompressoren, Gebläsen, Pumpen o. dgl. verwendet werden, die mit ähnlichen Schaufelreihen versehen sind, gleichviel ob das Druckmittel in Richtung gegen die Welle oder von der Welle hergeleitet wird.

Claims (1)

1. Pa tent-An SPRU CH :

   Radial-Dampfturbine mit konzentrisch angeordneten Leit- und Laufradkränzen, · die gitterartig derart durchbrochen sind, daß die Längsstege die Schaufeln darstellen, während die Querstege zur Versteifung der Schaufeln dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbreite der Querstege in den einzelnen Kränzen von innen nach außen abnimmt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.