CH247818A - Turbine. - Google Patents

Turbine.

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CH247818A
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turbine
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Goetaverken Aktiebolaget
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Goetaverken Ab
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
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Description


  Turbine.    Die vorliegende Erfindung betrifft eine  Turbine zur     Entspannung    von Treibmitteln  verschiedenen Druckes, die dadurch     gekenn-          zeiehnet    ist,     dass    die     Treihmittel    in getrenn  ten Strömen zu den Turbinenstufen geleitet  werden     und        dass    mindestens die erste, vom       Trüibmittel        höchisten    Druckes     durühströmte     Stufe mit geringerem Reaktionsgrad arbeitet  als die, vom Treibmittel geringsten Druckes       duro,hstr#>mte    Stufe.  



  Die Erfindung !gründet sieh auf die     be-          'kannte    Tatsache,     dass    bei der Ausnutzung ein  und desselben Wärmegefälles Laufschaufeln  einer     Gleichdruckstufe    eine viel geringere       Umfangsges.chwindigkeit    erfordern als Lauf  schaufeln     einertberdruckstufe.    Wenn daher  eine Druckstufe,     duro,11    die Mittel höheren  Druckes strömen soll, als     Gleiehdru#ekstuie     ausgebildet wird und eine     Drucketufe    für das       lZiederdruckmittel.    als     Tiberdruekst-afe,

      kann  man sowohl für die mit dem Hochdruckmittel  betriebene als auch für die mit dem Nieder  druckmittel betriebene Turbinenstufe einen  guten Wirkungsgrad erhalten.  



  Durch -die Erfindung     lässt    sieh bei geeig  neter Gestaltung eine so,     ra;s,cliü    und grosse  Senkung des Druckes des     Hochdruckmittels     herbeiführen,     dass    dieses beispielsweise be  reits nach dem     Durühströmen    einer einzigen       Druakstufe    den     gleiehen    Druck wie das     Nie-          derdruekmittel    aufweist.

   Wenn man den       Laufkliaufeln    einer     Gleichdruckotufe    für       Iloelld-ruckmittel    eine grössere Umfangsge-         schwindigkeit    gibt als den Laufschaufeln       elner    Überdruckstufe für     Niederdruck-,mittel,     kann bei entsprechenden Druckverhältnissen  die Entspannung bis zu einem gewissen     End-          druck    für beide Mittel in der     gleich-en    Anzahl  von Stufenerfolgen.

   Dies ergibt die     Mögli--h-          keiteinfacher    Bauarten, da, die verschiedenen  Mittel in konzentrischen Strömen durch auf  dem -gleichen Turbinenrad angeordnete  Schaufelkränze     ueleitet    werden können.  



  Unter gewissen     Verhäftnissen    kann es  zweckmässig sein, für das Hochdruckmittel  eine     zusätzhühe    erste     Entspannungsstufe    der       Gleichdruakbauart    vorzusehen.

   Dadurch kön  nen die     Laufechaufeln    der     CTleiühd.ru-okstufe     eine geringere     Umfangsgeschwindigkeit    er  halten als die     Laufechaufeln        ein-er    Über  druckstufe für das     Ni-ederdruekmittel,    wobei  das     Hochdruekmittel,        naeh    dem Austritt     aus     der     Gleichdruckstufe    im wesentlichen den  gleichen Druck haben kann wie das Nieder  druckmittel.

   Bei grossen     Druckuntersthieden          zwiss,chen    den verschiedenen Mitteln können  natürlich zwei oder     mel-irere    zusätzliche Stu  fen für das Hochdruckmittel vorgesehen wer  den.  



  Falls die Turbine durch Abgase einer       Brennkraftmasehine    betrieben werden soll,  die bei verschiedenen Drücken entnommen  werden, liegt noch ein anderer Grund     da-zu     vor, den Teil der Turbine, der     vom        Nieder-          druckgas    durchströmt werden soll, als. Über  druckstufe auszubilden.

   Wenn     die    Belastung-           der        Brennkraftmaseliine        stliwankt,    ändert  sich nämlich das     Wärmiegefälle    des     Nieder-          druckgasses    verhältnismässig viel     otärker        al,9     dasjenige des     Hochdruckgases.    Eine     Über-          dru,sskstuie    ist für eine derartige Änderung       -#veni!,

  o"er    empfindlich als eine     Gleichdruck-          stufe.    Der     Wirkungsgra4        der    Überdruckstufe  wird daher durch Änderungen in der     B#e-          lastung    der     Brennkraftmaschine    fast nicht       beeinflusst.     



  In den beiliegenden Zeichnungen     6ind     ,einige     Ausführungsbeispiele,einer    gemäss der  Erfindung ausgebildeten Turbine dargestellt,  die mit- Abgasen zweier verschiedener Drücke  einer     Brennkraftmaschine    -betrieben wird.  



       Fig.   <B>1</B> ist ein     Axialschnitt    durch das erste       Aur,fü'hrung,sbei-s-piel.     



       Fig.   <B>2</B>     und   <B>3.</B> sind     S#ssh#nit-te    durch die     Leit-          schaufeln    und die Laufschaufeln nach den  Linien     II-II        bezw.        III-III    in     Fig.   <B>1..</B>  



       Fig.    4     zeigteinen        Axialschnitt    durch das  zweite Ausführungsbeispiel, und       Fig.   <B>5</B> und<B>6</B> sind Schnitte durch die     Leit-          schaufeln    und die     Laufschaufeln    nach der  Linie     V-V        bezw.        VI-VI    in     Fig.    4.  



  In     Fig.   <B>1</B> ist     der        Einlass    für die Abgase  höheren     Druük.Es,    oder     IIo#ehd-ru#ckgaee    mit<B>1</B>  und der     Einlass    für das     Niederdrueb,gas    mit  2 bezeichnet. Durch eine Trennwand<B>3</B> wer  den eine äussere     Einlasskammer    4 für das       Uochdruckgas        undeineinnere        Einlasskammer     <B>5</B> für das     Niederdruckgas    gebildet.

   Die     Zu-          etrömung    der Gase zum Turbinenläufer<B>6</B>  erfolgt durch     Leitschaufeln   <B>7</B> und<B>8,</B> die in  zur Läuferwelle<B>9</B>     konzentrie-chen,    in der       Cleichen    Ebene liegenden Ringen     angebraclit     ,sind. Der Läufer ist     ente-prechend    den beiden       Leit#schaufelkränzen   <B>7</B> und<B>8</B> mit zwei konzen  trischen     Laufseha.ufelkränzen   <B><U>10</U></B> und<B>11</B>     ver-          -eben-,    die durch eine Zwischenwand 12 von  einander getrennt sind.

   Der     Turbinenauslass     ist mit<B>13</B> bezeichnet.  



  Wie, aus den     Fig.    2 und<B>3</B> ersichtlich, die  Schnitte durch die     Schaufelung    der beiden  Systeme zeigen, besitzen die     Laufseha.uf        eln     14 im äussern Kranz<B>10</B> für das     Hochdruck-          ,ülas        Gleic'hdru-ake-ahaufel-profile,    während die  Laufschaufeln<B>15</B> im innern Kranz<B>1.1</B> für    das     Niederdruükgas"Gberdrueks--Iia#ufelprofile     besitzen.  



  Dadurch,     da3    die     Gleichdruckstufe    im  äussern Kranz mit dem grösseren Durchmesser  liegt, besitzen die Laufschaufeln der     Gleich-          drutkstufe    eine grössere Umfangsgeschwin  digkeit; als die     Laufsehaufeln    der Überdruck  stufe, wobei die     Umfangsgescliwindigkeiten     solche Werte haben,     dass    gute     Wirku%gsgrade     sowohl für die     Gleichdruckstufe    wie auch  für die     Überdruckotufe,    erhalten werden  können.  



  Mit Rücksicht auf     Undiehtigkeitsverluste     und den Wirkungsgrad der     Dru-el-,stufe    für  das     Hochdruckmittel    ist es vorteilhaft, diese       Druelt-3stufe    mit etwas Überdruck arbeiten zu  lassen. Dieser wird zweckmässig so gross ge  wählt,     dass    der Druck im Zwischenraum<B>16</B>       zwisehen    den     Leit-    und den     Laufs-ehaufelii     für die beide     Drueks#-tufen    ungefähr gleich  gross     ist.     



  Ein zweites Ausführungsbeispiel     ein-er     Turbine zum Betrieb mit     Gamsen    verschiedenen       Druck-es    und mit     konzentrisahen    Einlässen  für das Hochdruck- und     Niederdruck--as    ist  in     Flg.    4 dargestellt.

   Hier bezeichnet<B>17</B> den       Einlass    für das     Niederdruckgas    und<B>18</B> den       Einlass        fürdas        Hochdrupkgas.    Die Zwischen  wand<B>19</B> trennt die Einlässe voneinander, so       dass    in ähnlicher Weise wie beim     Ausfüh-          run_7#sbeis-piel    nach     Fig.   <B>1</B> zwei     Einlasskam-          mern    20 und 21 gebildet werden.

   Hier liegt  jedoch die.     Einlasska-mmer    20,     fürdas        Nieder-          druckgas    ausserhalb der     Einla.3kammer    21  für das     Haabdruckgas.     



  Das     Hoahdruckgas    strömt zunächst durch  ein     Düsensyetem    22, darauf durch einen       Laufschaufelkranz   <B>23</B> und einen     Leitsohau-          fei.kranz    24 sowie schliesslich durch einen  weiteren     Laufschaufelkranz    2,5, der gemein  sam für das     HocIdruckgas    und. das     Nieder-          z#eordnet    ist. Das,     Niederdrupkgas          druckgas        ane     wird dem genannten Schaufelkranz<B>25</B> durch  ein Düsensystem<B>26</B> zugeführt.

   Der     Turbi-          nenausslass    ist mit<B>27</B> bezeichnet.  



  Wie aus den     Fig.   <B>5</B> und<B>6</B> ersichtlich, be  sitzen die     La.ufschaufeln    im Schaufelkranz  <B>2-3</B>     Glei-chdriiel-,s#chaufelprofile        unil    diejenigen      im     Sehaufelkranz   <B>25</B>     Überdruckschaufelpro-          file.    Das     Hochdruekgas    strömt also ausser  durch eine     Gleichdruckstufe        au-eh    durch eine,       -Cherdruckstufe.    Hierbei wird das Wärmege  fälle so auf die     Gleiehdruck-    und Überdruck  stufe verteilt,

       dass    der     CTasdruek    im Spalt<B>28</B>  vor dem für Hochdruck- und     Nie-clerdr-Ltek-          ,las    gemeinsamen     Laufkhaufelkranz   <B>25</B>     un-          L        e          1.        fähr    auf der ganzen     Sühaufellänige    gleich  ist.  



  Da das     lIo#dhdrue'kgas    durch zwei     Druck-          .stufen    strömt, von denen. die erste Stufe, eine       Gleidhdruckstufe    ist, während     da.s        Nieder-          dru,ekga,s    nur eine Stufe, und zwar eine Über  druckstufe,     durchströmt,    lassen sich die Um  fangsgeschwindigkeiten für die     Liaufschau-          feln    so wählen,

       dass    gute     Wirkungsgradeso-          wohl    in dem vom     Niederdruükgas        durüh-          strömten    wie auch in dem vom Hochdruckgas       durohströmten    Turbinenteil erhalten werden.  



  Die Erfindung ist naturgemäss nicht auf  die beschriebenen und in den     Zeiehnungen     dargestellten Ausführungsbeispiele<B>-</B> be  schränkt, sondern kann hinsichtlich der Ein  zelheiten abgeändert werden. Die Erfindung  ist beispielsweise     nieht    auf eine Turbine für  nur zwei Mittel verschiedenen Druckes be  schränkt, sondern     umfasst    auch Turbinen für  .mehr als zwei Mittel, die verschiedene Drücke  haben und für die zum Beispiel konzentrische  Einlässe zum Turbinenläufer angeordnet  sind.

   Der Unterschied zwischen den     Di-iieli:-          messern    der verschiedenen     Schaufel-kränze     kann grösser sein als in den gegebenen Bei  spielen,     um    die     Umfangsgesthwindigkeit    der  Schaufeln den verschiedenen Mitteln anzu  passen. Es können mehr als zwei axial hin  tereinander angeordnete Stufen angeordnet  werden, und der gleiche     Laufsehaufelkranz     kann mehr als zwei     konzentriechen        Leitschau-          fel-kränzen    gemeinsam sein.

   Falls mehr als  zwei     konzentriseh-e        Schaufelkrän7e    verwen  det werden und der äusserste Kranz als       Gleichdruckstufe    und der innerste Kranz als       Überdrutketufe,    ausgebildet ist, können die  auf den     dazwisehenli-egenden    Kränzen ange  ordneten Stufen ebenfalls     Überdrückstufen          ,s"-in,    welche jedoch     zweehmässig    mit     gerin-          en            gerem    Reaktionsgrad arbeiten als die Über  druckstufe auf dem innersten Kranz.  



  Oben sind nur     Ausführungsbeispiele    von  Turbinen gemäss der Erfindung     besohrieben,     die als     Axialturbinen    ausgebildet sind. Die       Erfindune-    kann jedoch ohne weiteres auch  bei     Radialturbinen    Anwendung finden.

   Hier  bei erfolgt die     Anpas-sung    der     Schaufelung     an die verschiedenen Mittel vorzugsweise  durch Anordnung einer verschieden     aTossen     Anzahl von Stufen, wobei aber     ebenfall-s     mindestens die erste, vom     Treibmittel    höch  sten Druckes durchströmte Stufe mit     gerin-          gerem    Reaktionsgrad arbeitet als die vom  Treibmittel geringsten Druckes     durehetrömte          el     Stufe.

    Die Turbine gemäss der Erfindung kann       KIliesslieli    auch als gegenläufige     Radial-          turbine    ausgebildet sein, das heisst mit ent  gegen der Drehrichtung der     Laufschaufel-          k#     kränze umlaufenden     Leitsehaufelkränzen,     wodurch die     Schaufelgeschwindiigkeit    bei       Aufrethterhaltung    :des     Wirkungegradeo    auf  die Hälfte herabgesetzt wird.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Turbine zur Entspannung von Treibmit- feln verschiedenen Druekes, daduroh gekenn zeichnet, dass die Treibmittel in getrennten ,Strömen zu den Turbinenstufen geleitet wer den, und dass mindestens die erste vom Treib mittel höchsten Diruckes durehströmte Stufe mit geringerem Reaktionsgrad arbeitet als die vom Treibmittel geringsten Druckes durchströmte Stufe.
    UNTERANSPRüCHE: <B>1.</B> Turbine naeh Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine von einem Treib- n mittel mittleren Druckes durchströmte Stufe, mit geringerem Reaktionsgrad als die vom Niederdruckmittel durchströmte Stafe, aber mit grösserem Beaktiunsgrad als die vom Hoahdruchmittel durohsträmte Stufe arbeitet. 2.
    Turbine nach Patenfanspruch, dadurüh gekennzeichnet, dass die Laufschaufeln der vom 11#oohdruelmit-tel durchströmten Stufe eine grössere Umfangsgeschwindigkeit haben als die Laufschaufeln der vom Nieclerdi-urk- mittel durchströmten Stufe.
    <B>3.</B> Turbine nach Patentansprucli, -dadurch gekünnz-eielinet, dass die Laufsehaufeln der vom Hochdruckraittel durcliströmten Stufen eine geringere Umfangsgeechwindigkeit ha ben ale die Laufsthaufeln <B>der</B> vom Nieder druckmittel durchströmten Stufe,
    wobei fül- das Hochdruckmittel melir Enfspannunge- Stufen vorgesehen sind als für das Nieder druckmittel. 4.
    Turbine nach Patentanepruch und Un- teransprup,li 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufeln<B>(10)</B> für das Hoehdruck- mittel auf demselben Rad<B>(6)</B> wie die Lauf- echaufeln <B>(11)</B> für das Niederdruükmit-tel und radia.1 ausserhalb der letztgenannten angeord net sind (Fig. <B>1).</B> <B>5.</B> Turbine nach Patentanspruch und Un teranspruch.<B>3,</B> dadurch goekennzeiehnet,
    dass einem im äussern Teil vom Niederdrucktreib- mittel und im innern Teil vom Hochdruck treibmittel durehströmten Laufschaufelkranz im innern Teil ein Schaufelkranz vorgese#ha,1- tet ist, der vom Hochdrucktreibmittel durch strömt -wird.
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