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.