NO772212L - Trykkgassmaskin. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en trykkgassmaskin hvor høy-hastighetsgass blåses fra en krummet rekke av dyser mot kanten til en rotor som er tett hosliggende dyseutgangene.- Denne rotorkant er ved sin periferi forskynt med krummede skovler hvori gasstrålene går inn. Både innløpene og utløpene til skovlene er anordet ved denne periferi. Gassen går etter at den har strømmet over den krummede flate i skovlen ut' fra skovelutløpet med et meget lavt mottrykk slik at man får en meget virkningsfull omdannelse av gasshastighet til rotasjonskraft.

Trykkgassmaskinen eller - turbinen ifølge oppfinnelsen adskiller seg klart overfor vanlige turbintyper av den type som er vist og beskrevet i US- patentene: 748,678; 751,589; 845,059; 910,428; 911,492; 979,077; 985,885; 992,433; 1,145,144; 1.546,744

og 3-197,177 med hensyn til efféktiviteten av kraftoverføringen.

Man har funnet at man oppnår store fordeler ved å til-véiebringe et .rett igjennomløp for lasten fra dysen gjennom skovlene og inn i et mottrykksområde hvor trykket er lavt. Dette har flere årsaker. Ved f^-eks. impulsturbiner med gjentatt innløp, hvor gasstrømmen suksesivt går gjennom en serie av trinn, vil fluidets relative hastighet fra et trinn til det neste hele tiden avta,

mens tettheten i gassen forblir konstant. Som følge herav vil ettersom gasstrømningshastigheten gjennom løpene og skovlene avtar, tverrsnittsarealet til gasstrømmen øke omvendt proposjonalt.

Man har tidligere forsøkt å løse dette problem med

økede tverrsnittsarealer for gasstrømmen med avtagende hastighet fra et trinn til det annet ved å tilveiebringe en unnslipnings-mulighet for noe av gasstrømmen før hele dens kinetiske energi er omdannet til kraft. Disse tiltak har imidler ikke vist seg helt ut tilfredsstillende og trinnturbiner er derfor aldri vært meget effektive. Den høyhastighetsgass som i virkeligheten går helt igjennom de suksessive trinn utsettes dessuten for flere påvirk-

ninger som skyldes den lange labyrintstrekning som gassen må

følge gjennom trinnene og de derav følgende dårlige relative inn-gangsvinkler for gassen i forhold til rotoren som jo beveger seg med konstant hastighet. Det foreligger derfor en tendens til at gasstrømmens kinetiske energi omdannes til varme i stedenfor arbeide i rotoren som uttrykt ved rotorens rotasjon.

Den nye turbin er slik at høyhastighetsgassen ikke utsettes for en lang gjennomstrømningsstrekning hvor dens energi omdannes til akselhestekrefter. I motsetning til hva man tidligere har gjort forsøker man å få en så kort som mulig bane fra dysene gjennom skovlene og til utløpsområdet. Mange forsøk har vist at denne elimineringen av gjeninnløpstrinnene, slik man kjenner det ifra tidligere turbiner, sammen med en tilsvarende økning i rotorens omkretshastighet i sterk grad bidrar til å øke maskinens effektivitet. Denne efféktivitet kan her defineres som omdannelsen av den komprimerte gass' potensielle energi til akselhestekrefter, og ved en maskin av den nye typen vil man her ha en meget større effektivitet enn man hittil har kunnet oppnå.

Ifølge oppfinnelsen er det således tilveiebragt en trykkgassturbin som angitt i krav 1. Ytterligere trekk ved turbinen vil gå frem av underkravene.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene hvor

fig.l viser et sideriss av en trykkgassmaskin ifølge

oppfinnelsen,

fig. 2 viser et snitt hovedsakelig etter linjen 2-2

i fig.l,

fig. 3 viser et sideriss fra den andre siden av fig.l, fig. 4 viser et bunnriss av utførelsen i fig.3, sett

opp fra linjen 4-4 i fig.3,

fig. 5 viser et riss som i fig.2, av en annen utførel-sesform av oppfinnelsen,

fig. 6 viser et utsnitt av en utførelsesform av maskinen,

fig.7 viser et utsnitt av en utførelsesform av rotoren

i maskinen,

fig. 8 viser et snitt gjennom rotoren i fig.7,

fig. 9 viser et utsnitt av maskinen ved rotoromkretsen

og dyseplaten,

fig. 10 viser et utsnitt av en annen utførelsesform

av rotoren,

fig. 11 viser et snitt_gjennom en annen utførelsesform av rotoren,

fig. 12 viser et utsnitt et utsnitt hovedsakelig etter linjen 12-12 i fig.11, og viser gasstrålens forløp i forhold til en roterende skovle,

fig. 13 og 14 viser snitt som i fig. 10 og 11, men

av en annen utførelse,

fig. 15 viser et utsnitt av en del av rotoren og til-hørende dyseplate og viser konvergerende - divergerende dyser,

fig. 16 viser .-et snitt- som i fig. 14, men av en annen utførelse,

fig. 17 viser et planriss av endel av kanten til rotoren i fig. 15, med tre rørformede skovler,

fig. 18 viser et detaljutsnitt hovedsakelig etter linjen l8-l8 i fig. 16 og

fig. 19-21 viser utsnitt av forskjellige utførelses-former av dyseplater.

Utførelsene i fig. 1-4 er en gassmaskin 10 med et hus 11 som består av to halvdeler som er boltet sammen. Den ene hushalvdel danner en innløp-spiralside 12, og den andre hushalvdel danner en utløp-spiralside 13. Gassen går inn ved 14 og går inn i innløpsspiralen, går så gjennom dyser og..skovler og ut fra maskinen som vist med pilen.

I huset 11 er det en drivaksel 16 som er opplagret i kulelageret 17. På innløpssiden 12 er det en aksial rørformet forlengelse 18 som gir plass for en trykkdeformerbar pakning 19 for akselen 16.

Den andre enden 22 på akselen 16 strekker seg inn i

et deksel 23 som er skrudd fast på huset 11 ved hjelp av skruer 24. Akselen 16 har et endeparti 25 ved enden 22 og er forskynt med en omløpende flens 26 hvortil en sirkulær rotor 27 er fast-skrudd ved hjelp av skruer 28. Drivakselen 16, den rørformede husforlengelse 18, pakningen 19, dekslet 23 og rotoren 27 er alle koaksiale med hverandre med hensyn til den sentrale rotasjonsakse 33.

Mellom innløpssiden 12 og utløpssiden 13 i huset 11

er det anordnet en ringformet dyseplate 29 som inneholder flere tett hosliggende syser 30, slik det er vist mer detaljert i fig. 6. Husdelene 12 og 13 og dyseplaten 29 holdes sammen som vist i fig.2

ved hjelp av bolter 34.

Innløp-spiralsiden 12 har et spirralløp 35 med et relativt stort volum. Dette spiralløp 35 strekkes seg ifra innløps-stussen 36 hvor gassen 14 går inn. Utløp-spiralsiden 13 har et spiralløp 37. Dette har også et realativt stort volumsstuss 38 for utgående gass 15.

Som vist i fig. 6 og 9 er hver dyse 30 i dette ut-førelseseksempel utformet med en konvergerende inngang 39, et strupeparti 42 og en divergerende utgang 43 slik at det dannes en gasspassasje som gir en gasstrøm med høy hastighet inn i rotorskovlene. Gasstrømmen 54 som vanligvis er supersonisk, ligger langs den sentrale akse 44 i hver dyse 30.

Som vist i "fig. 7 og 8 er rotoren 27 forskynt med

en enkel serie:; av tett hosliggende impulsskovler 45, og hver skovle har en krummet:.impulsflate 46 med hovedsakelig konstant radius på tvers av rotasjonsretningen 47 til rotoren 27. Disse skovelflater 46 strekker seg fra en innløpsside 48 i hver skovel, ved den ene skovelside 49, og til en motliggende utløpsside 52, ved skovelens andre side 53. Gasstrømmen 54 går inn i hver skovle ved skovlens innløpsside 48 og har i hovedsaken uhindret strømning langs den krummede impulsflate 46 før den går ut ved skovlens utløpsside 52.

Som vist i fig. 2 munner hver skovel-utløpsside direkte ut i et område med lavt gassmottrykk. Utløps-spirralløpet 37 har nemlig et stort tverrsnittsareal og utløpsstussen 38 er tilsvarende dimensjonert. Mottrykket kan her defineres som et trykk likt med eller større enn det beregnede dysetrykk•som er antydet ved 54 i fig. 9- Dette dysetrykket vil i mange tilfelle være likt det omgivende atmosfæretrykk. I enkelte anlegg kan det imidlertid være ønskelig med dysetrykk på 3,5_ 7,0 kp/cm 2 eller mer, og i så tilfelle er mottrykket tilsvarende større.

Dyseanordningen innbefatter dyseplaten 29 og den

i ringform anordnede serie av dyser 30, idet hver dyse gir en gasstrøm med høy hastighet. Dyseplaten holdes på plass ved hjelp av en dyseplate- holdering 31 (fig.2). I hver ende av akselen 16 er det et område med langsgående drivkiler 40, og rundt akselen 16, innenfor kulelagrene 17, er det anordnet et lagerdeksel 20 som virker som smøringstetning.

Dyseanordningen-innbefatter også en styreanordning (fig.9) som retter samtlige stråler 54 direkte inn i skovelinn- løpene 48 for viderestrømning langs impulsflåtene 46 og ut ved utløpssidene 52. Denne styreanordning innbefatter en strømnings-^ styredel 55 som utgjør en intergrerende del av dyseplaten 59

og som med sin flate 56 danner en begrensning for gasstrålen 54. Denne begrensningsflate 56 og derved også ytrebegrensningen til hver gasstråle ligger hovedsakelig tangensielt i forhold til rotoromkretsen 57, slik det er vist i fig. 9.

Gassinnløpsstussen 36 og innløp-spiralløpet fører gassen frem til dyseinngangene som antydet med gasstrømningspilene 58, her utformet slik at trykkgassen 14 tilføres samtlige dyser 30, og tilsvarende er utløpsspiralen 37 og utløpsstussen 38 utformet for oppfanging av forbrukt gass.

Som vist i fig. 7 er de hosliggende skoveler 45 adskilt fra hverandre ved hjelp av en vegg 59. Veggene er:utformet som intergrerte deler av rotoren 27, og hver vegg har en tynn kant 62. Disse tynne kanter deler, opp gasstråléne 54 slik at de strømmer inn i skovlene 45 når den tynne kant passerer dyse-utganger 43- Som vist i fig. 7 og 8 er innerflaten 65 i hver skovel 45, dvs. den flate som ligger nærmest rotasjonsaksen 33, utformet konvekst, slik at dysestrålen 54 langs denne flate gir en vinge-trykkvirkning som inngår i dreiemomentet som utvikles av.'rotoren. Den sentrale dyseakse" 44, som i fig. 9 for ovessiktens skyld faller sammen med pilen 54, indikerer at gasstrålen ligger på en korde som ligger nærmere en tangent til kanten eller omkretsen 57 til rotoren enn planet til impulsflaten 46 i skovelen gjør.

De med hensyn på volumet grovt dimensjonerte gasstrøm-ningspassasjer 36,35,37 og 38 muliggjør en relativ fri gasstrømning til dysene 30, gjennom rotorskovlene 45 og ut fra disse etter at trykkgassen har virket på rotoren. Gassen bevirker derfor en rotasjon av rotoren på en meget effektiv måte samtidig som gass-temperaturen reduseres sterkt slik at den utgående gass 15 er meget kaldere enn den tilførte gass og eventuelt kan tilveiebringe en kjølevirkning.

Hver dyseutgang 43 er lineært innrettet i forhold til hvert skovelinnløp 48 under rotorens rotasjon. I utførelseseksem-pelet har hver skovle 45 en impulsflate 46 som strekker seg over

en bue på ca. l80°, slik at når eksempelvis rotoren 27 er i den stilling som er vist i fig.9, vil høyhastighets-gassen 54 fra hver dyse 30 gå inn i hver skovle ved dens innløpsside 48, strømme langs impulsflaten 46 og så forlate skovlen ved utløpssiden 52. Den meget høye driftseffektivitet og det meget høye hestekraft-

antall som utvikles pr. gasstrømningsenhet skyldes en kombinasjon av den foran nevnte 180° gasstrømning i forhold til rotoren, innføringen av gassen i skovlene så nær rotortangenten som mulig og sikringen av denne tangensiale gasstrømning som følge av an-ordningen av veggflåtene 56 for hver dyse. (fig9)

En turbin med en diameter på 12 cm og utført ifølge oppfinnelsen og med en lufttilførsel ved 7 .Kp/cm 2 og 27 0C i turbininnløpet gir 7 hestekrefter ved et luftforbruk på mellom 2,9 til 3,4 irr/min. ved normale betingelser. En slik turbin benytter således bare ca. 0,4 til 0,48,'m^/min. med luft pr. utvik-lede ■ akselhestekraft. Dette antas å være halvparten av eller mindre enn halvparten av strømningsmengden pr. hestekraft som er nødvendig ved konvensjonelle impulsgassturbiner under samme betingelser.

I den foretrukne utførelse som er vist, er flaten 65 som fører til hver skovle 45 skrådd mot skovlens impulsflate 46 slik det eksempelvis er vist i fig.7. Denne skrå flate 65 er omtrent firkantet i grunnriss, og dens tverrdimensjon bestemmes i hovedsaken av skoveldiameteren, mens legnden bestemmes av avstanden mellom suksessive skarpe kanter 62. I et ut:førelseseksempel med en diameter på 12 cm og en rotortykkelse på 1,5 cm anordnes det fordelaktig tredve.skovler 65.i kanten 66 til' rotoren 27, og tyve dyser 30 i den omgivende dyseplate 29.

Det antas at hovedgrunnen for den høye 'effektivitet

og den høye hestekraft pr. gasstrømningsenhet skyldes omdannelsen av gassen til en dynamisk gasstrømning 54, innretningen av samtlige gasstråler inn i skovlene 45 hovedsakelig tangensielt i forhold til rotoren, sveipingen av gasstrålen over den krummede inpuls-v.. flate 46 og ut ved utløpssiden 52 i skovlen som vist i fig. 12 hvor den inngående gasstråele er betegnet med 54 og den utgående gass-strømning er betegnet med, 67, idet disse gasstrømmer hovedsakelig går tangensielt på rotoren og i hovedsaken parallelt med hverandre og i rette vinkler i forhold til rotasjonsaksen 33 og ut i en. ikke-res'trektiv utløpsåpning.

Den gode arbeidsmåten til turbinen oppnås ved at man reduserer hastighetn til dysestrålen 54 til en så lav verdi som mulig som et resultat av dens bane gjennom turbinskovlene.

En annen meget vesentlig faktor i forbindelse med oppnåelsen av høy effektivitet og et stort antall hestekrefter pr. gasstrømningsenhet antas å være styringen av utløpsgassen vekk fra rotoren uten vesentlige strømningshindrihger. Dette oppnås ved at utløp-spiralløpet 37 og utløpsstussen 38 er frie for hindringer og har et stort tverrsnittsareal.

Flaten 56 bevirker en retning av gasstrålen, som har

en endelig tykkelse, slik at hele tykkelsen til gasstrålen krysser rotorens 27 periferi 57 rned en liten vinkel, så nær tangenten til rotoren som mulig.

Et grafisk eksempel på teorien til de problemer som

man overvinner med den nye turbin eller trykkgassmaskin ifølge oppfinnelsen vil gå frem ved en sammenligning med de kjente Pelton-turbiner. En typisk Pelton-turbin kan eksempelvis tilføres vann med en trykkhøyde på ca. 450 m, f.eks. fra en egnet demning.

Dysen vil da sende ut vann med en relativ hastighet på ca. 90 m/sek. mot skovler som beveger seg med en relativ hastighet på ca. 45 m/sek Under disse betingelser kan man forvente en toppeffekt på 93 prosent med et forventet tap på 7 prosent. En:del av dette 7 prosent tapet skyldes akselerasjonen av luften rundt Pelton-hjulet som følge av den viftevirkning som impulsskovlene i rotoren gir. Rotoren beveger seg jo med en omkretshastighet i området rundt 160 km'i... timen. Da atmosfærisk luft bare har 0,1 prosent av vannets tetthet vil man forstå at dersom Pelton-hjulet skulle arbeide med rotoren neddykket i sitt eget arbeidsfluidum, nemlig vann, istedenfor den meget lettere luft, så ville man ha et meget storet tap som følge av vannets større tetthet. Dette tap ville primært skyldes aksel-erasjon av vannet rundt hjulet.

Rotoren 27 i utførelsen av oppfinnelsen arbeider neddykket i luft eller gass, dersom det beyttes en gass istedenfor luft, og har en relativ omkretshastighet 47 som nærmer seg halvparten av dysestrålehstighetn 54. Ved toppydelsen til en fore-trukket konvergerende-divergerende dyse som tilføres luft med en temperatur på 27°C og med et trykk på 7 Kp/cm^ vil den relative dysestrålehastighet 54 være rundt 480 m/sek. Den relative hastighet for omkretsen, dvs. den hastighet som er antydet med pilen 47,

vil nærme seg 240 m/sek. Skovelkanten 62 vil derfor ha en hastighet i forhold til luften som de beveger seg i på ca. 240 m/sek.

Denne luft kan bli ganske kald, ned til -87°C og lavere. Under slike betingelser er det lokale Mach-tall til den omgivende luft relativt kanten nesten lik. 1. Som ved et Pelton-hjul som er tenkt neddykket i vann vil det også her kunne oppstå store tap dersom skovlene i vesentlig grad akselererer den omgivende luft, men de a.piJc impu±BS«.uviei reuuscrer pujupe uapeiie ± 1uruj.11ucj.BC jijcu. t> jli Jrvuxci-sjonen av atmosfærisk luft og utløpsluft som tilveiebragt'av rotoren og rotorskovlene.

Man har også funnet at de dynamiske tap i forbindelse med delstrøm- og fullstrømdirft av turbinen kan reduseres ytterligere ved å tilveiebringe en skovelkanel som bare har så stort tverrsnittsareal som nødvendig for å ta imot strålen 54 fra dysene 30. Dette oppnås i utførelsene i fig. 10 - 18 ( som skal beskrives nedenfor) hvor det er vist rørformede skovler. Denne reduksjonen av dynamiske tap i de rørformede skovler antar man skyldes elimineringen, av åpne volumer i skovlene, dvs. det området som er betegnet med 68 i fig. 7, fordi dette areal ikke er nødvendig for å omdanne gasstrålen til akselhestekrefter, idet denne omdannelsen jo skyldes sveipingen eller strømningen av gasstrålen 54 langs den krummede impulsflate 46. Dette areodynamisk sett unødvendige skovelvolum kan utgjøre 50 prosent eller mer av hele skovelvolumet. Ved høye hastigheter vil dette uutnyttede åpne området ha en tendens til å samvirke med gassatmosfæren rundt rotoren, og skovlene vil derfor tilveiebringe et dynamisk tap som følge av den.viftevirkning som de uutnyttede åpne rom utøver på den omgivende atmosfære. Ved å skovlene rørformet, slik som skovlen 73, eliminerer man dette uutnyttede åpne rom og under fullstrømningsbetingelser vil derfor gassen som omgir rotorens kant 66 ikke lenger strømme innover forbi rotorkanten og samvirke med de åpne skovelflater.

Den første utførelse av en rotor med rørformede skovler er vist i fig. 10-12. Her er rotoren 69 langs sin omkretskant 66 forsynt med en serie med skovler 73 som tilsvarer.skovlene 45

i det første utførelseseksempel, méd unntagelse av at skovlene er rørformede og således har et innløp 74 for gasstrålen 54, et krummet rørformet impulsavsnitt■75 og et rørformet utløp 76. Både det rørformede innløp 74 og det rørformede utløp 76 forløper i hovedsaken parallelt med hverandre, ligger på omtrent samme korde, så nær '.tangenten som mulig, og forløper i rett vinkel på rotasjonsaksen 77 til rotoren 69. I dette.utførelseseksempel avtar eller konvergerer bredden til det rørformede impulsavsnitt 65 omtrent til senteret 78 i skovlen og deretter øker tverrsnitts-bredden mot utløpet.

I utførelsen i fig. 13 og 14 har rotoren 79 også rør-formede skovler 82., på samme måte som i fig. 10-12, men her er hver skovle utført divergerende, dvs. at dens bredde avtar gradvis

og jevnt i fra innløpet 83 og til utløpet 84.

I utførelseseksempelet i fig. 15-18 er forholdet mellom dyseplaten 80 og rotoren 85 med en kant 86 med flere rørformede skovler 87 vist mer i.detalj. Hver av disse skovler er hva angår den rørformede utførelse utført i likhet med de som er vist i fig. 10-12, og forøvrig svarer de til de åpne skovler 45 i det første utførelseseksempel. Hver dyse 90 har en konvergerende inngang 88, et innsnevret strupeparti 89 og en divergerende utgang 92. Samtlige utganger munner på en'felles innerperiferi 93 som er sirkulær og ligger tett inntil rotorens 85 ytterperiferi 94. Her, som i de andre utførelseseksemplene, er dysen 90 utført med rektangulært tverrsnitt. Utførelsen i fig.15 viser hvordan munningen 95 til hver dyseutgang 92 overspenner mer enn ett skovel-innløp 96. I utførelseseksemplet .er det i dette tilfellet 45 skovler og 30 dyser. Skovlene 87 har jevn bredde ifra innløpet 96 og frem til utløpet 97.

De skovelutførelser som er vist i fig. 10-18 foretrekkes fordi de forbedrer omdannelsen av gasstrålens kinetiske energi til akselhestekrefter på to prinsipielle måter. Por det første reduserer en slik konstruksjon den kraft som er nødvendig for å dreie rotoren med en hastighet som er nødvendig for å få den mest effektive omdanning av dysestrålens 54 kinetiske energi til hestekrefter, og for det andre reduseres pumpetap langs rotorkanten. Ved at det tilveiebringes en rørformet føring for gasstrålen når denne forandrer retning i skovelpassasjen, vil gasshastighetstapene bli som små som mulige, slik at den kraft som utøves av strålen når den går igjennom skovelen økes og nærmer seg den maksimale kraft som man kan oppnå.

En annen meget viktig ting ved de rørformede skovel-utføre.lser som forbedrer driftseffektiviteten til turbinen i sterk grad, er den sterkt økede styrken i skovelkonstruksjonen som man får sammenlignet med den åpne skovelutførelse som er vist i fig. 1-9. Denne sterkt økede styrke er et resultat av den betydelige redusering av ikke understøttet skovelflate ved innløpet like innenfor den skarpe kant 98, som tilsvarer den skarpe kant 62

i det først utførelseseksempel- I den åpne konstruksjon som man har i det første utførelseseksempel, vil denne ikke understøttede strekning være lik diameteren den i hovedsaken radielle impulsflate 46. I den rørformede utførelse vil denne strekning være

mindre fordi man har en understøttelse over en vesentlig avstand mellom innløpet og utløpet i skovlen^Når en gass, f.eks. damp. naturgass med høytrykk eller luft med høy temperatur og trykk benyttes, kan rotoren med de rørformede skovler arbeide med meget høyere omkretshastigheter, dvs. med omkretshastigheter etter området som er nødvendig for på en mest mulig effektiv måte å omdanne den kinetiske energi i høyhastighets-dysestrålen til aksel-hestekref ter .

r samtlige utførelseseksempler bør utgangsenden til hver dyse i hovedsaken ikke ha større bredde enn innløpsbredden til enhver skovel. Dette er ønskelig for at man skal få rettet hele gasstrålen fra hver dyse fullstendig inn i hver skovel slik at gasstrålen kan sveipe langs den respektive impulsflate.

I tillegg medfører bruk av bare en enkelt skovelrad med et enkelt trinn, som vist i samtlige utførelser, et vesentlig bidrag til oppnåelsen den meget høye effektivitet. En slik utførelse vil ikke ha noen gjeninnstrømning og man vil ha en relativ fri utløpsstrømning fra skovlene.

Bruken av strømningsstyredelen 55 (fig.9) og 100 (fig.15)jhvilken del også anvendes i de andre utførelseseksemplene, begrenser gasstrålen (f.eks. 54) på tre sider idet bare rotorsiden er fri. Hele gasstrålen rettes derved mot kanten til rotoren og man unngår at gass styres ut av skovlen derved at den får kontakt med gass ved den hosliggende roterende skovelflate. Denne begrens-ningen av gasstrålen er særlig viktig for de utførelser hvor man bruker rørformede skovler, idet en slik begrensning sikret at -;

i hovedsaken hele gasstrålen går inn i skovlen med riktig vinkel og at all gass passerer dem rkummede impilsflate i skovlen, slik at man helt ut utnytter strømningen i skovlen.. De tre begrens-ningssidene som delen 55 tilveiebringer, utgjøres av den ytre veggflate 56 og de motliggende parallelle begrensningsider 99 (fig.6). Disse begrensningssider hindrer dessuten en sideveis dissipering av energien i strålen.

Fig.5 viser en utførelse som er nøyaktig lik den som

er vist i fig. 1-4, med unntagelse av at utløp-spiralsiden 13

er utelatt, slik at gasstrømmen 93 kan gå direkte ut i omgivelsene 104.

Fig. 15 viser en typisk konvergerende-divergerende dyseplate 80. I denne platen har den konvergerende inngang 88 en vinkel på 32°, strupen 89 har en lengde på0,08 cm, og den •-divergerende utgang 92 har en vinkel på 15°• Selv om den konvergerende divergerende f orm vav :dysen'..f oretrekkes på grunn av den resulterende høyhastighet-gasstråle, som kan.gå opp til én supersonisk verdi,

kan turbinen naturligvis også benyttes sammen med andre dyseformer for å tilveiebringe en meget høy effektivitet. I utførelsen i fig. 19 har således dysené.105 parallelle tak og bunner, mens dysene 106 i fig. 20 konvergerer i retning mot rotoren og dysene 107 i fig. 21 divergerer i retning mot rotoren.

Som allerede nevnt er en av grunnene for den høye effektivitet man oppnår, som uttrykt i m^/min. pr. hestekraft,

den at trykkgassen ikke må tilbakelegge en lang strekning slik tilfellet er ved gjeninnførings-systemer for omdannelse av gass-energi til akselhestekrefter. Med oppfinnelsen tilveiebringes det en så kort bevegelsesstrekning for gassen som mulig og gassen går ut direkte i et område med et relativt lavt gasstrykk slik at man unngår for store mottrykk.

Oppfinnelsen er naturligvis ikke begrenset til de teoretiske spekulasjoner som er gitt foran, idet disse bare er ment som mulige forklaringer.

Claims (24)

1. Trykkgassmaskin, karakterisert ved at den innbefatter: 1) et hus med et gassutløp med lavt mottrykk i forhold til strålens absolutte trykk, 2) en rotor i huset, hvilken rotor har en sirkulær kant begrenset av en ytterperiferi og dreibar om en rotasjonsakse, 3) en enkel v rekke av tett hosliggende impulsskovler i rotoren ved periferien, a) idet hver skovle ligger på en korde til kanten som er hosliggende en tangent-til kanten som er parallell med korden, b) hver skovle har en krummet impulsflate med hovedsakelig konstant radius på tvers av rotorens rotasjonsretning og forløpende fra en innløpsside ved periferien og til en mot-motløpende utløpsside også ved periferien og c) hver utløpsside åpner direkte ut i gassutløpet med relativt lavt mottrykk, 4) en dyseanordning som innbefatter en krummet rekke med gass-dyser i huset nær rotorkanten, idet hver dyse har en aksial gasspassasje hovedsakelig i flukt med de nevnte skovelinnløps-sider under rotorens rotasjon, slik at det tilveiebringes en høyhastighetsstråle av gass gjennom hver dyse, gjennom skovlene og direkte inn i gassutløpet i en enkel gjennomgang av skovlene, a) idet disse passasjene er anordnet ved og hovedsakelig i lineær flukt med de nevnte skovelinnløp og dyseanordningen innbefatter strålerettingsanordninger for retting av hovedsakelig hele dysestrålen direkte inn i skovelinnløpet for strømning langs impulsflaten og ut fra skovlen, idet gass-strålen går inn i og forlater rotoren ved kantperiferien, b) styreinnretningen for strålen innbefatter en strømnings-styredel som bestemmer ytterbegrensingen til hver gasstrålé ved periferien^ 5) en anordning for tilføring av trykkgass til dysene.

2. Maskin ifølge krav 1, karakterisert ved at gasspassasjene konvergerer fra inngang og til en utgang som fører til skovelinnløpene.

3. Maksin ifølge krav 1, karakterisert ved at gasspassasjen divergerer fra en inngang og til en utgang som fører til skovelinnløpene.

4. Maskin ifølge krav .1, ka:rakterisert ved at gasspassasjene har jevnt tverrsnitt fra en inngang til en utgang som fører til skovelinnløpene.

5. Maskin ifølge krav 1, karakterisert ved at gasspassasjene konvergerer og deretter divergerer fra en inngang til en utgang som fører til skovelinnløpene.

6. Maskin ifølge krav 1, karakterisert ved at gassutløpsåpningene har store tverrsnittsarealer slik at de gir minimale hindringer for gasstrømmen gjennom åpningene.

7. Maskin ifølge krav 1, karakterisert ved at den krummede impulsflate i hver skovel strekker seg over ca. l80° mellom innløps- og utløpssidene.

8. Maskin ifølge krav 1,- karakterisert ved at skovlene er adskilt fra hverandre ved hjelp av en vegg med en tynn kant ved rotorkanten.

9. Maskin, ifølge krav 8, karakterisert ved at innerflaten til hver skovel nærmest aksen er konvekst utformet slik at dysestrålen som går lagns denne flaten etter at den er gått inn i skovlen, tilveiebringer en vingestrømvirkning som bidrar til det dreiemoment som motoren utvikler.

10. Maskin ifølge krav 1, karakterisert w e d at hver dyse har en sentral akse som ligger på en korde- som er nærmere en tangent txl rotorperiferien -parallelt med den nevnte korde enn planet hvori impulsflaten i hver skovel ligger ;.er.

11. Maskin ifølge krav 1, karakterisert ved at strålestyreinnretningene innbefatter en ytre vegg som strekker seg ifra tilhørende dyseutgang og til rotorkanten.

12. Maskin ifølge krav 1, karakterisert ved at den sirkulære rotorkant er forsynt med en flat hovedsakelig firkantet utsparing utenfor og nær hver skovel, hvilken flate utsparing er anordnet i flukt med skovelinnløps- og utløpssidene og strekker seg mellom de ytre utstrekninger av de nevnte innløps-og utløpssider i skovélen.

13. Trykkgassmaskin, karakterisert ved at den innbefatter: 1) et hus med et gassutløp med lavt mottrykk i forhold til det absolutte stråletrykk, 2) en rotor i huset og med en sirkulær kant som begrenses av en ytterperiferi, hvilken'rotor er dreibar om en rotasjonsakse, 3) en enkel rekke av tett hosliggende impulsskovler i rotoren ved dens periferi, idet a) hver skovel ligger på en korde på kanten som er nær en tangent til kanten som er parallell med korden og b) hver skovel har en rørformet krummet impulsflate med hovedsakelig konstant radius på tvers av rotasjonsretningen til rotoren og som strekker seg fra en innløpsside ved periferien og til en motliggende utløpsside også ved periferien og c) utløpssiden åpner direkte til det nevnte gassutløp med med det relativt lave mottrykk, 4) en dyseanordning som innbefatter en krummet rekke av gass-dyser i huset nær kanten, idet hver dyse har en aksial gass-passasj e som i hovedsaken flukter med innløpssidene under rotorens rotasjon for derved å tilveiebringe en høyhastighet-gasstråle gjennom hver dyse, gjennom de nevnte skovler og direkte inn i det nevnte gassutløp, i et enkelt strekk gjennom skovlene, idet a) dysepassasjene er anordnet ved og i hovedsaken flukter med skovelinnløpene og den nevnte dyseanordning innbefatter en strålestyreinnretning for retting av hovedsakelig hele dysestrålen direkte inn i skovelinnløpet, slik at strålen kan strømme langs impulsflaten og gå ut fra. skovlen i dennes utløp, idet gasstrålen går inn i og forlater rotoren ved kantperiferien og b) strålestyreinnretningen innbefatter en strømningsstyredel som bestemmer ytterbegrensningen til hver gasstrålé ved den nevnte periferi og 5) en anordning for tilføring av trykkgass til dysene.

14. Maskin ifølge krav 13, karakterisert ved at gasspassasjene konvergerer fra .en inngang og til en utgang som fører til skovelinnløpene.

15- Maskin ifølge krav 13, karakterisert ved at gasspassasjene divergerer fra en inngang til en utgang som fører til skovelinnløpene.

16. Maskin ifølge krav 13-,- karakterisert ved at gasspassjåsene har jevnt tverrsnitt fra en inngang og til en utgang som fører til skovelinnløpene.

17. Maskin ifølge krav 13, karakterisert ved at gasspassasjene konvergerer og deretter divergerer fra en inngang til en utgang som fører til skovelinnløpene. e

18. Maskin ifølge krav 13, karakterisert ved . at gassutløpsåpningene har et stort areal for derved å gi minimale hindringer for gasstrømmen gjennom åpningene.

19. Maskin ifølge krav 13, karakterise r;t ved at krummede impulsflater i hver skovel strekker seg ca. l80° mellom innløpsside og utløpsside.

20. Maskin ifølge krav 13, karakterisert ved at skovlene er adskilt fra hverandre ved hjelp av en vegg med en tynn kant ved rotorkanten.

21. Maskin ..ifølge krav 20, karakterisert ved at den innerflate i hver skovel som er nærmest aksen er konvekst :: krummet slik at dysestrålen over denne flaten gir en vingeløft-virkning som bidrar til dreiemomentet som utvikles av rotoren.

22. Maskin ifølge krav 13, karakterisert ved at hver dyse har en sentral, akse som' ligger på en korde som er nærmere en tangent til rotorperiferien som er parallell med korden enn planet hvori impulsflaten i hver skovel er.

23. Maskin ifølge krav 13, karakterisert ved at strålestyreinnretningen innbefatter en ytre vegg som strekker seg ifra den korresponderende dyseutgang og mot rotorkanten.

24. Maskin ifølge krav 13, karakterisert ved at rotorkanten er forsynt med en flat .hovedsakelig forkantet utsparing utenfor og nær hver skovel, idet denne utsparing er anordnet i flukt med skovelinnløpssiden og utløpssiden og strekker seg mellom ytterpunktene til disse sider i den respektive skovel.