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Gas-oderDampfturbine.
Die Erfindung bezieht sich auf Gas- oder Dampfturbinen, die mit einer oder mehreren an der Statorkammer in geringem Abstand vom Rotorelement angeordneten Düsen versehen sind.
Der Erfindung gemäss bildet das Rotorelement eine enunterborchene Ringkammer, die in einer ihrer Seitenwände nahe am Umfang kanalartige Öffnungen mit zugeschärften Seitenwänden besitzt, durch welche das Treibmittel in die Rotorkammer geleitet wird, wenn die Öffnungen der Düse oder den Düsen gegenüberstehen und aus der Rotorkammer in die Statorkammer strömen kann, wenn die Öffnungen an der Düse oder den Düsen vorbeigegangen sind.
Das Rotorelement kann mit einer zweiten Reihe solcher Öffnungen und geneigten Flächen versehen sein, um zusätzliche Öffnungen für die Strömung des Treibmittels aus der Rotorkammer in die Statorkammer zu bilden.
Zur Schaffung einer Mehrstufenturbine wird eine Anzahl der erwähnten Rotorelemente auf derselben Welle oder Trommel angebracht, wobei der Stator eine Anzahl Düsen oder Leitschaufelwände besitzt, die die Statorkammer in Abteilungen teilt, von denen je eine für jede Rotorkammer bestimmt ist.
In der Zeichnung sind mehrere beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt das Rotorelement in seiner Lage zu den Düsen und der Statorkammer in einem l'ach einem Kreisbogen geführten und in die Ebene ausgebreiteten Schnitt. Die Fig. 2 und 3 zeigen in Axial-
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in einem Schnitt gemäss Fig. 1 zwei nach entgegengesetzten Richtungen umlaufende Rotorelemente. Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen ein Rotorelement aus zwei parallelen Scheiben in Ansieht und Querschnitt. Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform des Rotorelementes in der Ansicht.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird die ringförmige Rotorkammer R durch eine Reihe von Schaufeln, die an dem Umfang eines Rades oder einer Scheibe vorspringend angebracht sind, und aus einem äusseren Umfangsreifen 3 gebildet. Die Schaufeln bilden die oben erwähnten Aufschlagflächen und besitzen scharfe Ränder. Die Ringkammer kann auch mit einer zweiten Reihe von Schaufeln 2 (Fig. 3) versehen sein. Fig. 4 zeigt die Form der Schaufeln 1 bzw. 2. Die Enden der Düsen N haben möglichst geringen Abstand vom Rotor, während die Wand d-1' Statorkammer S zwischen den benachbarten Düsen ausreichenden Abstand vom Rotor besitzt.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 besteht die Rotorkammer aus zwei parallelen Scheiben d, die mit einem äusseren Randflansch versehen sind und daher zwei Schalen bilden, wobei der Randflansch der einen Schale dicht in jenen der anderen Schale passt. Die in der Mitte durchbrochenen Scheiben sind an einem dazwischen eingesetzten Distanzstück oder einer Nabe A angebracht, die auf der Welle befestigt ist. Eine der Scheiben ist in gleichen Winkelabständen über eine Zone nahe dem Umfang geschlitzt und das zwischen den Schlitzen befindliche Material ist in bekannter Weise so ausgepresst, dass es zur tangentialen Bewegungsrichtung geneigte Wände bildet.
Die Ränder der Wände, die sich dem einströmenden Treibmittel darbieten, sind nach einem spitzen Winkel zugeschärft. Bei einer anderen Ausführung (Fig. 9) besteht der Rotor aus einem Nabenteil lu, an dessen Umfang auf einer seiner Seiten besondere Schaufeln b befestigt sind, um eine Rotorseite zu bilden und aus einer am Umfang mit einem Flansch versehenen Scheibe cl ; die Teile A und sind fest miteinander verbunden.
Das Statorgehäuse S besteht aus zwei parallelen Wänden und einer UmfangsLrommeI. Das Gehäuse
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bestehen, oder es können bloss zwei Teile vorgesehen sein, die in der Ebene der Rotorwelle geteilt sind und in bekannter Weise zusammengehalten werden. Von einer Seite des Gehäuses ragen eine oder mehrere Düsen N gegen die Kanäle bildenden Öffnungen in der Rotorkammer. Das Treibmittel strömt durch die Düse und durch die Öffnungen in die Rotorkammer.
Seine Tangentialgeschwindigkeit ist zuerst grösser als jene des Rotors ; sobald es aber auf die schrägen oder geneigten Flächen aufschlägt und von ihnen innerhalb der Rotorkammer abgelenkt wird, wird seine Geschwindigkeit allmählich verkleinert und schliesslich entweicht das Treibmittel aus der Rotorkammer durch jene Öffnungen, die gerade in diesem Augenblick nicht der Düse oder den Düsen gegenüberstehen. Das Statorgehäuse besitzt an geeigneter Stelle ein Auspuffrohr E für das Ausströmen des Treibmittels aus dem Stator.
Die radiale Länge der Öffnungen muss grösser sein als die radiale Breite der Düsen und beträgt vorteilhaft ungefähr die zweifache Düsenbreise. Der Abstand der durch die erwähnten Schrägflächen begrenzten Schaufeln von dem Gehäuse ist vorteilhaft ungefähr gleich dem Durchmesser der Düse.
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Es wird bemerkt, dass der Winkel, in welchem die Rotorschaufeln zur Rotorebene angeordnet sind, in der Praxis möglichst übereinstimmen soll mit dem Winkel, in welchem die Düsen zur gleichen Ebene angebracht sind.
Bei einer Mehrstufenturbine (Fig. 5) ist eine Anzahl von Rotorelementen , R2, R3 auf der Rotorwelle oder auf einer auf der Welle angebrachten Trommel befestigt, wobei geeignete Distanzierungsstücke angeordnet sind. Der Stator besitzt eine Anzahl Düsen-oder Leitkanalwände 82, 83, die die Statorkammer in Ableitungen teilen, von denen jede für ein zugehöriges Rotorelement bestimmt ist. Die Düsen dieser Wände bilden nicht nur eine Reihe von Auslasskanälen für den Treibmittelstrom aus den betreffenden Statorabteilungen, sondern zugleich auch die Mittel zur Überleitung des Treibmittels in die Rotorkammer der benachbarten Statorabteilung. Der Druck des Treibmittels in den aufeinanderfolgenden Statorabteilungen wird stufenweise kleiner und besitzen diese Statorabteilungen aufeinanderfolgend immer grösseren Rauminhalt.
In bekannter Weise wird dafür Vorsorge getroffen, dass ein Lecken oder Abfliessen des Treibmittels aus dem Spalt zwischen den benachbarten Flächen des Rotors und Stators innerhalb zulässiger Grenzen bleibt.
Eine Zweistufenturbine (Fig. 6) mit zwei nach entgegengesetzten Richtungen sich drehenden Wellen kann der Erfindung gemäss ausgeführt werden, indem ein hohles Rotorelement auf jeder Welle befestigt ist und das aus dem Rotor R der ersten Stufe abströmende Treibmittel in den Rotor der zweiten Stufe gel itet wird und beide Rotorelemente in dem gleichen Gehäuse eingeschlossen werden.
Da bei einer Turbine gemäss vorliegender Erfindung dag Arbeits-oder Treibmittel bei seiner grössten Geschwindigkeit innerhalb des Rotoren'Zementes in einer zur Wellenachse senkrechten Ebene und in gleicher Richtung wie jene der Umdrehung strömt, werden die gewöhnlichen Energieverluste durch Treibmittelreibung, Wirbelströme und Stösse möglichst vermieden.
Durch Versuche wurde gefunden, dass der grösste Teil der entwickelten Kraft von den Impulsen des Arbeitsmittels und der kleinere Teil von der Reaktionswirkung des Arbeitsmittels beim Überströmen aus dem Rotorelement in die Statorabteilung herrührt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gas-oder Dampfturbine mit einer oder mehreren, an der Statorkammer in geringem Abstand vom Rotorelement angeordneten Düsen, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorelement eine ununterbrochene Ringkammer bildet, die in einer ihrer Seitenwände nahe am Umfange kanalartige Öffnungen mit zugeschärften Seitenwänden aufweist, durch welche das Treibmittel in die Rotorkammer geleitet wird, wenn die Öffnungen der Düse oder den Düsen gegenüberstehen und aus der Rotorkammer in die Statorkammer strömen kann, wenn die Öffnungen an der Düse oder den Düsen vorbeigegangen sind.