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Gasturbine mit pendelnder Flüssigkeit als Treibmittel.
Gasturbinen mit pendelnder Flüssigkeit als Treibmittel. bei denen in bekannter Weise pendelnd umlaufende Wasserkolben unter der Einwirkung von Gasdrücken zwischen zwei Laufrädern durch einen feststehenden Leitring hindurch sehwingen, sind wirtschaftlich davon abhängig, dass es gelingt, ihre Energieverluste aus Wasserreibung und Wirbelung niedrig zu gestalten und die hydraulischen Neben-
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Turbine gelöst, die in bekannter Weise zwei völlig getrennte Laufräder besitzt und diese mit den besonderen Eigentümlichkeiten ausstattet, welche die Merkmale der Erfindung bilden.
Die Erfindung besteht zunächst darin, dass der Leitringhalbmesser nur wenig grösser ist als der Aussenabstand des Wasserspiegels von der Welle. Sie besteht ausserdem in einer besonderen Gestaltung der Verschaufelung, u. zw. besitzen die Laufradzellen zwischen Verbrennungsraum und Austrittsspalt unveränderlichen Querschnitt, sind in dem überwiegenden axialen Teil durch eine zylindrische Wand unterteilt und zwischen Verbrennungsraum und axialer Zone mit radialen Schaufeln versehen. Der Erfolg dieser Merkmale ist nachfolgend erörtert.
Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise veranschaulicht.
Die neue Bauart, in Fig. 1 dargestellt, zeigt zunächst eine möglichst weitgegehende Annäherung der Umfangsgeschwindigkeit im Leitradspalt an diejenige in den Wasserspiegeln. Je kleiner dadurch
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Durchflussquerschnitte, desto geringer werden endlich die von beiden abhängigen Reibungsverluste in den Leitkanälen. Mit den bisher bekannt gewordenen, an Schleuderpumpen und Transformatoren angelehnten Radformen war die wünschenswerte Verkleinerung der Umfangsgeschwindigkeiten im Radspalt nicht zu erzielen, weil die im Interesse der Spritzsicherheit gebotenen Längen der Wasserkolben den Raddurchmesser um so mehr vergrösserten, je spritzsicherer man die Hubbewegung der Wasserspiegel gestalten wollte.
Erfindungsgemäss lässt sich aber die Umfangsgeschwindigkeit im Radspalt ohne Beeinträchtigung der Spritzsicherheit weitgehend verkleinern, oder die Spritzsicherheit ohne Vergrösserung der Umfangsgeschwindigkeit im Radspalt nach Belieben steigern, u. zw. dadurch, dass die hauptsächlichste Entwicklung der benötigten Laufschaufellängen im Grenzfall axial erfolgt und radial nur soweit, als es durch die Aussenlage der Wasserspiegel bedingt ist. Dieses Merkmal der neuen Bauart kommt in Fig. 1 zum Ausdruck. Der einzelne Wasserkolben pendelt zwischen den Rädern 1 und 2 durch den Leitring 3 hindurch.
Der Innendurchmesser der Radtrommeln ist tunlichst nahe an die Aussenlage der Wasserkolben heran- gerückt. Die Laufschaufelung ist zwischen den Punkten 4--5 und 6-7 rein axial entwickelt und soweit in die Länge gezogen, als es angesichts der gegebenen Winkelgeschwindigkeit der Turbine durch die
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die Spritzsicherheit ohne die Umlaufgeschwindigkeit im Radspalt zu vergrössern.
Durch diese erste Massnahme wird eine zweite möglich, die sich ebenfalls in einer Verbesserung des Wirkungsgrades des Pendelvorgangs auswirkt und im gleichen Sinn wie die zuerst behandelte als Erfindungsmerkmal zu betrachten ist. D ? jedes gewünschte Mass von Spritzsieherheit durch entsprechende Kolbenlängen ohne Vergrösserung der Umfangsgeschwindigkeit im Radspalt und ohne Vergrösserung
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der mit dieser zusammenhängenden Reibungsverluste im Leitring erreichbar ist, können die Durch- flussquerschnitte der Laufradzellen in Richtung zum Leitring hin im Grenzfall unveränderlich gehalten werden, so dass der Wiedereintritt des Wassers in eine Laufzelle ohne Rüekumsetzung von Geschwindigkeit in Druck möglich ist.
Bei den bisher bekanntgewordenen Radformen war es im Interesse der Spritz- sieherheit geboten, die Laufzellenquerschnitte in Richtung zum Leitring hin zu verjüngen und damit war eine Rückumsetzung von Geschwindigkeit in Druck beim Eintritt des Wassers in die Laufzellen verbunden, also eine gewisse Verschlechterung des hydraulischen Wirkungsgrads des Pendelvorgangs unvermeidlich. Diese Verlustgruppe ist mit der neuen Bauart völlig zu vermeiden.
Noch ein drittes Erfindungsmerkmal hängt mit dem zuerst geschilderten zusammen, dass eine weitere Verbesserung für den Betrieb der Turbine bedeutet. Bei der neuen Radform sind die Laufschaufeln zwischen den Punkten 8-4 und 7-9, also im gesamten Bereich der Spiegelhübe und der anschliessenden Krümmer im Grenzfall vollkommen radial. Das war bisher unmöglich, ist aber von besonderem Vorteil gegenüber der Wirkung der Koriolisbeschleunigung, die sich an den Kolbenenden in veränderlichen Schrägstellungen der Wasserspiegel äussert und bei nicht radialen Schaufeln ein unzulässiges Freilegen der Schaufelwände bewirken kann. In der neuen Bauart werden diese unerwünschten
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Unabhängig von der verhältnismässigen Verkleinerung der Umfangsgeschwindigkeit im Radspalt wird in der neuen Bauart eine vierte Massnahme durchgeführt, die eine weitere Verkleinerung der Reibungsverluste im Leitring und gleichzeitig eine Verbesserung der Schaufelwirkung in den Leitkanälen bewirkt.
Die axiale Zone der Laufradzellen ist durch zylindrische Wände 10 und 11 unterteilt. Der Wasseraustritt erfolgt nur durch den einen Teil, etwa den äusseren bei 12, der Wiedereintritt in die Laufzellen dagegen gleichzeitig durch beide Teile 13 und 14. Der Erfolg dieser Massnahme kommt in Fig. 2 zum Ausdruck, im Gesehwindigkeitsdiagramm für irgendeine, beispielsweise die höchst vorkommende relative Pendel-
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Geschì. : ndigkeiten Wa und We werden nun die Diagrammwinkel et und ss wesentlich grösser als es bisher erreichbar war. Je grösser aber der Winkel cl, desto grösser werden auch die Leitradquerschnitte, desto kleiner somit die spezifischen Reibungsverluste in den Leitkanälen.
Je grösser ferner der Winkel, desto sicherer wird die erforderliche Umlenkung des Wassers innerhalb der Leitungskanäle, und desto empfindlicher wird die Reglungseinwirkung. Hierin liegt ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung.
Die geschilderten Erfindungsmerkmale kennzeichnen zwar Grenzzustände mit Höchstwirkung, insbesondere bei gleichzeitiger Anwendung. Aber auch in der bewussten Annäherung an die Grenzfälle und in der Einzelwirkung bedeuten sie gegenüber den bisher bekannten Bauformen wesentliche Verbesserungen.
Die Turbine besitzt ein wasserfreies Gehäuse und erzielt dies durch elastische Dichtungen der
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festen Gehäusewand 20.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gasturbine mit pendelnder Flüssigkeit als Treibmittel, bei welcher die Flüssigkeit unter dem Einfluss von Gasen zwischen zwei getrennten Laufrädern axial durch einen Leitring hin und her pendelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitringhalbmesser nur wenig grösser als der Aussenabstand des Wasserspiegels von der Welle ist, so dass der grössere Teil der zur Spritzsicherheit nötigen Wasserkolbenlängen im axialen Teil - und 6-7) der Laufschaufeln untergebracht ist.