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PATENTSCHRIFT Nr. 15808. TORE GUSTAF EMANUEL LINDMARK m STOCKHOLM.
Verfahren zum Betriebe mehrstuflger Dampf- oder Gasturbinen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Arbeitsverfahren für Turbinen mit elastischem Treibmittel und besteht im besonderen darin, dass das Treibmittel, nach- dem es einen Turbinenkörper durchströmt und an demselben eine gewisse Arbeit abgegeben hat, in einen besonders geformten Kanal eingeleitet wird, in welchem die absolute Austritts- geschwindigkeit wieder in Druck umgewandelt wird, so dass es beim Austritt aus den
Kanal eine geringere Geschwindigkeit, aber einen grösseren Druck angenommen hat, als dasselbe beim Austritt aus dem Turbinenkörper bezw. beim Eintritt in den Kanal hatte.
Vom letzteren wird das Treibmittel zu einem zweiten Turbinenkörpor odor zu einem zweiten
Teil desselben Turbinenkörpers geleitet. Nachdem es diesen zweiten Turbinenkörper durch- strömt hat, wird es durch einen in derselben Weise wie den oben erwähnten, geformten
Kanal geleitet, in welchem seine absolute Austrittsgeschwindigkeit wieder in Druck um- gewandelt wird.
In dieser Weise wird das Fluidum durch eine Anzahl von Turbinenkörpern, welche hiedurch in Umdrehung versetzt worden, durchgeleitet und während des Durch- strtimens der zwischen den Turbinenkörpern befindlichen, besonders geformten Kanäle sein''
Geschwindigkeit jedesmal in Druck umgewandelt, bis schliesslich die Spannung des atmo- sphärischen Druckes bezw. die des Kondensatordruckes erreicht ist.
Fig. 1 und 2 der beiliegenden Zeichnungen dienen dazu, um den in den oben erwähnten
Kanal vor sich gehenden Verlauf, nach welchem die Geschwindigkeit des Treibmittels in
Druck umgewandelt wird, zu verdeutlichen und die Bedingungen hervorzuheben, welche der Kanal, um diesen Verlauf zu ermöglichen, erfüllen muss. A sind Längsschnitte einer
Dampfleitung, an welcher ein in ein Rohr E endender Kanal C bezw. X angeschlossen ist. B und D bezeichnen Hähne, welche in der Leitung J bezw. im Rohre E eingeschaltet sind.
Wird nun in die Leitung A (Fig. 1) bei vollkommen offenem Hahn D Dampf ein- gelassen, dessen Druck durch Einstellung des Hahnes B auf einer bestimmten Höhe ge- halten und an einem mit dem Loch a in Verbindung stehenden Manometer abgelesen werden kann, so strömt eine von dem Dampfdruck und dem kleinsten Querschnitt des
Kanals ('abhängige Dampfmenge durch den Kanal und das Rohr E hindurch. Der Kanal ist derart geformt, dass der Dampfstrahl beständig entsprechend seiner Dehnung zunehmend*' Querschnitte durchläuft.
Es zeigt sich hiebei, dass der Dampfdruck im kleinsten Querschnitte des Kanals (bei b) etwa 58% des Druckes bei a ist, und dass der Druck in den Quer-
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die untere Kurve (Fig. l) veranschaulicht, welche die Drticke in den Öffnungen abc d e f angibt. Es zeigt sich ferner, dass beim allmählichen Schliessen des Hahnes D der Druck bei b konstant bleibt, wogegen der Druck in den Querschnitten c d /steigt. Bis zu einer gewissen Grenze bleibt hiehei auch die durchströmende Dampfmenge konstant.
Der
Dampfdruck in den verschiedenen Querschnitten b c d c f des Kanals C kann hieber der oberen Kurve (Fig. 1) zu folgen gezwungen werden, d. h. der Druck steigt der Drosselung entsprechend, so dass derselbe bei f nur um einen kleinen Betrag niedriger ist als der Druck bei a. Wird der Hahn D weiter gedrosselt, so dass die durchströmende Dampfmenge ver- mindert wird, so steigt der Druck weiter bei f, aber auch gleichzeitig bei b, wobei er sich bei f immer höher hält als bei b. Hierbei ist die durchströmende Dampfmenge fortwährend
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58"/o des Druckes bei a ist.
Hat dagegen der zwischen die Dampfleitung A und das Rohr E eingeschaltete Kanal die in Fig. 2 dargestellte Form, d. h. besteht derselbe aus einer Öffnung h mit gleichen)
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nicht ein. Bei voll offenem Hahn D strömt dieselbe Dampfmenge durch wie bei der Einrichtung nach Fig. l, wenn der Druck bei a derselbe ist und der Dampf expandiert bis
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Druck bei b gleich wird. Hiebei strömt dieselbe Dampfmenge durch wie vorher. Wird jetzt der Hahn D weiter gedrosselt, so steigt der Druck bei b gleichzeitig mit dem Druck bei I und hält sich demselben gleich, wobei eine geringere Dampfmenge durchströmt. in diesem Falle kann man also keinen höheren Druck bei f als bei b erhalten. Im wesentlichen ergibt sich derselbe Erfolg beim Versuch mit Gas anstatt Dampf.
In Fig. 3 bis 10 ist die Erfindung in Anwendung auf Reaktionsdampfturbinen vorschiedener Art dargestellt. Die Eintrittsöffnungen der Kanäle eines vorhergehenden Turbinenkörpers entsprechen hiebei der Dampfleitung A (Fig. 1), während die Austrittsöffnungen, welche kleiner sind als die Eintrittsöffnungen, dem kleinsten Querschnitte des Kanals C (bei b) entsprechen. Die Eintrittsöffnungen des nachfolgenden Turbincnkörpers entsprechen dem grössten Querschnitte des Kanals C (bei f), während die Austrittsöffnungen dieses Turbinenkörpers dem freien Querschnitte bei dem Hahn D in gedrosselter Stellung entsprechen.
Fig. 3 und 4 stellen im Längs-und Querschnitt eine radiale Reaktionsverbundturbine dar. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind eine Anzahl Turbinenkörper I 1'12 ri 14 auf der
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Enden in Kammern V V1 V2 V3 V4 aus, welche zwischen den verschiedenen Turbinengehäusen Q Q1 Q2 Q3 Q4 angeordnet sind und mit den zentralen Einlässen LI L2 L3 L in Verbindung stehen, mit Ausnahme der letzten Kammer V4, welche mit dem Dampfauslass A2 verbunden ist. Die Querschnitte dieser Kammern entsprechen ungefähr dem Querschnitte der in den Kammern ausmündenden Öffnungen der Kanäle C C'C C C.
Vor dem Einlass L liegt eine Kammer T, in welche die Dampfleitung A führt.
Der Weg des Dampfes und die Wirkung desselben in dieser Verbundturbine ist folgende : Durch den Dampfeinlass A eintretend, strömt der Dampf durch den zentralen Einlass L in den ersteren Turbinenkörper 1 ein und durch die Öffnungen o1 wieder aus, wohoi er den Turbinenkörper durch Reaktionswirkung in Umdrehung versetzt.
Von den Öffnungen 01 strömt der Dampf in den ringförmigen Kanal C und in die Kammer V hinein, von der er durch den zentralen Einlass L1 in dem zweiten Turbinenkörper I1 eintritt, um, nachdem er die Schaufelräume desselben durchströmt hat, in den ringförmigen Kanal f, die Kammer V'und durch den Einlass L2 des dritten Turbinenkörpers J2 u. s. w. zum Auslass As zu gelangen. In den Austrittsöffnungen o1 des Turbinenkörpers I hat der Dampf einen Druck, welcher mindestens 580/o des in der Dampfleitung A, Kammer l', den Einlass L, den Turbinenkörper I und den Eintrittsöffnungen o herrschenden Druckes beträgt, indem diese Austrittsöffnungen o1 dem Querschnitte bei b nach Fig. 1 entsprechen.
Während des Durchströmens durch den Kanal C wird die absolute Austrittsgeschwindigkeit des Dampfes vom Turbinenkörper ganz oder teilweise in Druck derart umgewandelt, dass der Druck in der Auslassmündung des Kanals grösser wird als der Druck, welcher in den Austrittsöffnungen ol herrscht, u. zw. in derselben Weise, wie es im Kanal C in Fig. 1
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trittsöffnungen o3 des Turbinenkörpers 11 hat der Dampf 58% des in der Kammer V, den Einlass L'und den Austrittaöfnungen o2 herrschenden Druckes.
Beim Durchströmen durch den Kanal C1 geht derselbe Verlauf als in dem Kanal C (Fig. l und 3) vor sich und der Druck des Dampfes in der Kammer F ist höher als der Druck in den Aus-
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kammern, bis dass der Dampf zum atmosphärischen bezw. zu dem Drucke im Kondensator expandiert ist.
Die in Fig. 5 im Längsschnitt dargestellte Ausführungsform zeigt eine achsiale Rcaktionsverbundturbine, bei welcher dieselben Bezugszeichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel gebraucht sind. 111 12 13 14 sind die Turbinenkörper, von welchen die vier ersten achsial beaufschlagt werden, während der fünfte radial beaufschlagt wird. Die Vorrichtung und die Wirkungsweise derselben ist aus der Zeichnung leicht ersichtlich.
Fig. 6 bis 9 zeigen andere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, bei welchen nin einziger Turbinenkörper verwendet ist, zu welchem der Dampf mehrmals zurückgeleitet wird. Fig. 6 ist ein Längsschnitt nach der Linie x-x in Fig. 7, welche einen Querschnitt nach der Linie z-z in Fig. 6 veranschaulicht. Fig. 8 zeigt den Tnrbinenkörper und Fig. 9 eine Schaufel. Die Turbine ist, wie die schon dargestellten, eine Reaktionsturbine ; ihre Schaufeln 1 ragen durch den ganzen Turbinenkörper vom Umkreise bis zur Nahe hindurch (Fig. 6,8 und 9) und ragen mit dem Teil 2 in den zentralen Einlass L, u. zw. bis zu der mit der Nabe zusammenhängenden Flansche 3 (s. Fig. 6 und 9).
Wie mit Bezug auf die übrigen hier dargestellten Ausführungsformen beschrieben, ist ein ringförmiger Kanal C den Austrittsöffnungen des Turbinenkörpers gegenüber angebracht. Das Gehäuse bezw. die Kammer F,
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radiale Scheidewand 25 und eine mit dem zentralen Einlass konzentrische Scheidewand 26 ist eine Abteilung 27 gebildet, in welcher das Darnpfrohr A einmündet.
Der Weg des Dampfes durch den Turbinonkörper ist nun folgender : Durch das Dampfrohr A tritt der Dampf in die Abteilung 27 hinein und gelangt zum zentralen Einlass L, wobei er in einer ao grossen Anzahl von Schaufelräumen einströmt, wie der Entfernung zwischen den Scheidewänden 25 und 4 entspricht (bei dem zentralen Einlass L gemessen). Der Dampf tritt also in ein Segment a-b (Fig. 8) des Turbinenkörpers ein und von diesem durch die Abteilung 19 des Kanals C in die Abteilung 9 der Kammer F. Von dieser Abteilung 9 strömt der Dampf durch den zentralen Einlass L zum Turbinenkörper und tritt da in ein Segment b-c ein (Fig. 8). welches der Entfernung zwischen den Scheidewänden 4 und 5 bei dem zentralen Einlass L gemessen entspricht.
Vom Segment b-c strömt der Dampf in die Abteilung 20 des Kanals C zur Abteilung 10 der Kammer V ein und tritt alsdann in das Segment c-d des Turbinenkörpers ein, geht durch die Ab-
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des Kanals C bis zum Auslass 24.
Bei der in der Fig. 10 dargestellten Turbine ist der Tnrbimlllkörper 1 wie bei dem Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 6 bis 9 ausgeführt, während die Turbinenkörper H bis V wie in Fig. 3 und 4 gestaltet sind, wobei auch die Tnrbinenkörpor 77 bis F entweder alle oder ein Teil derselben nach Fig. 5 ausgeführt sein können.
Fig. 11 zeigt im Längsschnitt eine nach der vorliegenden Erfindung ausgeführte
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umgewandelt wird, wobei die Leiträder F die Stelle des Drosselorganes D nach Fig. 1 übernehmen : A2 ist der Dampfauslass. Vom Dampfrohr A tritt der Dampf in die Kammer f ein, hierauf durch die Leitkanäle f in den Turbinenkörper I, von dessen Austritts-
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gdangt dor Dampf, welcher jetzt einen höheren Druck als beim Verlassen des Turbinenköpers 3 besitzt, zu den Leitkanälen F1 und dem Turbinenkörper I2 u. s. w.