AT94318B - Umsteuerbare Turbine. - Google Patents

Umsteuerbare Turbine.

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AT94318B
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turbine
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Alfred Bonom
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Alfred Bonom
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  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Umsteuerbare Turbine. 
 EMI1.1 
 

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   Die beweglichen Räder werden vollständig von einem ortsfesten Gehäuse 21 eingeschlossen. Dieses besitzt eine Dampfzuleitung-28 und einen Dampfaustritt 29. Die Nabe 20 des Aussenrades besitzt gegen- über dem Dampfeintritt 28 eine Reihe   kreisförmig   angeordneter Öffnungen 30, deren Gesamtdurehtrittsquerschnitt in geeignetem Verhältnis zu dem   Durchtrittoquerschnitt   der Leitung 28 und der Arbeitsgeschwindigkeit der Turbine steht. Die   Zudampfleituig 28 steht durch   die Öffnungen 30 mit der Hochdruckkammer 31 in Verbindung, von wo aus der Dampf in radialer Richtung durch eine ringförmige Öffnung 32 derart verteilt wird, dass er auf die Schaufeln 33 und 34 einwirkt, welche abwechselnd auf dem beweglichen Innen-und Aussenrad 12 und 17 angeordnet sind.

   Die Strömung des Dampfes erfolgt von der Hochdruckkammer 31 aus in radialer Richtung, während die resultierende Expansionskraft auf die beiden Schaufelserien 33 und 34 in tangentialer Richtung wirkt, woraus sich ergibt, dass die 
 EMI2.1 
 und 18 in die Niederdruckkammer   36,   von wo der Dampf von neuem in radialer Richtung nach aussen strömt, um auf die umgekehrt angeordneten   Schaufelserien 87 und 88 zu wirken,   die auf den Scheiben 13 und 19 des Niederdruckteiles angeordnet sind. Der Dampf folgt alsdann demselben Laufe wie vorbeschrieben, derart, dass seine Expansion in tangentialer Richtung wirkt, während er in radialer Richtung nach aussen strömt, um schliesslich in den Austrittsdom 29 auszutreten. 



   Eine der schwierigsten Aufgaben bei Ausführung von Dampfturbinen besteht darin, die freie Bewegung der beweglichen Räder zu sichern und hiebei gleichzeitig ein Entweichen des Dampen un demzufolge einen Energieverlust zu verhindern. Diese Aufgabe wird bei vorliegender Erfindung durch die Verwendung eines neuen Systems der Labyrinthdichtung gelöst, welches eines der wichtigsten Merkmale der Erfindung bildet. 



   Fig. 4 veranschaulicht eine Labyrinthdichtung, welche in gleicher Weise für den Hoch-wie auch für den Niederdruckteil verwendet werden kann. Dieselbe besitzt die ringförmigen Aussenseheiben 139 und 140 und eine ringförmige Zwischenscheibe 141. Die letztere ist auf die Reguliernabe 42 geschraubt, die ihrerseits auf die Nabe 20 des Rades 17 geschraubt ist. Die Scheiben 139 und 140 tragen auf eiger ihrer Flächen eine Reihe von mit Ausnahme des Unterschiedes in ihrem Durchmesser gleichen konzentischen Ringen   145.   Die Zwischenscheibe 141 trägt demgegenüber auf ihren beiden gegenüberliegenden Flächen zwei Ringserien 146.

   Die Ringe   145   und 146 sind auf ihrer   Aussenfläche   mit ringförmigen Rippen 147 versehen, die mit Bezug auf die Drehachse im senkrechten Winkel angeordnet sind und deren freie Aussenkanten auf derselben zylindrischen Fläche liegen. 



     Die Scheiben 139, 140 und 141 sind derart   angeordnet, dass die Ringe 145 der Scheiben 139 und 140 mit den Ringen 146 der   Mittelseheibe-Mjf abwechseln,   und dass zwischen den freien Aussenkanten der Rippen 147 und der Innenfläche des benachbarten Aussenringes ein sehr geringes Spiel vorhanden ist. 



  Selbstverständlich ist jeder dieser Ringe derart   ausgeführt,, dass   er vollkommen zylindrisch und sym- 
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 der Reguliernabe 42 auf der Nabe 20 bewirkt werden. Die Aussenringe   146'der Zwischenscheibe 141   haben zwei oder mehr Rippen 147', deren Aussenkanten einen geringen Abstand von der benachbarten zylindrischen Innenfläche der Scheibe   139, 140 besitzen,   während die inneren Ringe   145'der Scheiben 139   und 140 und die inneren Ränder dieser Scheiben eine Anzahl von Rippen   189   haben, deren Aussenkanten eine geringe Entfernung von der zylindrischen   Aussenfläche   der Nabe 151 der Zwischenscheibe 141 besitzen. 



   Die Nabe 42 besitzt an ihrem einem Ende radiale Löcher 40', so dass man die Stellung dieser Nabe vermittels eines geeigneten Schlüssels genau regeln'kann. Infolge dieser Anordnung muss der Dampf einen sehr langen schlangenförmigen Weg durchlaufen, so dass die Dampfverluste völlig vermieden werden, obgleich zwischen den mit Bezug aufeinander bewegten Teilen keine tatsächliche Berührung stattfindet. 



   Diese Anordnung gestattet ausserdem eine beliebige Vermehrung der Zahl der miteinander zur Herstellung der Labyrinthdichtung gekuppelten Scheiben, so dass es bei jedem beliebig hohen Druck stets möglich ist, das Entweichen des Dampfes vollständig zu verhindern. Zwar findet zwischen jedem Paare der Scheiben   189, 140   und 141 eine frei Drehung statt, aber der Dampf, der durch die Dichtung entweichen wollte, wird gezwungen, nicht nur durch eine Reihe von   Berührungspunkten   in jedem   Seheibenpaar,   sondern auch durch eine grosse Anzahl von Rippen hindurchzutreten. Ausserdem bildet auch die Kondensation des Dampfes in den Labyrinthdichtungen, ohne einen nennenswerten Widerstand gegen die Bewegung der Räder auszuüben, ein weiteres Hindernis gegen das Entweichen des Dampfes. 



  Die Scheiben   1 9 und 140, welche in   das Gehäuse 27 geschraubt sind, sind natürlich fest. Die Scheibe   141,   
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 der Scheiben 139, 140 und 141 vermeidet. Diese Einstellung kann in der Weise bewirkt und geregelt werden, dass man eine der Scheiben   139,   140 und 141 dreht. Auch bei der Abnutzung der Ringe oder Rippen der Scheiben können letztere in geeigneter Weise reguliert werden, so dass die Dampfdichte des Lagers unter allen Umständen gewährleistet ist. 



   Die vorliegende Dichtung macht praktisch jedes Entweichen des Dampfes und infolgedessen eine Verringerung der Leistung unmöglich, weil der Dampf gezwungen ist, den geschilderten   schlangenförmigen   Weg zu nehmen, u.   zw.   selbst dann, wenn die Berührung zwischen den verschiedenen Teilen nicht vollkommen ist. Ausserdem wird durch die Einfachheit der die Labyrinthdichtung bildenden Teile eine derartige Erleichterung und Präzision der Herstellung erzielt, dass dieselbe allen anderen bekannten Dichtungen überlegen ist. Die Ringe 145 und   146   und die Rippen 147 werden durch ein einziges geeignetes Werkzeug hergestellt, welches auf der gesamten Fläche der Scheiben gleichzeitig die Rillen zwischen zwei benachbarten Ringen mit absoluter Genauigkeit infolge der sehr einfachen Gestalt der Ringe herstellt. 



   Beispiele der Dichtung für den Hoch-und Niederdruckteil sind an verschiedenen Stellen der Fig. 1 gezeigt. Infolge dieser Dichtung ist es möglich, eine Turbine mit nicht zu sehr gedrängten Lagern ohne irgendeinen Verlust an Leistung herzustellen. 



   Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Scheiben 12 und 17 des Hochdruckteiles derart mit Bezug aufeinander angeordnet, dass die Expansionskraft bestrebt ist, die Scheiben in einer parallel zur Achse der Welle 10-verlaufenden Richtung zu trennen, und naturgemäss wird diese Kraft mit gleicher Intensität auch'in entgegengesetzter Richtung ausgeübt. Desgleichen strebt die Expansionskraft des Dampfes in dem Niederdruckteil danach, mit einer gleichen Intensität die Scheiben 13 und 19 in entgegengesetztem Sinne aber parallel zur Welle zu verschieben.

   Im Zusammenhang hiermit ist besonders zu bemerken, dass der Durchmesser der Scheiben der Hoch-und Niederdruckteile entsprechend der Intensität der Expansionskraft des durch diese Teile oder Stufen strömenden Dampfes bemessen ist, d. h. dass der Durchmesser einer der Scheiben 12 oder 17 zu dem Durchmesser der entsprechenden Scheibe   13 -   oder 19 in umgekehrtem Verhältnis des auf dieselben wirkenden Dampfdruckes steht. Dies trifft für die auf der Zeichnung dargestellte Turbine zu. Wenn es sich jedoch um eine symmetrische Turbine handelt, so sind diese Schwierigkeiten schon dadurch beseitigt, weil die Turbine durch ihre Konstruktion bereits ausbalanciert ist. Da die den Innenrotor bildenden Scheiben 12 und 13 fest miteinander gekuppelt sind, 
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 18 und 19, welche den äusseren Drehteil bilden.

   Indem man den Durchmesser der Scheiben 13 und 19 in wesentlichem Masse über denjenigen der Scheiben   12   und 17 vergrössert, bewirkt der zwischen ihnen in der Längsrichtung wirkende Druck des Dampfes eine Ausbalancierung des Bestrebens des Hochdrucks des Dampfes, eine Längsbewegung der einen oder andern der   Scheiben- ? y   oder 12 zu verursachen. 



   Für die Hauptwelle 10 und die verschiedenen Naben können geeignete Lager jeder Konstruktion verwendet werden, jedoch muss in jedem Falle eine Labyrinthdichtung verwendet werden, wo eine Möglichkeit zu entweichen für den Dampf besteht. 



   In Fig. 1 bezeichnet 52 ein   Doppelk. jgellager,   dessen äusserer Ring an der Nabe 21 des äusseren 
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 fläche der Nabe 21. 



   Für die Kontrolle der absuluten oder relativen Drehung der beiden beweglichen Räder können geeignete Mittel verwendet werden, um die Richtung und das   Geschwindigkeitsmass   zu bestimmen. Der Kupplungsteil 15 ist vermittels des Teiles 55 an der Nabe 21 befestigt. Ein anderer   Kupplungsteil-   ist auf der   getriebenen Welle 21'längsverschiebbar   befestigt und kann derart verschoben werden, dass er den Teil 16'der Kupplung in Eingriff mit den Zähnen 16 am Kopfende der treibenden Welle oder aber die Zähne   zain   Eingriff mit den Zähnen   16,"der   Kupplung 15 bringt.

   Wenn die Kupplung zwischen den Teilen 15'und 55 erfolgt, so wird die Welle   21'in   einem bestimmten Sinne gedreht, während wenn die Kupplung zwischen den Teilen   15'und 16   hergestellt wird, die Welle 21'sich in entgegengesetztem Sinne dreht. 



   Die Fig. 2 und 3 zeigen eine biegsame oder nachgiebige Verbindung zwischen den Scheiben 13 und 19 und den Schaufeln 37 und 38. Jeder Ring 156 ist mit einem Befestigungsfuss 157 versehen, weleher sich mit   Vorsprüngen- gegen die'zugehörige Scheibe   legt, so dass ein   Zwischenraum 157-bleibt,   in welchem sich ein Luftpolster bildet, welches als Wärmeisolator wirkt. Ferner besitzen die Ringe 156 
 EMI3.3 
 erforderliche Biegsamkeit oder Elastizität gibt. Auf   der-andein Seite   der Dampfkammer und parallel zu dem Ring 156 befindet sich der Ring 159 von gleichem Durohmesser wie der Ring 156.

   Die Schaufeln 37 und 38 sind in   kreisförmigen   Reihen angeordnet und auf den Ringen 156 und 159 befestigt, indem sie mit ihren Enden in entsprechende Rillen oder Ausschnitte auf den inneren Flächen der Ringe 156 und 159 eingeführt und festgelötet werden. Die Ringe und die entsprechenden Befestigungsteile sind auf den Scheiben abwechselnd angeordnet, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die   Befestigungsfüsse 157   sind mit 
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   gehen, die in spitzen Kanten endigen. In ähnlicher Weise sind die Ringe 159 mit Rippen 171 versehen, welche mit den Rippen ? 7C abwechseln. Diese konzentrischen Rippen bilden zwischen den auf den   

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 geneigt sind.

   Die Befestigung der Ringe 156 auf den Scheiben wird in der Weise bewirkt, dass man zwischen zwei benachbarte Rippen die Fusse   157,   deren innerer und äusserer Rand unterschnitten ist. einführt, so dass sie sich zwischen den kreisförmigen Vorsprüngen 172 und 173 einpassen. Diese letzteren 
 EMI4.2 
 förmigen konzentrischen Nuten versieht, in welche die   Befestigungsfüsse   157 mit unterschnittenen Seitenwänden, auf welche die ringförmigen   VorsprÜnge   umgebogen werden, eingepasst werden. 



   Um Verdrehungen des Ringes 156 in bezug auf seine zugehörige Scheibe zu verhindern, sind Kugel   173 vorgesehen,   die man bei der Montage in zwischen der Scheibe und dem Ring vorgesehene' Löcher gleiten lässt. Für jeden Ring verwendet man eine Kugel ; die Kugeln sind zwischen der Scheibe und den   Befestigungsfüssen   derart angeordnet, dass die Kugeln der benachbarten Ringe abwechseln. 



   Die federnden Teile   MS : welche   die Ringe 156 mit den   Befestigl1ngsfüssen   157 verbinden, bilden nicht nur eine feste Verbindung, sondern auch ein Organ, welches den Wirkungen der Ausdehnung dieser Teile während ihrer Erwärmung sowie der Zusammenziehung infolge eintretender Abkühlung folgen kann. 



   Aus dem vorstehenden ergibt sich, dass der Dampf oder ein anderes Treibmittel durch eine oder mehrere   Einlassleitungen 28 eintreten   kann, um seinen Druck in geeigneter Weise auf das   Hochdruckrad   wirken zu lassen. Der Volumenüberschuss des Treibmittels kann dann in das Aussen- oder Niederdruckrad geleitet werden und schliesslich durch den Dom 29 entweichen. 



   Infolge der beschriebenen Ausbildung und Betätigung der verschiedenen Teile bewirkt das auf der Welle 10 befestigte Rad die Drehung der Welle in dem einem Sinn ; infolge des auf dem einem Ende dieser Welle angeordneten Differentialgetriebes ist dieses Drehlad auch indirekt mit dem andern Drehrade durch die Nabe 20 verbunden. Hieraus folgt, dass die beiden Räder die Welle 10 in demselben Sinne drehen ; vermittels der am andein Ende der Welle angeordneten Kupplung kann die Drehung de getriebenen Welle 21 mit derselben Kraft in der einen oder andern Richtung bewirkt werden. 



   Bei dem beschriebenen   Ausführungsbeispiel   besitzt die Turbine nur eine Hochdruck-und eine   Niederdruckstufe. Selbstverständlich   kann die Anzahl sowohl der Hochdruck-wie auch der Niederdruckstufen vergrössert werden, ohne deshalb aus dem Rahmen der vorliegenden Erfindung   herauszutreten.   



  Beispielsweise können für hohe Leistungen bestimmte Turbinen zwei Hochdruckstufen besitzen, welche mit bezug auf die Vertikalachse der   Maschine   symmetrisch angeordnet sind, und zwei oder mehr Niederdruckstufen aufweisen, welche mit Bezug auf die senkrechte Achse der Maschine gleichfalls symmetrisch 
 EMI4.3 
   PATENT-ANSPRÜCHE :     l. Umsteuerbare   Turbine der Radialtype, gekennzeichnet durch ein äusseres und ein inneies Rad, welche Schaufeln tragende Scheiben (17, 19 bzw. 12, 13) besitzen, die derart angeordnet sind, dass das Triebmittel in radialer Richtung durch jedes Paar zusammenwirkender Scheiben nach aussen   fliesst.  

Claims (1)

  1. 2. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das inneie, unmittelbar auf der Turbinenwelle (10) angeordnete Rad (12, 13) und das äussere, mittels zwei Naben (20 und. ? auf der Turbinen- EMI4.4 tragender Scheiben zum andein besitzt.
    4. Turbine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Aussenrad gehörigen Scheiben (17, 19) und die zum Innenrad gehörigen Scheiben (12, 13) derart angeordnet und von solehei Abmessung sind, dass der vom Triebmittel auf die ersteren ausgeübte Axialdruck dem auf die letzteren ausgeübten gleich und umgekehrt ist.
    5. Turbine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Scheiben 17, EMI4.5 Scheibe gehörigen Schaufelserie, wobei die Verdickungen (167) und die Ringe (159) mit abwechselnden Vorspringen oder Rippen (170 bzw. 171) versehen sind, die in spitzen Kanten endigen. EMI4.6 aufweisenden Befestigungsfüsse (157) zwischen ringförmigen konzentrischen Vorsprungen Rippen oder Lappen angeordnet sind, die auf den Innenflächen der Scheiben (13, 19 bzw. l.
    Z, 17) vOlgesehen und um die konische Fläche des zugehörigen Befestigungsfusses zwecks Sicherung gegen radiale und axiale Verschiebungen der Schaufelreihen gebogen sind. <Desc/Clms Page number 5> EMI5.1 füssen (157) und den zugehörigen Scheiben Lufträume (157") bleiben, die als wärmeisolierende Luftpolster wirken.
    8. Turbine nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf den gegenüberliegenden Flächen der Befestigungsfüsse (151) und der zugehörigen Scheiben Löcher vorgesehen sind, in welche eine oder mehiere Kugeln (173') eingelegt werden, um zwischen Ring und Scheibe relative Bewegungen zu verhindern.
    9. Turbine nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Labyrinthdichtungen zwischen den mit Bezug-aufeinander beweglichen Teilen angeordnet sind, die aus einer ringförmigen EMI5.2 welche auf den andern Teil geschraubt werden und auf der Innenfläche konzentrische Ringe (145) tragen, die mit den benachbarten Ringserien zusammenwirken, wobei die Ringe (145, 146) scharf- kantige ringförmige Rippen (147) besitzen und axial scharfkantig endigen.
    10. Turbine nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Nabe (151) der Zwischenscheibe (141) und dem sie tragenden Teil eine leicht konische, verschraubbare Regulier- nabe (42) zur Einstellung der relativen Lage der Aussenscheiben (139, 140) und der Zwischenscheibe (141) und demnach der ringförmigen Rippen (147 und dz angeordnet ist.
AT94318D 1918-12-26 1920-06-24 Umsteuerbare Turbine. AT94318B (de)

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