Gasturbine für Schiffsantrieb Bei der Verwendung von Dampfturbinen für den Schiffsantrieb ist es bekannt, den Rückwärtsantrieb des Schiffes durch eine von der Vorwärtsturbine verschiedene Turbine zu erreichen, die kleiner ge baut und meistens im gleichen Gehäuse wie die Vorwärtsturbine untergebracht ist. Bei Gasturbinen für den Schiffsantrieb kann man die gleiche Anord nung verwenden; aber anders als bei den Dampf turbinen stösst man hier auf die Schwierigkeit, dass die Rückwärtsturbine nicht unter Vakuum gesetzt werden kann, wenn sie entgegengesetzt zu ihrem normalen Drehsinn angetrieben wird.
Deswegen er gibt sich eine Leistungsaufnahme, die beim Vor wärtslauf den Wirkungsgrad der Turbine merklich vermindert.
Es sind verschiedene Konstruktionen vorgeschla gen worden, um die bei Vorwärtsfahrt von der Rückwärtsturbine aufgenommene Leistung zu ver mindern, aber diese Konstruktionen, auch wenn sie bei Vorwärtsfahrt einen besseren Wirkungsgrad er geben, verursachen einen merklichen Wirkungsgrad abfall bei Rückwärtsfahrt, was unerwünscht ist. Es wäre auch möglich, andere Lösungen vorzuschla gen, die in beiden Drehrichtungen bessere Resul tate gaben, aber sie bedingten komplizierte Konstruk tionen.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diese ver schiedenen Nachteile. Sie betrifft eine Gasturbine für Schiffsantrieb mit einer im selben Gehäuse wie die Vorwärtsturbine angeordneten Rückwärtstur- bine und ist gekennzeichnet durch Mittel, die das aus der Rückwärtsturbine austretende Treibgas so umlenken, dass es zuerst in zentripetaler Richtung und nachher nach und nach in zentrifugaler Rich tung fliesst.
Die Anwendung solcher Mittel hat ausgezeich nete Wirkungsgrade im Vorwärtslauf wie auch im Rückwärtslauf ergeben.
Die folgende Beschreibung verdeutlicht den Ge genstand der Erfindung. Sie bezieht sich auf die Zeichnung, deren Fig. 1, 3 und 4 verschiedene Aus führungsformen als den Gegenstand nicht beschrän kende Beispiele zeigen. Hingegen zeigt Fig. 2 eine ausgeführte, nicht befriedigende Lösung.
Die beschriebene Schiffsgasturbine umfasst bei spielsweise nach Fig. 1 eine vierstufige Vorwärts turbine 1 und eine einstufige Rückwärtsturbine 2, die im selben Gehäuse angeordnet und deren Lauf schaufeln auf derselben Welle 11 angebracht sind.
Die Mittel zum Umlenken der Gase nach Aus tritt aus der Rückwärtsturbine bestehen aus einer halbkreisförmigen Hohlkehle 3 in der Welle 11 un mittelbar nach dem Auslass der Beschauflung der Rückwärtsturbine und einer Verlängerung 5 des Leitschaufelträgers der Rückwärtsturbine. Diese Verlängerung soll vorzugsweise gegenüber dem Grund der Hohlkehle 3 enden und ihre innere Wan dung soll mindestens angenähert konzentrisch zur Hohlkehle in der Welle sein, um mit ihr einen Ka nal 4 zu bilden,
in dem der Austritts gasstrom der Rückwärtsturbine gezwungen wird, eine zentripetale Richtung anzunehmen. Beim Austritt aus diesem Kanal 4 wird der Gasstrom unter dem Einfluss der Hohlkehle nach und nach in eine zentrifugale Rich tung nach Pfeil B umgelenkt.
Der Saugeffekt beim Vorwärtslauf, der bei einer nicht befriedigenden Ausführung nach Fig. 2 mit einem Austrittskanal 7 in zentrifugaler Richtung beträchtlich ist, wird dadurch stark vermindert, dass das Gas zuerst in eine zentripetale Richtung gezwun- gen wird. Da anderseits jegliche Injektion von Aus- trittsgasen der Vorwärtsturbine unmöglich ist, da die Gase in .der Richtung des Pfeiles A entweichen,
wird die Zirkulation in der Rückwärtsbeschauf- lung auf ein Minimum reduziert und die entspre chende absorbierte Leistung klein.
Die Form der Hohlkehle, die den Abgasen der Rückwärtsturbine eine zentrifugale Austrittsrichtung im Sinne des Pfeiles B gibt, verhindert, dass beim Rückwärtslauf die letzten Stufen der Vorwärtstur bine von solchen Gasen beaufschlagt werden; an derseits ist der Querschnitt des Kanals 4 so vorge sehen, dass der aerodynamische Widerstand auf ein Minimum herabgesetzt und der Bremseffekt klein ist.
Um die Wirkungsgrade bei beiden Betriebswei sen weiterhin zu verbessern, wird der zylindrische Teil der Welle 11, der die Vorwärtsbeschauflung trägt, mit der Hohlkehle 3 vorteilhafterweise durch einen leicht konkav geformten Übergangsteil 12 der Welle verbunden. So entsteht mit der Verlängerung 5 des Leitschaufelträgers der Rückwärtsturbine ein Kanal 6, der den Austrittsgasen der Vorwärtstur bine die Richtung des Pfeiles A gibt, so dass sie nicht in den Kanal 4 eindringen können.
Die Fig. 3 zeigt als Variante ein weiteres Aus führungsbeispiel. Der Kanal 4 wird aus der Ver längerung 5 des Leitschaufelträgers der Rückwärts- turbine und einem Umlenkstück 8 gebildet, das ge genüber der Verlängerung 5 angebracht ist und eine halbkreisförmige Hohlkehle aufweist, wie sie bei 3 in Fig. 1 gezeigt ist. In diesem Falle ist die Welle l1 auf ihrer ganzen Länge zylindrisch.
Ausserdem ist das Umlenkstück 8 auf der Seite der Vorwärts turbine so geformt, dass es die Krümmung des in Fig. 1 gezeigten Übergangsteiles 12 der Welle auf weist. Es ist somit auch seine Aufgabe, die Aus trittsgase der Vorwärtsturbine zu kanalisieren.
In Fig. 3 ist das Umlenkstück 8 an der Verlän gerung 5 mit einem oder mehreren Trägern 9 be festigt; es könnte aber ebenso gut durch irgend ein geeignetes Mittel auf der Welle 11 befestigt sein.
Bei der Variante, die in Fig. 4 gezeigt wird, ist das Umlenkstück 8 mit einer Abschirmung 10 ver sehen, die bei grosser Austrittsgeschwindigkeit der Abgase der Vorwärtsturbine erlaubt, die Austritts verluste dadurch zu verkleinern, dass sie den Diffu- sor, der durch den Kanal 6 gebildet wird, verlängert.
Selbstverständlich begrenzen die in den Figuren gezeigten Ausbildungsformen von Gasturbinen nicht den Gegenstand der Erfindung und die beschriebe- nen Mittel können auch bei Turbinen angewendet werden, deren Stufenzahl verschieden ist, namentlich wenn die Rückwärtsturbine mehrstufig ist.
Selbstverständlich ist auch die Herkunft der Gase, mit denen die Turbinen betrieben werden, gleichgültig; sie können zum Beispiel von einer Brennkammer, von Dieselmotoren, von Freikolben- Gaserzeugern usw. geliefert werden.
Gas turbine for ship propulsion When using steam turbines for ship propulsion, it is known to achieve the reverse propulsion of the ship by a turbine different from the forward turbine, which builds smaller ge and is usually housed in the same housing as the forward turbine. In gas turbines for ship propulsion, the same arrangement can be used; However, unlike steam turbines, the difficulty here is that the reverse turbine cannot be placed under vacuum if it is driven in the opposite direction to its normal direction of rotation.
Because of this, there is a power consumption that significantly reduces the efficiency of the turbine when running forward.
There have been various designs proposed to reduce the power absorbed by the reverse turbine when driving forward, but these structures, even if they give better efficiency when driving forward, cause a noticeable drop in efficiency when reversing, which is undesirable. It would also be possible to propose other solutions that gave better results in both directions of rotation, but they required complicated constructions.
The present invention avoids these various disadvantages. It relates to a gas turbine for ship propulsion with a reverse turbine arranged in the same housing as the forward turbine and is characterized by means that divert the propellant gas emerging from the reverse turbine so that it flows first in the centripetal direction and then gradually in the centrifugal direction .
The use of such agents has resulted in excellent efficiencies in both forward and reverse travel.
The following description illustrates the subject matter of the invention. It refers to the drawing, the FIGS. 1, 3 and 4 show different imple mentation forms as the subject matter not limiting examples. In contrast, FIG. 2 shows an implemented, unsatisfactory solution.
The ship gas turbine described comprises, for example, according to FIG. 1, a four-stage forward turbine 1 and a single-stage reverse turbine 2, which are arranged in the same housing and whose blades are attached to the same shaft 11.
The means for diverting the gases to exit from the reverse turbine consist of a semicircular groove 3 in the shaft 11 un indirectly after the outlet of the blading of the reverse turbine and an extension 5 of the guide vane carrier of the reverse turbine. This extension should preferably end opposite the base of the fillet 3 and its inner wall should be at least approximately concentric to the fillet in the shaft in order to form a channel 4 with it,
in which the exit gas flow of the reverse turbine is forced to assume a centripetal direction. When exiting this channel 4, the gas flow is gradually diverted into a centrifugal direction according to arrow B under the influence of the groove.
The suction effect when running forwards, which is considerable in the case of an unsatisfactory embodiment according to FIG. 2 with an outlet channel 7 in the centrifugal direction, is greatly reduced in that the gas is first forced in a centripetal direction. On the other hand, since any injection of exhaust gases from the forward turbine is impossible, since the gases escape in the direction of arrow A,
the circulation in the backward blading is reduced to a minimum and the corresponding absorbed power is small.
The shape of the groove, which gives the exhaust gases of the reverse turbine a centrifugal exit direction in the direction of arrow B, prevents the last stages of the forward turbine from being acted upon by such gases when running backwards; on the other hand, the cross-section of the channel 4 is provided so that the aerodynamic resistance is reduced to a minimum and the braking effect is small.
In order to further improve the efficiency in both Betriebswei sen, the cylindrical part of the shaft 11, which carries the forward blading, is advantageously connected to the fillet 3 by a slightly concave transition part 12 of the shaft. Thus, with the extension 5 of the vane carrier of the backward turbine, a channel 6 is created, which gives the direction of arrow A to the outlet gases of the forward turbine so that they cannot penetrate into channel 4.
Fig. 3 shows as a variant another exemplary embodiment from. The channel 4 is formed from the extension 5 of the guide vane carrier of the reverse turbine and a deflector 8 which is attached to the extension 5 and has a semicircular groove, as shown at 3 in FIG. In this case, the shaft l1 is cylindrical over its entire length.
In addition, the deflection piece 8 on the side of the forward turbine is shaped so that it has the curvature of the transition part 12 of the shaft shown in FIG. 1. It is therefore also his job to channel the gases from the forward turbine.
In Fig. 3 the deflector 8 is fastened to the extension 5 with one or more carriers 9 be; but it could just as easily be attached to the shaft 11 by any suitable means.
In the variant that is shown in Fig. 4, the deflector 8 is seen with a shield 10 ver, which allows the forward turbine at high exit speed of the exhaust gases to reduce the exit losses by the fact that they the diffuser through the Channel 6 is formed, extended.
Of course, the embodiments of gas turbines shown in the figures do not limit the subject matter of the invention, and the means described can also be used in turbines whose number of stages is different, namely if the reverse turbine is multi-stage.
Of course, the origin of the gases with which the turbines are operated is also irrelevant; they can be supplied by a combustion chamber, diesel engines, free piston gas generators, etc., for example.