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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Dampfturbine, die über einen Dampfkraftprozess antreibbar ist, und eine Einrichtung zur Nutzung der Abwärme einer Brennkraftmaschine mit einer Dampfturbine. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Expansionsmaschinen, die über einen Dampfkraftprozess antreibbar sind und zur Nutzung der Abwärme von Brennkraftmaschinen dienen.
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Expansionsmaschinen können beispielsweise über einen ORC-Prozess (Organic Rankine Cycle-Process) angetrieben werden, wobei ein Arbeitsfluid als Prozessmedium verdichtet, verdampft und überhitzt, expandiert sowie anschließend wieder kondensiert wird. Dieses Verfahren kann mit Dampfturbinen und mit Kolbenmaschinen betrieben werden. Prinzipiell stellt sich beim Einsatz von Turbinen das Problem, dass sich ein fallender Wirkungsgrad mit abnehmender Baugröße ergibt.
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Speziell bei Kraftfahrzeugen ist die Begrenzung und Verringerung eines Ausstoßes an Kohlendioxid eine wesentliche Anforderung. Gründe hierfür sind steigende Brennstoffpreise sowie bestehende und geplante gesetzliche Bestimmungen. Neben der Steigerung des Wirkungsgrads der Verbrennung ist auch die Steigerung des Wirkungsgrads des gesamten Antriebsstrangs von Bedeutung. Hierbei kann über die Nutzung der Restwärme, die über das Abgas abgeführt wird, eine Energierückgewinnung erzielt werden. Die thermische Energie des Abgases, was beispielsweise ein Drittel der im Brennstoff gebundenen Energie ausmachen kann, kann zum Betreiben des Dampfkraftprozesses genutzt werden.
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Eine zentrale Komponente des Dampfkraftprozesses stellt die Expansionsmaschine dar, die mittels des überhitzten Dampfes eine mechanische Wellenleistung liefert. Neben Hubkolben- und Rotationskolbenmaschinen können auch Turbomaschinen zum Einsatz kommen. Aufgrund der kompakten Bauart und eines guten Wirkungsgrads sind auch die Turbomaschinen von Bedeutung.
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Die im automotiven Bereich über den Dampfkraftprozess rekuperierbaren Leistungen sind im Vergleich zu anderen Anwendungen, beispielsweise bei Kraftwerken, sehr gering. Bei Kraftfahrzeugen kann beispielsweise eine Gleichdruckturbine oder Reaktionsturbine, insbesondere nach Curtis-Bauart, zum Einsatz kommen. Bei der axial durchströmten Turbine wird das Arbeitsfluid zuerst in einer Lavaldüse auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt, bevor die kinetische Energie im Laufrad in mechanische Leistung gewandelt wird. Nachteilig an dieser Bauart ist zum einen die sehr komplexe Fertigung der Lavaldüsen, was einen mehrachsigen Fräsprozess erfordert, sowie der große axiale Bauraum, der sich beispielsweise im Vergleich zu einer klassischen Turboladerturbine mit radialer Durchströmung ergibt. Ferner ist es aufgrund der endlichen Schaufeldicken am Austritt der Lavaldüsen prinzipbedingt nicht möglich, das Laufrad über den gesamten Umfang komplett mit dem Fluid zu beaufschlagen. Eine Beaufschlagung über 360° ist somit nicht möglich.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Dampfturbine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die erfindungsgemäße Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 haben den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung ermöglicht ist, wobei insbesondere eine vereinfachte Herstellung und eine Beaufschlagung über den gesamten Umfang, also über 360°, ermöglicht sind.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Dampfturbine und der im Anspruch 11 angegebenen Einrichtung möglich.
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Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Dampfturbine kann eine Düsengeometrie realisiert werden, die auch in kleinem Maßstab substantiell einfacher zu fertigen ist und eine Beaufschlagung des Turbinenlaufrads auf dem kompletten Umfang zulässt. Des Weiteren kann durch eine Durchströmung des Turbinenlaufrads in radialer Richtung im Vergleich zu einer axialen Durchströmung der axiale Bauraum erheblich verkleinert werden. Ein wesentlicher Gesichtspunkt ist hierbei, dass die Ausführung einzelner Lavaldüsen als eigenständige Düsen, wie es in der Kraftwerkstechnik bei hohen Leistungen der Fall ist, im kleinen Maßstab sehr aufwändig und kostenintensiv ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung als Ringspalt ergibt sich gewissermaßen eine ringförmige Ausführung der Lavaldüse, was die Funktion mehrerer Lavaldüsen übernimmt. Durch die ringförmige Ausführung der Lavaldüse kann auch eine Verstellbarkeit des Querschnitts, insbesondere des engsten Querschnitts, ermöglicht werden.
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Es hat sich herausgestellt, dass es eine eher untergeordnete Rolle spielt, wie eine Lavaldüse relativ zum Turbinenlaufrad gedreht ist. Bei einer Einengung der Lavaldüse in Richtung von Rotorblättern des Turbinenlaufrads sind allerdings entsprechend viele Einzeldüsen notwendig. Dies stellt einen aufwändigen Aufbau dar. Bei einer vorteilhaften Einengung der Lavaldüsen in radialer Richtung kann die Funktionsweise von Einzeldüsen in vorteilhafter Weise auch über den Ringspalt realisiert werden. Somit ergibt sich eine zu einer Vielzahl von Lavaldüsen vergleichbare Funktionsweise, wobei der Herstellungsaufwand erheblich verringert ist.
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Außerdem ergibt sich der Vorteil, dass ein höherer Wirkungsgrad der Dampfturbine durch Beaufschlagung mit dem Arbeitsfluid über den kompletten Umfang, das heißt über 360°, ermöglicht ist. Im Rahmen einer Simulation hat sich gezeigt, dass ein Wirkungsgrad von etwa 60 % erzielt werden kann, was durch weitere Optimierungen gegebenenfalls noch gesteigert werden kann. Durch die substantiell einfachere Fertigung des Ringspalts, der die Funktion der Lavaldüsen übernimmt, ergeben sich auch deutliche Kostenvorteile. Ferner wird ein geringerer axialer Bauraum ermöglicht, so dass sich Vorteile bezüglich einem eventuellen Gehäuse, einer Verpackung und der Handhabung sowie eine günstige Rotordynamik und damit eine Vereinfachung des Lagersystems ergeben.
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Vorteilhaft ist es, dass zumindest ein Eingang vorgesehen ist, über den das Arbeitsfluid zumindest näherungsweise tangential in die Volute führbar ist. Speziell ist es hierbei von Vorteil, dass genau ein Eingang vorgesehen ist, über den das Arbeitsfluid zumindest näherungsweise tangential in die Volute führbar ist. Hierdurch kann eine vorteilhafte Strömung durch die Volute und den Ringspalt in das Turbinenlaufrad erzielt werden.
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Vorteilhaft ist es auch, dass der Ringspalt in einer Halbebene, die von einer Achse des Turbinenlaufrads ausgeht und sich radial zu der Achse erstreckt, eine vorgegebene Querschnittsgeometrie aufweist und dass die vorgegebene Querschnittsgeometrie des Ringspalts einen Einströmabschnitt aufweist, in dem sich eine axiale Ausdehnung der Querschnittsgeometrie des Ringspalts in einer auf die Achse zeigenden Richtung verringert. Hierdurch kommt es innerhalb des Einströmabschnitts des Ringspalts zu einer Beschleunigung der Strömung. Insbesondere ist es hierbei von Vorteil, dass sich die axiale Ausdehnung der Querschnittsgeometrie des Ringspalts in dem Einströmabschnitt in der auf die Achse zeigenden Richtung stetig verringert. Dies bedeutet, dass sich in dem Einströmabschnitt in der auf die Achse zeigenden Richtung auch keine Teilabschnitte befinden, in denen die axiale Ausdehnung konstant bleibt. Dies wirkt sich günstig auf die Beschleunigung der Strömung im Einströmabschnitt aus.
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Außerdem ist es vorteilhaft, dass die vorgegebene Querschnittsgeometrie einen Ausströmabschnitt aufweist, der in der auf die Achse zeigenden Richtung nach dem Einströmabschnitt angeordnet ist, und dass sich in dem Ausströmabschnitt die axiale Ausdehnung der Querschnittsgeometrie in der auf die Achse zeigenden Richtung vergrößert. In der Zusammenwirkung des Einströmabschnitts und des Ausströmabschnitts ergibt sich dann eine noch höhere Beschleunigung der Strömung. Die in den Einströmabschnitt mit einer Unterschallgeschwindigkeit eintretende Strömung kann dann bis auf Schallgeschwindigkeit im engsten Querschnitt beschleunigt werden. Im Ausströmabschnitt kann die mit Schallgeschwindigkeit eintretende Strömung auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt werden. Hierfür ist es insbesondere von Vorteil, dass sich die axiale Ausdehnung der Querschnittsgeometrie des Ringspalts in dem Ausströmabschnitt in der auf die Achse zeigenden Richtung stetig vergrößert.
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Ferner ist es vorteilhaft, dass zwischen dem Einströmabschnitt und dem Ausströmabschnitt eine Einengung ausgestaltet ist, an der die axiale Ausdehnung der Querschnittsgeometrie ein absolutes Minimum hat, und dass die Querschnittsgeometrie an der Einengung zumindest auf einer ersten Seite durch eine Innenwand begrenzt ist, die in der auf die Achse zeigenden Richtung bauchförmig ausgestaltet ist. Somit ist zumindest an einer Seite eine Kontur ausgestaltet, die sich günstig auf die Strömung auswirkt, um die gewünschte Beschleunigung zu erzielen. An der zweiten Seiten kann die Querschnittsgeometrie durch eine ebene Innenwand begrenzt sein. Dies vereinfacht die Herstellung.
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Ferner ist es vorteilhaft, dass der Ringspalt als unterbrechungsfreier Ringspalt ausgestaltet ist. Dadurch ist überall eine positive axiale Ausdehnung des Ringspalts vorgegeben. Dies ist zum einen strömungstechnisch von Vorteil. Zum anderen kann hierdurch eine vollständige Anströmung über 360° sowie eine vergleichmäßigte Anströmung des Turbinenlaufrads erzielt werden.
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Außerdem ist es vorteilhaft, dass das Turbinenlaufrad einen Einströmbereich aufweist, in dem das Arbeitsfluid aus dem Ringspalt in das Turbinenlaufrad strömt, dass das Turbinenlaufrad Turbinenschaufeln aufweist und dass sich die Turbinenschaufeln in dem Einströmbereich zumindest näherungsweise radial zu einer Achse des Turbinenlaufrads erstrecken. An den Turbinenschaufeln stellt sich somit jeweils einerseits ein höherer Druck und andererseits ein geringerer Druck ein, so dass eine Druck- und eine Saugseite vorgegeben sind. Über das Druckgefälle an jeder der Turbinenschaufeln ergibt sich in der Summe ein Drehmoment um die Achse auf der Mitte des Turbinenlaufrads. Dieses Drehmoment führt zu der gewünschten Leistungsabgabe. Hierbei kann bereits mit einem nicht optimierten Schaufelprofil ein polytroper Turbinenwirkungsgrad von etwa 60 % erzielt. Mit einem optimierten Schaufelprofil sind auch Wirkungsgrade über 70 % möglich, so dass ein zu Axialturbinen dieser Größe vergleichbarer Wert erreicht werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Einrichtung zur Nutzung der Abwärme einer Brennkraftmaschine in einer auszugsweisen, schematischen Darstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine Dampfturbine der in 1 dargestellten Einrichtung in einer auszugsweisen, schematischen Darstellung;
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3 eine Dampfturbine der in 1 dargestellten Einrichtung in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung;
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4 die in 3 dargestellte Dampfturbine in einer schematischen Darstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung und
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5 die in 4 dargestellte Dampfturbine in einer auszugsweisen, schematischen, räumlichen Darstellung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Einrichtung 1 zur Nutzung der Abwärme einer Brennkraftmaschine 2 in einer auszugsweisen, schematischen Darstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel. Die Brennkraftmaschine 2 ist hierbei nicht Bestandteil der Einrichtung 1. Insbesondere kann die Einrichtung 1 auch unabhängig von einer Brennkraftmaschine 2 hergestellt und vertrieben werden.
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Die Einrichtung 1 weist eine Dampfturbine 3 auf, die als Expansionsmaschine 3 dient. Ferner weist die Einrichtung 1 einen Kondensator 4, eine Pumpe 5 und einen Wärmetauscher 6 auf. Außerdem sind in der 1 ein Generator 8 und ein elektrischer Verbraucher 9 dargestellt.
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Die Einrichtung 1 nutzt einen geschlossenen Kreislauf 10, in dem ein Arbeitsfluid als Prozessmedium umläuft. Hierbei kann als Arbeitsfluid beispielsweise Wasser oder Ethanol zum Einsatz kommen.
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Das Arbeitsfluid wird in dem Wärmetauscher 6 durch das Abgas der Brennkraftmaschine 2 erwärmt. Hierfür ist eine Abgasleitung 11 vorgesehen, die an dem Wärmetauscher 6 angeschlossen ist. Das Arbeitsfluid wird durch die Erwärmung im Wärmetauscher 6 verdampft. Das dampfförmige und unter dem Druck P1 stehende Arbeitsfluid wird anschließend der Dampfturbine 3 zugeführt. In der Dampfturbine 3 erfolgt eine Expansion des dampfförmigen Arbeitsfluids. Hierbei sinkt der Druck des Arbeitsfluids von dem Druck P1 auf den niedrigeren Druck P2. Dabei wird mechanische Arbeit verrichtet, die über eine Welle 12 an den Generator 8 und/oder an eine Welle 13 der Brennkraftmaschine 2 abgegeben wird. Somit kann die von der Dampfturbine 3 geleistete mechanische Energie über den Generator 8 zum Betreiben des elektrischen Verbrauchers 9 oder als zusätzliche Antriebsenergie, die auf die Welle 13 der Brennkraftmaschine 2 zurückgeführt wird, genutzt werden. Hierfür geeignete Kupplungen und Übersetzungen sind zur Vereinfachung der Darstellung nicht dargestellt.
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Nach dem Durchlaufen der Dampfturbine 3 wird das Arbeitsfluid durch den Kondensator 4 geführt. Durch den Kondensator 4 wird außerdem ein Kühlmedium geführt. In dem Kondensator 4 wird das Arbeitsfluid so weit abgekühlt, dass es vorzugsweise kondensiert und somit im vorzugsweise flüssigen Zustand den Kondensator 4 verlässt. Nach dem Durchlaufen des Kondensators 4 wird das nunmehr flüssige Arbeitsfluid zu der Pumpe 5 geführt. Die Pumpe 5 überführt das flüssige Arbeitsfluid von dem niedrigeren Druck P2 auf den höheren Druck P1. Das unter dem Druck P1 stehende, flüssige Arbeitsfluid wird anschließend dem Wärmetauscher 6 zugeführt. Hierdurch ist der Kreislauf 10 geschlossen.
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2 zeigt die Dampfturbine 3 der in 1 dargestellten Einrichtung 1 in einer auszugsweisen, schematischen Darstellung. Die Dampfturbine 3 weist eine Volute 15 und einen Eingang 16 auf. Über den Eingang 16 ist das unter dem Druck P1 stehende, gasförmige Arbeitsfluid in einer tangentialen Richtung 17 in die Volute 15 führbar. Aus der Volute 15 ist das Arbeitsfluid über einen Ringspalt 18 in ein radial innen liegendes Turbinenlaufrad 19 führbar. Der Ringspalt 18 übernimmt hierbei die Funktion einer Vielzahl von Lavaldüsen. Hierbei erstreckt sich der Ringspalt 18 über 360°, so dass das Turbinenlaufrad 19 von dem gasförmigen Arbeitsfluid über den gesamten Umfang angeströmt wird.
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Durch die tangentiale Strömung des Arbeitsfluids in der Volute 15 wird ein Drall induziert. Im weiteren Verlauf wird die drallbehaftete Strömung in dem als Düse 18 dienenden Ringspalt 18 beschleunigt und auf das Turbinenlaufrad 19 geleitet.
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Der Ringspalt 18 weist einen Einströmbereich 20 und einen Ausströmbereich 21 auf. In Strömungsrichtung des Arbeitsfluids betrachtet liegt der Einströmbereich 20 vor dem Ausströmbereich 21. Der Einströmbereich 20 und der Ausströmbereich 21 sind jeweils ringförmig bezüglich einer Achse 22 des Turbinenlaufrads 19 ausgebildet. In dem Einströmbereich 20 wird die mit Unterschallgeschwindigkeit eintretende Strömung bis auf Schallgeschwindigkeit im engsten Querschnitt beschleunigt. Im hinteren Ausströmbereich 21 des Ringspalts 18 wird die mit Schallgeschwindigkeit eintretende Strömung auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt.
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Das Turbinenlaufrad 19 weist mehrere Turbinenschaufel 23 bis 25 auf, wobei zur Vereinfachung der Darstellung in der 2 nur die Turbinenschaufeln 23 bis 25 gekennzeichnet sind.
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3 zeigt eine Dampfturbine 3 der in 1 dargestellten Einrichtung 1 in einer auszugsweisen, schematischen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung. Die Volute 15 ist als im Wesentlichen ringförmiger Raum im Inneren eines Gehäuseteils 26 der Dampfturbine 3 ausgestaltet. Das Gehäuseteil 26 ist in der 3 hierbei als in einer Halbebenen 27 (2) liegender Schnitt dargestellt. Die Halbebene 27 erstreckt sich hierbei von der Achse 22 des Turbinenlaufrads 19 ausgehend radial zu der Achse 22. Eine auf die Achse 22 des Turbinenlaufrads 19 zeigende Richtung 28 liegt in dieser Halbebene 27.
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Eine axiale Erstreckung des Ringspalts 18, die parallel zu der Achse 22 orientiert ist, kann ebenfalls in der Halbebene 27 dargestellt werden. Hierbei variiert die axiale Erstreckung 29 in der Richtung 28. Die in der 3 dargestellte Querschnittsgeometrie des Ringspalts 18 ist durch eine vorgegebene Querschnittsgeometrie bestimmt, die die Querschnittsgeometrie des Ringspalts 18 über den gesamten Umfang bestimmt. Das heißt, die in der 3 dargestellte Querschnittsgeometrie des Ringspalts 18 ist in einer Umfangsrichtung 30 gleichbleibend realisiert. Speziell ist hier der Ringspalt 18 als unterbrechungsfreier Ringspalt 18 ausgestaltet, so dass überall eine positive axiale Ausdehnung 28 des Ringspalts 18 vorgegeben ist.
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Die vorgegebene Querschnittsgeometrie weist einen Einströmabschnitt 31 und einen Ausströmabschnitt 32 auf. Über die Geometrie des Einströmabschnitts 31 ist die Geometrie des Einströmbereichs 20 bestimmt. Entsprechend ist über die Geometrie des Ausströmabschnitts 32 die Geometrie des Ausströmbereichs 21 bestimmt.
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In dem Einströmabschnitt 31 der vorgegebenen Querschnittsgeometrie des Ringspalts 18 verringert sich die axiale Ausdehnung 29 der Querschnittsgeometrie des Ringspalts 18 in der auf die Achse 22 zeigenden Richtung 28. Hierbei verringert sich die axiale Ausdehnung 29 in dem Einströmabschnitt 31 stetig, so dass es keine Teilabschnitte mit in der Richtung 28 konstant bleibender Ausdehnung 29 gibt.
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An einer Einengung 33 des Ringspalts 18 erreicht die axiale Ausdehnung 29 ihr absolutes Minimum. Hier endet der Einströmabschnitt 31. An den Einströmabschnitt 31 schließt sich in der Richtung 28 der Ausströmabschnitt 32 an. Die Einengung 33 ist somit zwischen dem Einströmabschnitt 31 und dem Ausströmabschnitt 32 ausgestaltet.
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In dem Ausströmabschnitt 32 der vorgegebenen Querschnittsgeometrie des Ringspalts 18 nimmt die axiale Ausdehnung 29 in der auf die Achse 22 zeigenden Richtung 28 zu. Somit vergrößert sich die axiale Ausdehnung 29 in dem Ausströmabschnitt 32 in der Richtung 28, was einer zunehmenden Querschnittsfläche entspricht. In diesem Ausführungsbeispiel vergrößert sich die axiale Ausdehnung 29 in dem Ausströmabschnitt 32 stetig.
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Der Ringspalt 18 ist auf einer ersten Seite 34 von einer Innenwand 35 und auf einer zweiten Seite 36 von einer Innenwand 37 begrenzt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Innenwand 37 als ebene Innenwand ausgestaltet. Im Bereich der Einengung 33 ist die Innenwand 35 bauchförmig ausgestaltet.
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Nach dem Erreichen der Schallgeschwindigkeit wird die Strömung durch den zunehmenden Strömungsquerschnitt im Ausströmabschnitt 32 des Ringspalts 18 weiter beschleunigt. Hierfür ist in diesem Ausführungsbeispiel die Innenwand 35 im Ausströmabschnitt 32 mit einer Kontur ausgestaltet, während die Innenwand 37 im Ausströmabschnitt 32 eben ausgestaltet ist. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung können allerdings auch beide Innenwände 35, 37 im Ausströmabschnitt 32 mit einer Kontur ausgestaltet sein. Entsprechend können auch beide Innenwände 35, 37 im Einströmabschnitt 31 mit einer Kontur ausgestaltet sein.
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Die Kontur der Innenwand 35 kann durch einen Drehprozess, insbesondere einen Feindrehprozess, hergestellt werden, wobei ein zweiachsiger Fräsprozess ausreichen kann. Dadurch vereinfacht sich die Herstellung.
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Somit kann durch den Ringspalt 18 ein als Lavaldüse wirkender Ring 18 ausgestaltet werden. Dieser Lavaldüsenring 18 ist in den Übergang zwischen der Volute 15 und dem Turbinenlaufrad 19 integriert. Durch die Einengung des Übergangs, die an der Einengung 33 ihr Minimum hat, wird eine vorteilhafte Lavaldüse in radialer Richtung ausgebildet.
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4 zeigt die in 3 dargestellte Dampfturbine 3 in einer schematischen Darstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung. Hierbei sind zur Veranschaulichung Stromlinien 40 bis 43 dargestellt. Die Volute 15 ist allerdings vorzugsweise so ausgestaltet, dass das Arbeitsfluid aus der Volute 15 möglichst gleichmäßig über den gesamten Umfang in den Einströmbereich 20 des Ringspalts 18 einströmt.
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Entlang der Stromlinie 40 strömt das gasförmige Arbeitsfluid zunächst durch die Volute 15 und gelangt dann in den Einströmbereich 20 des Ringspalts 18. Im Einströmbereich 20 wird das Arbeitsfluid über den Einströmabschnitt 31 auf Schallgeschwindigkeit beschleunigt. Eine weitere Beschleunigung erfolgt im Ausströmbereich 21 auf Überschallgeschwindigkeit. Dann gelangt das Arbeitsfluid in einen ringförmigen Einströmbereich 45 des Turbinenlaufrads 19. In dem Einströmbereich 45 erstrecken sich die Turbinenschaufeln 23 bis 25 des Turbinenlaufrads 19 zumindest näherungsweise radial zu der Achse 22. Im Betrieb ergeben sich dadurch beispielsweise an der Turbinenschaufel 24 ein Überdruckgebiet 46 und ein Sauggebiet 47. Dies gilt für jede der Turbinenschaufeln 23 bis 25 des Turbinenlaufrads 19. Somit wird ein Drehmoment bezüglich der Achse 22 auf das Turbinenlaufrad 19 ausgeübt, wie es durch den Pfeil 48 veranschaulicht ist.
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5 zeigt die in 4 dargestellte Dampfturbine 3 in einer auszugsweisen, schematischen, räumlichen Darstellung entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung. Hierbei ist die Innenwand 35 an der ersten Seite 34 des Gehäuseteils 26 der Volute 15 dargestellt. Ferner ist die Stromlinie 40 in ihrer axialen Ausdehnung dargestellt. Entlang der Stromlinie 40 wird das Arbeitsfluid über eine vergleichsweise große axiale Ausdehnung 49 der Volute 15 zusammengeführt, wenn das Arbeitsfluid entlang der Stromlinie 40 in den Ringspalt 18 gelangt. Innerhalb des Einströmbereichs 20 des Ringspalts 18 verringert sich die axiale Ausdehnung 29. Anschließend nimmt die axiale Ausdehnung 29 im Ausströmbereich 21 des Ringspalts 18 wieder zu. In Bezug auf die Stromlinie 40 ergibt sich für das Arbeitsfluid durch den Ringspalt 18 somit ein vergleichbarer Effekt, wie er durch eine Lavaldüse erreichbar ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
