DE131995A - - Google Patents

Description

PATENTAMT.

M 131995 KLASSE 14 c.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung an Expansionsturbinen, welche es ermöglicht, die drehbaren Elemente der Turbine mit den Uebertragungswellen derart zu kuppeln, dafs eine Umkehrung der Drehrichtung der Wellen erreicht werden kann, ohne dafs die Drehrichtung der Turbinenräder sich ändert. Zu diesem Zwecke sind die umlaufenden Schaufelträger gegen die Wellen in ihrer Längsrichtung verschiebbar angeordnet und mit entsprechenden Kupplungen versehen.

Diese Einrichtung ist besonders für Turbinen empfehlenswerth, in welchen zwei Schaufelträger in entgegengesetzten Richtungen umlaufen. Die teleskopartig in einander geschobenen Wellen sind mit geeigneten Kupplungsgliedern versehen, welche mit entsprechenden Gegenkupplungen an den drehbaren Schaufelträgern in Eingriff gebracht werden können, wobei die Längsverschiebung der Schaufelträger genügt, um das Einrücken und Ausrücken der beweglichen Kupplungen zu bewirken.

Die Verschiebung der Schaufelträger kann beliebig ausgeführt werden. Im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel geschieht dieselbe unmittelbar durch den Druck des Treibmittels, und zwar vermöge der Anordnung zweier einander gegenüberliegender Einströmöffnungen, derart, dafs beim Einströmen des Treibmittels von der einen oder der anderen Seite die gewünschte Verschiebung der Schaufelträger gegen die Wellen bewirkt wird. Die Kupplungen können beispielsweise so angeordnet werden, dafs bei Benutzung der einen Einströmung der äufserste drehbare Schaufelträger mit der inneren und der innerste mit der äufseren der concentrisch zu einander gelagerten Wellen gekuppelt wird, während bei Benutzung der anderen Einströmung der umgekehrte Vorgang stattfindet. Es ist leicht zu ersehen, dafs durch diese Einrichtung die Drehung der Schaufelträger selbst immer dieselbe bleibt, während die Drehung der Wellen eine Umkehr erfährt.

Obgleich es zweckmäfsig ist, concentrisch angeordnete, in entgegengesetzten Richtungen drehbare Wellen zu verwenden, ist diese Einrichtung selbstverständlich auch für solche Turbinen anwendbar, in welchen jeder der drehbaren Schaufelträger mit einer und derselben Welle gekuppelt werden kann, deren Drehung, dem besonderen Zweck entsprechend, nach einer oder der anderen Richtung umgekehrt wird; der nicht mit der Welle gekuppelte Schaufelträger wird alsdann festgestellt, während der. andere in Drehung ist.

Die vorliegende Turbine eignet sich vortheilhaft für Propellerantrieb, wo Schraubenpropeller entgegengesetzter Gewinde an inneren und äufseren Wellen montirt sind, indem in diesem Falle für die Bewegungsumkehr der durch das Treibmittel auftretende Druck demjenigen der Propeller entgegengesetzt ist und auf diese Weise die Drucklager entlastet.

In einer Turbine der vorliegenden Art, deren Einströmungen einander gegenüber angeordnet sind, ist es nothwendig, das Treibmittel an seiner gleichmäfsigen Vertheilung im Gehäuse zu verhindern, da dadurch sämmtliche Theile unter gleichen Druck gesetzt und demzufolge eine Verschiebung der Schaufelträger ermöglicht werden würde. Zu diesem

Zwecke wird ein Einströmventil an dem Hochdruckende der Schaufelträger vorgesehen, welches so eingerichtet ist, dafs es unter dem Drucke des Treibmittels nach beiden Seiten hin abschliefsen kann.

In beiliegenden Zeichnungen ist eine Turbine der vorliegenden Bauart dargestellt, und zwar zeigen: '

Fig. ι einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Turbine,

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 der Fig. i, Ansicht in Richtung des gezeichneten Pfeiles;

Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform dieser Turbine;

Fig. 4 zeigt die Art und Weise des Aufbaues der durch die Fig. 1 und 2 dargestellten Turbine.

Wie aus der Fig. 1 zu ersehen, ist ein äufseres Gehäuse A zum Einschliefsen der arbeitenden Theile angeordnet und ist mit Einströmungen A \ A² sowie einer Ausströmung Ä^d versehen, welch letztere zum Austritt des Treibmittels den Ausläufer einer Kammer Aⁱ bildet. Das Gehäuse A wird von zwei concentrischen, durch Stopfbüchsen abgedichteten Wellen B C durchsetzt, deren äufsere B innerhalb des Gehäuses A ein Ende hat und an demselben eine zweitheilige Kupplung B¹ trägt, während die innere Welle C, welche ebenfalls eine Doppelkupplung C¹ trägt, das Gehäuse A durchdringt und durch eine Stopfbüchse A⁶ abgedichtet ist. Das innere umlaufende Glied D der Turbine hat seine Lager in Z)¹ und Z)² an der Innenwelle C und ist von einem äufseren Gliede E umgeben, das bei E¹ und E'² gelagert ist. Da die Lager Z)¹ Z)² und E¹ E² keines dichten Abschlusses bedürfen, so finden, wie in den Zeichnungen dargestellt, am vorteilhaftesten Rollenlager Anwendung. Die Glieder D E laufen in entgegengesetzten Richtungen um und können mit Bezug auf die Wellen B C, jedoch nicht gegen einander, in der Längsrichtung verschoben werden. Zwischen dem äufseren Gliede E und dem Gehäuse A sind, wie bei A⁷ und ^⁸ dargestellt ist, dichte Einlagen oder Packungen vorgesehen und ebenso zwischen D und E bei D¹². Das innere Glied D ist mit Kupplungen Z)³ Z)* ausgestattet, welche mit den Kupplungen B¹ C¹ der W⁷ellen B C gekuppelt werden können, ebenso die Kupplungsglieder E³ E¹ des äufseren Theiles E. Diese Kupplungen sind so eingerichtet, dafs bei einer gewissen Stellung der Schaufelträger das innere umlaufende Glied D mit der äufseren Welle B und das äufsere Glied D mit der inneren Welle C gekuppelt ist., während in einer anderen Stellung die Kupplung in umgekehrter Weise erfolgt. In der Mittelstellung, welche derjenigen der Zeichnung gleichkommt, befinden sich Schaufelträger und Wellen in entkuppeltem Zustande. Die umlaufenden Schaufelträger D und E sind so angeordnet, dafs sie ringförmige Kanäle F und G zwischen ihren Arbeitsflächen bilden. Innerhalb dieser Kanäle F G sind die Schaufeln D⁵ D⁶ E^r' E^c' angeordnet. Die Schaufeln werden mit den Gliedern ED durch Hülsen E^q D⁰ verbunden. Die Arbeitsweise der Turbine ist folgende:

Zum Vorwärtstreiben wird das Treibmittel durch die Einströmung IJ in die Kammer H eingeführt, von wo sie durch die axialen Führungen zwischen den Rippen E^[0 hindurchströmt. Diese Stege sind so angeordnet, dafs sie dem Durchströmen des Treibmittels möglichst wenig Widerstand entgegensetzen. An der ringförmigen Oeffnung D¹¹ ist ein Ventil D¹⁰ vorgesehen, welches sich nach der Kammer H¹ hin öffnet. .Dieses Ventil Z)¹⁰ wird in die in Fig. ι in vollen Linien dargestellte Stellung durch den Druck des gegen das Ende der ringförmigen Kammer H¹ wirkenden Treibmittels gebracht, welcher Druck beim Schliefsen der oeffnung D¹¹ durch das Ventil D¹⁰ die rohrenden Glieder D E in der Längsrichtung verschiebt. Diese Bewegung veranlafst das innere Glied Z), mittelst der Kupplungstheile Z)³ B¹ mit der W^relle B und das äufsere Glied E mittelst der Kupplungen E⁴ C¹ mit der Welle C in Eingriff zu treten. Wenn die Oeffrtung Z)" ohne Ventilverschluss angeordnet würde, so würde die Flüssigkeit durch diese Oeffnung hindurch in die ringförmige Kammer K eindringen und durch den daselbst erzeugten Gegendruck die Glieder D E an der vorbeschriebenen Bewegung hindern. Bei Anordnung des Ventiles aber strömt das Treibmittel . zuerst durch den ringförmigen Raum F und dann durch den Kanal G in paralleler Richtung mit der Achse unter Beaufschlagung der Schaufeln!)⁵ E^s D^r'E^e, wodurch die Glieder D E zur Drehung in entgegengesetzter Richtung veranlafst werden. Das Treibmittel tritt dann durch den Auspuff A^s in die Luft oder in einen Condensator aus.

Zur Umkehrbewegung der Wellen B C wird die Zuführung des Treibmittels bei der Einströmung A² unterbrochen und die Turbine zunächst durch eine geeignete Bremsvorrichtung zum Stehen gebracht. Hierauf wird das Treibmittel durch A¹ zugelassen, von wo es zwischen den Rippen Z)¹³ hindurch in die ringförmige Kammer K gelangt. Das Ventil Z)¹⁰ wird dadurch in die in Fig. 1 in gebrochenen Linien dargestellte Stellung gebracht, wodurch die Kammer H¹ abgeschlossen und der Eintritt des Treibmittels in dieselbe verhindert wird.

Der Druck in der Kammer K verschiebt die Glieder D E derart, dafs das innere Glied D nunmehr mit der Welle C mittelst der Kupplungstheile Z)⁴ C¹ gekuppelt wird, während gleichzeitig das äufsere Glied E mit der Welle B

mittelst der Kupplungstheile .E³ B¹ verbunden wird. Aus der Kammer K streicht das Treibmittel durch die ringförmigen Kanäle F G zum Auspuff A³, wobei die Glieder D E in derselben Richtung wie vorher umlaufen, die Drehungsrichtung der Wellen B C jedoch, wie beabsichtigt, umgekehrt ist.

Eine weitere Ausführungsform der Turbine ist ₍in Fig. 3 der Zeichnung dargestellt. Das Treibmittel tritt hier stets in das Gehäuse A dur:ch die Einströmung A'² ein, ob nun die Wellen B C die eine oder die andere Drehung haben. Die Einströmung A¹⁰ führt in eine Kammer L des Gehäuses, deren Begrenzungswände theilweise durch die umlaufenden Glieder DE gebildet sind.

Eine ringförmige Kammer M ist zwischen den beiden ringförmigen Kanälen F G vorgesehen, so dafs bei dieser Anordnung das Treibmittel dann seine Wirkung ausübt, wenn es durch den Kanal F hindurchslreicht, unwirksam¹'· bleibt, während es durch die Kammer M zurückkehrt und noch einmal wirkt, wenn es den,, Kanal G durchströmt. Das Treibmittel ist an einem unmittelbaren Uebertreten von dem Ende des Kanals F zu demjenigen des Kanals G durch die umlaufende Dichtung 2V verhindert.

Für den Vorwärtsantrieb wird das Treibmittel durch die Einströmung A² eingeführt und wirkt auf die bewegenden Glieder D E derart ein, dafs dieselben in ihrer Längsrichtung bewegt werden, bis - das Innenglied D unter Vermittlung der Kupplungen C¹ D⁴ mit der Welle C und das äufsere Glied E mit der Welle B gekuppelt wird. Das Treibmittel setzt hierauf seinen Weg durch die ringförmigen Kammern HH¹, Ringkanal F, Kammer M und Kanal G fort und entweicht durch den Auspuff A³. In den Kanälen F G beayfschlagt es die Schaufeln D⁵ D^e E^h Ε^Ά und versetzt die Glieder D E in Umdrehung in zu einander entgegengesetzter Richtung.

Zjur Umkehr der Bewegung der Wellen B C winjl in die Kammer L Frischdampf ο. dergl. eingelassen; der dadurch auftretende Druck verschiebt die Kammer L und die Glieder D E derart, dafs das innere Glied D mit der Welle B undj das äufsere Glied mit der Welle C gekuppelt wird. Das Treibmittel, welches bei A^ in die Turbine eintritt, nimmt denselben Weg wie'vorher.

Beim Vorwärtsgange wird der Druck in der Kammer L vermindert, so dafs der von der entgegengesetzten Seite entstehende Druck auf die ..Glieder D E seine Wirkung ausübt. Die Druckverminderung selbst kann durch einfache Verbindung der Kammer L mit der Aufsenluft oder einem Condensator bewerkstelligt werden.

Bei der Bewegungsumkehr werden die Glieder D E einem von dem bei A² eintretenden Treibmittel bewirkten Längsdruck ausgesetzt; aufserdem aber übt der in der Kammer L auftretende Druck seine Wirkung aus. Letzterer ist gröfser und wirkt in entgegengesetzter Richtung. Dies ist nothwendig, um die Kupplungen B² D^a C² i?⁴ in eingerücktem Zustande zu halten.

Dieselbe Anordnung der einzelnen Bestandthcile der Turbine kann erforderlichenfalls auch für solche Turbinen Anwendung finden, welche nicht für Bewegungsumkehr eingerichtet sind? wobei die Theile dann derart bemessen sind, dafs ein gewünschter Längsdruck auf jedes oder beide rotirende Glieder der Turbine einwirkt.

Es ist für vorliegende Erfindung . nicht wesentlich, dafs die Schaufeln selbst mit den drehbaren Gliedern in der Längsrichtung bewegt werden, da gewünschtenfalls die drehbaren Glieder so ausgebildet sein können, dafs sie unabhängig von den Schaufeln ihre Längsbewegung erhalten.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Expansionsturbine mit in entgegengesetzten Richtungen umlaufenden Schaufelträgern, dadurch gekennzeichnet, dafs diese Schaufelträger (D E) durch den Druck des Arbeitsmittels oder in anderer passender Weise längs verschoben werden können, wobei durch Anordnung geeigneter Kupplungsglieder die Wellen (B C) je mit dem einen oder anderen Schaufelträger gekuppelt werden, ' zum Zwecke, die Bewegungsrichtung der Wellen umzukehren, ohne die Drehrichtung der Schaufelträger zu ändern.
2. 2. Expansionsturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafs sie zwei einander gegenüberliegende Einströmöffnungen für das Kraftmittel entsprechend den beiden Drehrichtungen der Wellen besitzt, wobei in der Einströmkammer (K) ein nach beiden Richtungen wirkendes Ventil (D²⁰) liegt, zum Zwecke, den für die Verschiebung und Kupplung nöthigen Ueberdruck zu erzielen.
3. 3. Expansionsturbine nach Anspruch 1 für Schiffsantrieb, dadurch gekennzeichnet, dafs der Druck des die Verschiebung der Schaufelträger (D E) bewirkenden Kraftmittels auf die Schaufelträger stets demjenigen der Schraubenpropeller entgegengesetzt gerichtet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.