DE1915623C3

DE1915623C3 - Liquid turbine

Info

Publication number: DE1915623C3
Application number: DE19691915623
Authority: DE
Inventors: Edmund London Murphy
Original assignee: Cooling Developments Ltd., Luzern (Schweiz)
Priority date: 1968-04-05
Filing date: 1969-03-27
Publication date: 1977-01-13

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeilsturbine zum gegenläufigen Antrieb von zwei koaxialen Wellen, von denen die äußere auf der inneren gelagert ist, wobei die eine Welle mit der Düsenanordnung und die andere Welle mit dem Prallelemente tragenden Rad verbunden sind.The invention relates to a liquid wedge turbine for driving two coaxial shafts in opposite directions from which the outer is mounted on the inner, one shaft with the nozzle arrangement and the other Shaft connected to the wheel bearing the impact elements.

Eine Fliissigkeitsturbine dieser Art ist aus der CH-PS 27 984 bekannt, aber diese Turbine dient dem Zweck, die beiden zunächst gegenläufigen Bewegungen der ungetriebenen Wellen wieder in eine gleichlaufende Bewegung umzuformen und dadurch eine Wirkungsgraderhöhung zu erzielen.A liquid turbine of this type is from the CH-PS 27 984 known, but this turbine serves the purpose of the two initially opposing movements of the to convert unpowered shafts back into a synchronous movement and thereby an increase in efficiency to achieve.

Aus der US-PS 2129 808 ist eine Dampfturbine bekannt, bei der hohe Relativgeschwindigkeiten auf den Schaufeln erreicht werden sollen, um den Dampfturbinenwirkungsgrad zu steigern, ohne die Absolutgeschwindigkeit der Schaufeln zu erhöhen. Die dazu vorgesehenen, gegenläufig angetriebenen Gebläse, bei denen es sich einerseits um ein Axialgebläse und andererseits um ein Radialgebläse handelt, sind übereinander angeordnet, wobei das Radialgebläse in spezieller und aufgrund seines Einsatzzweckes auch relativ komplizierter Weise gelagert werden muß.From US-PS 2129 808 a steam turbine is known in which high relative speeds on the Blades should be achieved to increase steam turbine efficiency without increasing the absolute speed of the blades. The intended, counter-rotating blower, at which are on the one hand an axial fan and on the other hand a radial fan arranged one above the other, with the radial fan in a special and due to its intended use must be stored in a relatively complicated manner.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. eine Flüssigkeitsturbine der eingangs definierten Art unter gleichzeitiger Wirkungsgradverbesserung und Sicherstellung einer möglichst einfachen Konstruktion zum Zwecke des Kühlens oder des Wärmeaustausches einzusetzen.It is the object of the present invention. a liquid turbine of the type defined at the outset simultaneous improvement in efficiency and ensuring the simplest possible construction for Use for cooling or heat exchange purposes.

Diese Aufgabe wird mittels der Erfindung dadurch gelöst daß die Turbine zum Antrieb von gegenläufigen Gebläselauffädern von Wasser-Kühltürmen oder luftgekühlten Wärmetauschern verwendet ist, wobei an den der Turbine gegenüberliegenden Endbereichen der beiden Wellen jeweils ein Gebläselaufrad angebracht ist.This object is achieved by means of the invention in that the turbine is used to drive counter-rotating Fan impellers of water cooling towers or air-cooled heat exchangers are used, with the the turbine opposite end areas of the two shafts each attached a fan impeller is.

Diese überaus einfache Konstruktion bringt den überraschenden Vorteil einer wesentlichen Erhöhung 623This extremely simple construction has the surprising advantage of a substantial increase 623

des Wirkungsgrades verglichen mit einzeln angetriebenen Gebläselaufrädern. Vorzugsweise sind die beiden Gebläselaufräder innerhalb einer gemeinsamen Um- mantelung angeordnet.of efficiency compared to individually driven fan impellers. Preferably the two are Fan impellers arranged within a common casing.

Die beiden Wellen könaen nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung in einem gemeinsamen Lagergehäuse gelagert sein, aber es ist auch möglich, die ' beiden Wellen als Hohlwellen auszubilden und auf einer festen Trägerwelle zu lagern.According to a further expedient embodiment, the two shafts can be in one joint Bearing housing, but it is also possible to use the ' to form both shafts as hollow shafts and to be stored on a fixed support shaft.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in der Zeichnung zeigtThe invention is explained below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawing explained; shows in the drawing

Fig. 1 einen Teilschnitt einer Flüssigkeitsturbine nach der Erfindung, die zum Antrieb von zwei gegenläufigen Gebläselaufrädern verwendet ist,Fig. 1 is a partial section of a liquid turbine according to the invention, which is used to drive two counter-rotating fan impellers are used,

Fig.2 eine Ausführungsvariante der Anordnung nach Fig. !,und2 shows a variant embodiment of the arrangement according to FIGS

Fig.3 eine weitere vorteilh?rte Ausführungsform der Erfindung.3 shows a further advantageous embodiment the invention.

Nach Fig. ί ist eine senkrechte Welle 1 vorgesehen, die einen oberen Abschnitt in und einen unteren Abschnitt Xb aufweist, und die frei drehbar in im Abstand voneinander angeordneten Lagern 2, 3 gelagert ist, welche in geeigneten Befestigungsteilen 2u. 3a sitzen. Die Welle trägt am unteren Ende des Abschnitts la eine Anzahl von radial vorstehenden Düsen 4 für eine Impulsturbine A, durch die Wasser oder ein anderes geeignetes Medium unter Druck zugeführt wird. Das Medium gelangt dadurch in die Düsen 4. daß es durch den Hohlen Abschnitt 1£> der Welle 1 unterhalb der Düsen 4 nach oben strömt. In der Nähe des oberen Endes des Abschnitts 1 a der WeIJe 1 ist starr ein Gebläselaufrad 5 angebracht. Außerhalb dieser Welle la und konzentrisch dazu ist eine Hohlwelle 6 vorgesehen, die in Lagern 7,8 gelagert ist. so daß sie sich frei relativ zu der die Düsen tragenden Welle la drehen kann. Die Hohlwelle 6 trägt in der Nähe ihres unteren Endes das Laufrad 9 der Turbitie A, dessen Schaufeln IO im Wege des aus den Düsen austretenden Mediums liegen. Die Hohlwelle 6 ist kürzer als die Welle la, auf der sie gelagert ist, und trägt in der Nähe ihres oberen Ende;, ein zweites Gebläselaufrad 11, das unterhalb des Gebläselaufrades 5 innerhalb einer geeigneten Gebläseummantelung 12 angeordnet ist. Das zweite Gebläselaufrad 11 ist starr an der Welle 6 befestigt und läuft somit in der Drehrichtung des Turbinenlaufrades 9 um die Welle la um.According to Fig. Ί a vertical shaft 1 is provided which has an upper portion in and a lower portion Xb , and which is freely rotatably mounted in bearings 2, 3 arranged at a distance from one another, which in suitable fastening parts 2u. 3a sit. At the lower end of the section la, the shaft carries a number of radially projecting nozzles 4 for a pulse turbine A, through which water or another suitable medium is supplied under pressure. The medium enters the nozzles 4 in that it flows through the hollow section 1 £> of the shaft 1 below the nozzles 4 upwards. In the vicinity of the upper end of the section 1 a of the WeIJe 1, a fan impeller 5 is rigidly attached. Outside this shaft 1 a and concentrically therewith, a hollow shaft 6 is provided which is supported in bearings 7, 8. so that it can rotate freely relative to the shaft la carrying the nozzles. In the vicinity of its lower end, the hollow shaft 6 carries the impeller 9 of Turbitie A, the blades IO of which lie in the way of the medium emerging from the nozzles. The hollow shaft 6 is shorter than the shaft 1 a on which it is mounted and, near its upper end, carries a second fan impeller 11 which is arranged below the fan impeller 5 within a suitable fan casing 12. The second fan impeller 11 is rigidly attached to the shaft 6 and thus rotates around the shaft la in the direction of rotation of the turbine impeller 9.

Die Düsen 4 sind so angeordnet daß die durch die Düsen austretende Flüssigkeit im wesentlichen tangential zur Achse der Welle la austrittThe nozzles 4 are arranged so that the liquid emerging through the nozzles is essentially tangential to the axis of the shaft la emerges

Da bei dieser Anordnung das Austreten des Mediums aus den Düsen 4 wegen der freien Bewegungsmöglichkeit der Düsen eine Reaktion auf die Düsen ausübt werden die Düsen zusammen mit der Welle 1 in einer Richtung umlaufen, die der Bewegungsrichtung des Mediums entgegengesetzt ist. Weiterhin bewirkt aber das auf die Schaufeln 10 des Turbinenlaufrades 9 auftreffende Medium eine Drehbewegung des Laufrades in Richtung der Bewegung des auftreffenden Mediums. Aus diesem Grunde laufen die beiden konzentrischen Wellen 1 und 6 in entgegengesetzten Drehrichtungen um, so daß auch die an den entsprechenden Wellen angebrachten Gebläselaufräder gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen innerhalb der Gebläseummantelung 12 umlaufen.Since with this arrangement the medium emerges from the nozzles 4 because of the freedom of movement of the nozzles exerts a reaction on the nozzles, the nozzles are together with the shaft 1 in one Revolve in the opposite direction to the direction of movement of the medium. However, it continues to cause the medium impinging on the blades 10 of the turbine runner 9 causes a rotary movement of the runner in the direction of the movement of the impinging medium. Because of this, the two run concentric shafts 1 and 6 in opposite directions of rotation, so that the corresponding Shafts attached fan impellers simultaneously in opposite directions within the Circumferential fan casing 12.

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform ist der in Fig. 1 ähnlich, so daß gleiche Teile durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden. Eine AbweichungThe in F i g. 2 is the embodiment shown in Similar to Fig. 1, so that like parts are denoted by the same reference numerals. A deviation

besteht hier darin, daß die die Düsen tragende Welle la. 16 nicht unabhängig in im Abstand voneinander liegenden Lagern 2,3 gelagert ist, wie es F i g. 1 zeigt, sondern zusammen mit der sie umgebenden, das Turbinenlaufrad tragenden Welle 6 in einem gemeinsamen Lagergehäuse 13 gelagert ist, in dem im Abstand voneinander Lager 14,15 vorgesehen sind, in denen die Welle 6 gelagert ist. Das Aniriebsmedium wird den Düsen 4 wie auch bei der Ausführung nach der F i g. 1 durch die Hohlwelle Xb zugeführt, die in einer umlaufenden Dichtung leim Hinlaßrohr \dgelagert ist. Die in Fig.3 dargestellte Ausführungsform weicht von den Ausführungsformen nach den F i g. 1 und 2 dadurch ab, daß die äußere, das Turbinenlaufrad tragende Welle 6 und die innere, die Düsen tragende Welle 1 drehbar auf einer festen TragwelU: 16 gelagert sind, die von einer geeigneten Grundplatte, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, nach oben ragt. Wie dargestellt ist die das Laufrad 9 tragende Welle 6 wieder in Lagern 7, 8 gelagert, die die WdIe 1 umschließen, während die Welle 1 selbst, die die Düsen 4 trägt, in Lagern 17,18 gelagert ist, welche auf der feststehenden Tragwelle 16 sitzen. Die Wellen 1 und 6 s^;ind zwischen den Enden dieser feststehenden Tragwclle 16 angeordnet, wobei der untere Abschnitt 16a der Welle 16. der bis unter die Turbine A hcruntcrireicht. hohl ausgebildet ist. so daß die Antriebsf!üssigkeit durch eine Öffnung 16Zj in der Welle 16 zu den Düsen 4 gelangen kann. Die Ausbildung ist sonst genauso wie bei den anderen Figuren, wobei wieder gleiche Teile durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Um einen Austritt ues Antriebsmediums außer durch die Düsei: 4 zu verhindern, sind zwischen den Wellen 1 und 16 Dichtungen Ic vorgesehen.consists here in that the shaft la carrying the nozzles. 16 is not stored independently in spaced apart bearings 2, 3, as shown in FIG. 1 shows, but is mounted together with the shaft 6 that surrounds it and carries the turbine runner in a common bearing housing 13 in which bearings 14, 15 are provided at a distance from one another, in which the shaft 6 is supported. The friction medium is applied to the nozzles 4, as in the embodiment according to FIG. 1 fed through the hollow shaft Xb , which is mounted in a circumferential seal glued in the inlet pipe \ d. The embodiment shown in FIG. 3 differs from the embodiments according to FIGS. 1 and 2 from the fact that the outer shaft 6 carrying the turbine runner and the inner shaft 1 carrying the nozzles are rotatably mounted on a fixed support shaft 16 which extends from a suitable base plate, which is not shown in the drawing, upwards protrudes. As shown, the shaft 6 carrying the impeller 9 is again supported in bearings 7, 8, which enclose the shaft 1, while the shaft 1 itself, which carries the nozzles 4, is supported in bearings 17, 18 which are mounted on the stationary support shaft 16 sit. Waves 1 and 6 s ^; and arranged between the ends of these stationary supporting shafts 16, the lower section 16a of the shaft 16 reaching up to below the turbine A. is hollow. so that the drive fluid can reach the nozzles 4 through an opening 16Zj in the shaft 16. The design is otherwise the same as in the other figures, the same parts again being denoted by the same reference numerals. In order to prevent an escape of the drive medium except through the nozzle 4, seals Ic are provided between the shafts 1 and 16.

Versuche haben gezeigt, daß nine Turbine gemäß der Erfindung einen wesentlich verbesserten Wirkungsgrad im Vergleich mit einer normalen Turbine mit festen Düsen aufweist. Wenn beispielsweise eine normale, mit festen Düsen arbeitende Turbine einen Wirkungsgrad von 50 °/o besitzt, wird eine entsprechend bcschaufcltc Turbine gemäß der Erfindung einen Wirkungsgrad von wenigstens 60 % besitzen. In gleicher Weise würde ein Wirkungsgrad von 70 % auf wenigstens 81 % angehoben werden, wenn die Turbine entsprechend der Erfindung ausgebildet wird.Tests have shown that nine turbine according to the Invention a significantly improved efficiency compared with a normal turbine with fixed Has nozzles. For example, if a normal, with Fixed nozzle working turbine has an efficiency of 50%, a corresponding bcschaufcltc Turbine according to the invention have an efficiency of at least 60%. In the same way would a Efficiency can be increased from 70% to at least 81% if the turbine according to the Invention is formed.

Wenn auch eine Turbine gemäß der Erfindung bei jeder Anwendung, die heute für Turbinen gebräuchlich ist, Vorteile aufweist, so ist sie doch besonders dort zweckmäßig, wo sie als Impulswasserturbine zum Antrieb von gegenläufigen Gebläselaufrädern von Wasser-Kühltürmen oder luftgekühlten Wärmetauschern Verwendung findet.Even if a turbine according to the invention is used in every application that is used today for turbines is, has advantages, it is particularly useful where it is used as a pulse water turbine for Drive of counter-rotating fan impellers of water cooling towers or air-cooled heat exchangers Is used.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1919th

L liquid turbine for counter-rotating driving two coaxial shafts, one of which is mounted on the inner, the outer, connected to the nozzle arrangement and the other shaft with the impact elements supporting wheel wherein the one shaft is characterized in that the turbine (A) for driving counter-rotating fan impellers is used by water-cooling towers or air-cooled heat exchangers, wherein in each case attached to the opposite of the turbine Endbere'.ch of the two shafts, a fan impeller (5,8) ¹ S

2. Liquid turbine according to claim 1, characterized in that the two Gcbiäselaufrädcr (5, 8) are arranged within a common casing (12).

3. Liquid turbine according to claim 1. characterized »characterized in that the two shafts (1, 6) in a common bearing housing (13) are mounted.

4. Liquid turbine according to claim I. characterized in that the two shafts (1, 6) as * 5 Hollow shafts are formed and mounted on a fixed support shaft (16).