DE1927726A1 - Turbine fuer ein kompressibles Treibmittel - Google Patents

Description

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DIPL.-ING. GONTHER KOCH DR. TINO HAIBACH

8 MÜNCHEN 2, 30. Mai 1969 12 037 - Κ/Wi

Koninklijke Machinefabriek Stork H. V. in Hengelo, Holland Turbine für ein kompressibles Treibmittel.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Turbine für ein kompressibles Treibmittel mit einem oder mehreren laufrädern, bei welcher wenigstens das Laufrad der ersten Stufe in zentripetaler Richtung vom Treibmittel durchströmt wird und nach dem G-leichdruckprinzip arbeitet, wobei diese erste Stufe von einem oder mehreren.das zentripetale Laufrad umschließenden Verteilerleitungen umgeben ist und wobei ein oder mehrere einstellbare Ventile, in denen ein Enthalpiegefälle des Treibmittels in Geschwindigkeit umgewandelt wird, mit der Austrittsöffnung unmittelbar an.das Eintrittsende der Verteilerleitung oder -leitungen anschließen und diese Leitung oder Leitungen einen, vom Eintrittsende gerechnet, allmählich abnehmenden Durchflußquerschnitt aufweisen und mit dem ganzen Innenumfang unmittelbar an das zentripetale Laufrad anschließen.

Eine derartige Turbine hat einen guten Wirkungsgrad, weil die auftretenden StrömungsVerluste minimal sind. Das Treibmittel erhält in den einstellbaren Ventilen eine sehr hohe Geschwindigkeit, die in der Verteilerleitung oder

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oder den Verteilerleitungen aufrechterhalten wird. Die ^Geschwindigkeit kann z.B_# in der Größenordnung von 1 1/2 bis 3 Mal größer als die Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades sein. Das Treibmittel tritt mit derselben hohen Geschwindigkeit in das Laufrad ein ohne weiteren Hindernissen in Form von L eitschäufein oder dgl. zu begegnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad einer Turbine dieser Gattung noch weiter zu. verbessern. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schaufeln des zentripetalen Laufrades sich in radialer Richtung in einigem Abstand bis innerhalb des Strömungsquerschnittes der Verteilerleitung oder -leitungen erstrecken, derart daß in einer Stellung des Laufrades, in der das freie Ende einer Schaufel in der durch die Achse des Laufrades gehenden und senkrecht zur HerzLinie des einstellbaren Ventiles stehenden Ebene liegt, der Abstand dieses freien Endes zur Verlängerung dieser Herzlinie kleiner als der Abstand dieser Herzlinie zu den Rändern der Austrittsöffnung dieses Ventiles ist, wobei der letzterwähnte Abstand in der durch die Herzlinie des Ventils gehenden und senkrecht zur Achse des Laufrades stehenden Ebene gemessen ist.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der erwähnte Abstand des freien Endes einer Schaufel zur Verlängerung der Herzlinie des Ventils höchstens gleich 0,1 des Durchmessers des Laufrades. Dieser Höchstwert entspricht bei einem bestimmten Laufraddurchmesser einer Ausführung der Turbine für erine große Durchflußmenge des Treibmittels. Wenn eine derartige Turbine für eine kleine

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Durchflußmenge des Treibmittels ausgelegt wird, liegt nach der Erfindung das erwähnte Ende der Schaufel in der unmittelbaren Nähe der Verlängerung der Herzlinie des Ventils.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 schematisch, eine erfindungsgemäße Turbine im

Axialschnitt;
Pig. 2 die Turbine der Pig. 1 in einem Querschnitt nach

der linie H-II gemäß Pig. 1; Pig. 3 einen dem Schnitt nach Pig. 2 entsprechenden Schnitt einer erfindungsgemäßen Turbine in einer anderen Ausführungsform.

Bei der Turbine der Pig. 1 ist in einem Gehäuse 1 von lagern 2 und 3 eine Welle 4 getragen. Auf der Welle 4 sind Laufräder 5 eines axialen Turbinenabschnittes 6 und Laufräder 7 eines axialen Turbinenabschnittes 8 angeordnet. Zwischen den Laufrädern 5 liegen Leitschaufelkränze 9» und zwischen den Laufrädern 7 liegen Leitschaufelkranz e 10. In der Mitte trägt die- Welle 4 ein zentripetales Laufrad 11. Das Laufrad 11 ist von einer Verteilerleitung 12 umgeben, an der durch die Öffnung ein Treibmittel zugeführt werden kann. Die Verteilerleitung 12 schließt mit dem ganzen Innenurafang bei 14 unmittelbar an das zentripetale Laufrad 11 an.

In Pig.« 2 ist der Innenumfang 14 der Verteilerleitung mit einer punktierten Linie angegeben. Die Schaufeln 15 des

Läufrades erstrecken sich in radialer Richtung in einigem

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Abstand bis innerhalb der Verteilerleitung 12. Bei 16 kann das Treibmittel aus dem zentripetalen Laufrad 11 austreten und durch das benachbarte Leitrad 9 in den axialen Turbinenabschnitt 6 eintreten. An der anderen Seite des zentripetalen Laufrades kann das Treibmittel bei 16 durch ein Leitrad 10 in den axialen Turbinenabschnitt 8 eintreten. Mittels der Abflußstutzen 18 bzw. 19 verläßt das Treibmittel die axialen Turbinenabschnitte 6 bzw. 8.

Das Treibmittel wird durch ein Regelventil 19 mit Austrittsöffnung 13 der Verteilerleitung 12 zugeführt. Im Regelventil 20 wird die erforderliche hohe Geschwindigkeit des Treibmittels erzeugt, die in der Austrittsöffnung 13 und in der Verteilerleitung 12 aufrechterhalten wird. Das Treibmittel tritt in das Laufrad 11 über dessen ganzen Umfang ein,ohne Hindernissen in Form von Leitschaufeln oder dergleichen zu begegnen.

Der Durchflußquerschnitt der Verteilerleitung 12 nimmt vom Anfang an gleichmäßig ab, so daß trotz der nach und nach abnehmenden Menge durchfließenden Treibmittels die Strömungsgeschwindigkeit konstant bleibt. In allen Stellungen des Regelventils 20 ist da3 zentripetale Laufrad 11 über den ganzen Umfang beaufschlagt.

In der Ausführung nach Fig. 3 ist die Verteilerleitung in zwei Leitugen 21 und 22 aufgeteilt, die relativ zueinander ura 180° versetzt liegen. Diesen Verteilerleitungen 21 bzw. 22 wird das Treibmittel durch Ventile 23 bzw.

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zugeführt. Die Arbeitsweise dieser Turbine entspricht völlig der Arbeitsweise der Turbine nach den Fig. 1 und 2.

In Pig. 2 ist 25 der Abstand des Endes 26 einer Schaufel des Laufrades 11 zur Verlängerung 27 der Herzlinie 28 des Eegelventiles 20. Dieser Abstand 25 ist kleiner als der in der zeichenebene gemessene Abstand 29 der Herzlinie 28 zu den Eändern der Austrittsöffnung 13·

Patentansprüche:

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Claims (2)

1. Patentansprüche :

   ( 1. Tikrbine für ein kompressibles Treibmittel mit einem oder

   \^jjrehreren Lauf rädern, "bei welcher wenigstens das Laufrad der ersten Stufe in zentripetaler Richtung vom Treibmittel durchströmt wird und nach dem Gleiehdruckprinzip arbeitet, wobei diese erste Stufe von einem oder mehreren das zentripetale Laufrad umschließenden Verteilerleitungen umgeben ist und wobei ein oder mehrere einstellbare Ventile, in denen ein Enthalpiergefälle des Treibmittels in Geschwindigkeit umgewandelt wird, mit der Außtrittsöffnung unmittelbar an das Eintrittsende der Verteilerleitung oder -leitungen anschließen und diese Leitung oder Leitungen einen, vom Eintrittsende gerechnet, allmählich abnehmenden Durchflußquerschnitt aufweisen und mit dem ganzen Innenumfang unmittelbar an das zentripetale Laufrad anschließen,

   dadurch gekennz eichnet , daß die Schaufeln des zentripetalen Laufrades (11) sich in radialer Richtung in einigem Abstand bis innerhalb des Strömungsquerschnittes der Verteilerleitung (12) oder -leitungen erstrecken, derart daß in einer Stellung des Laufrades (11) in der das freie Ende (26) einer Schaufeln in d-er durch die Achse (4) des Laufrades (11) gehenden und senkrecht zur Herzlinie (28) des einstellbaren Ventiles (20) stehenden Ebene liegt, der Abstand dieses freien Endes (26) zur Verlängerung (27) dieser Herzlinie (28) kleiner als der Abstand (29) dieser Herzlinie (28) zu den Rändern der Austrittsöffnung (13) dieses Ventils (20) ist, wobei der letzterwähnte Abstand (29) in der Ebene durch die Herzlinie (28) des Ventiles (20) und senkrecht zur Achse (4) des Laufrades (11) gemessen ist.

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2. 2. Turbine nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand des freien Endes (26) einer Schaufel zur Verlängerung (27) der Herzlinie (28) des Ventiles (20) höchstens gleich 0,1 des Durchmessers des Laufrades (11) ist.

   δ 0 9 8.5 0 / 08 6

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