DE2040384A1

DE2040384A1 - Turbine

Info

Publication number: DE2040384A1
Application number: DE19702040384
Authority: DE
Inventors: Theis James Vincent
Original assignee: Hollymatic Corp
Current assignee: Hollymatic Corp
Priority date: 1969-11-13
Filing date: 1970-08-13
Publication date: 1971-07-01
Also published as: US3611723A; FR2071630A5; ES384080A1; NL7012571A; AU1806270A; BE753446A; GB1266662A; CH522819A

Description

Patentanwälte Dipl. - Ing. F. ¥eickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K.Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

<983921/22>

HOLLYMATIC CORPORATION Park Forest, Illinois / USA

Turbine

Die Erfindung betrifft eine dampfbetriebene Hydraulikturbine mit einem geschlossenen Strömungsmittelsystem«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesser- Λ te dampfbetriebene Hydraulikturbine zu schaffen, die geschlossene Leitungssysteme für den Dampf und die Hydraulikflüssigkeit aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine flüssigkeitsaufnehmende geschlossene Kammer mit einem Auslaß, einen Reaktionsrotor in der Kammer, der eine flüssigkeitsabgebende Düsenanordnung im Abstand von seiner Drehachse aufweist, die ein Reaktionsdrehmoment in dem Rotor erzeugt, einen geschlossenen ersten Flüssigkeitsbehälter mit einer zu dem

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Rotor führenden Flüssigkeitsauslaßleitung, einen geschlossenen zweiten Flüssigkeitsbehälter mit einer mit dem Auslaß in Verbindung stehenden Flüssigkeitseinlaßleitung zur Aufnahme von von der Düsenanordnung des Rotors abgegebenen Flüssigkeit, eine Dampfquelle, und eine Dampfleitung, die von der Quelle in den ersten Flüssigkeitsbehälter oberhalb dessen Flüssigkeitsniveau führt, um die Flüssigkeit in dem ersten Behälter mit Dampfdruck zu beaufschlagen und die Flüssigkeit von dem ersten Behälter durch die Düsenanordnung zu drücken und dadurch das Drehmoment zu erzeugen.

Bei dieser Turbine wird mittels Druckdampf Flüssigkeit zu einem Reaktionsrotor und durch diesen gedrückt, der eine flüssigkeitabgebende Düsenanordnung zur Erzeugung eines Reaktionsdrehmoments in dem Rotor aufweist. Der Rotor ist in einer Kammer angeordnet, um die abgegebene Flüssigkeit aufzunehmen. Der erste Flüssigkeitsbehälter erhält Dampf, um die Flüssigkeit zu dem Rotor zu drücken und der zweite Flüssigkeitsbehälter erhält die von dem Rotor abgegebene Flüssigkeit, so daß die Turbine kontinuierlich durch Umschaltung von dem einen Behälter auf den anderen betrieben werden kann und somit jeder abwechselnd als mit Dampfdruck beaufschlagte Flüssigkeitsquelle und zur Aufnahme der Flüssigkeit dient, die den Drehmoment erzeugenden Rotor verlassen hat.

Tm folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert, Es zeigen:

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Fig. 1 eine _:schematische Darstellung einer dampfbetriebenen Hydraulikturbine gemäß der Erfindung!

Fig. 2 eine Aufsicht des Reaktionsrotors; und

Fig. 3· eine Teilansicht der inneren Oberfläche der Rotorkammerwandung.

Bei der anhand der Zeichnungen beschriebenen Ausführungs- ™

form besteht die dampfbetriebene Hydraulikturbine, die ein geschlossenes Strömungsmittelsystem aufweist, aus einer flüssigkeitaufnehmenden geschlossenen Kammer 10 mit in Abstand voneinander angeordneten Leitblechen 11 an ihrer Innenfläche. Die Kammer und die Leitbleche sind zu einem Bodenauslaß 12 geneigt.

In der Kammer 10 ist im wesentlichen zentral drehbar um eine zentrale Achse ein Reaktionsrotor 13 angeordnet, der zwei im Abstand befindliche, einander gegenüberliegende Düsen 14 besitzt, von denen Druckflüssigkeit, z. B. Wasser, in entgegengesetzten Richtungen abgegeben wird, wie durch Λ

die Pfeile 15 in Fig. 2 angegeben wird. Die Reaktionskraft der Kraft der abgegebenen Flüssigkeit bewirkt ein Drehmoment in dem Rotor, wie durch die Pfeile 1.6 in Fig. 2 angegeben ist.

Der Rotor 13 ist an einer zentral angeordneten vertikalen Leitung; 17 befestigt, die* sich durch den geschlossenen Deckel 18 der Kammer 10 erstreckt und drehbar angeordnet ist, wie ^r*ürch die Verbindung I9 an ihren oberen Enden

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angegeben ist. Diese Leitung 171 die um ihre vertikale Achse durch den Reaktionsrotor 13 gedreht wird, erzeugt das Drehmoment, das für Antriebszwecke verwendet werden kann, wie durch die kämmenden Zahnräder 20 und 21 gezeigt ist, wobei das Zahnrad 20 drehbar mit der Leitung 17 an dieser befestigt und das Zahnrad 21 an einer Welle 22 befestigt ist, mittels der die Energie übertragen wird.

Das Turbinensystem besitzt einen ersten Flüssigkeitsbehälter 231 der geschlossen ist und der mit einer Flüssigkeitsauslaßleitung Zk versehen ist, die zu dem Rotor mittels eines Ventils 25A und der drehbaren Leitung 17 führt, an der der Rotor 13 befestigt ist.

Das System besitzt auch einen geschlossenen zweiten Flüssigkeitsbehälter 26, der eine Flüssigkeitseinlaßleitung

27 hat, die über ein zweites Ventil 2°B und eine Leitung

28 zu dem Auslaß 12 der Kammer 10 führt.

Weiterhin ist eine Dampfquelle vorgesehen, die durch den Dampfgenerator 30 dargestellt wird. Dampf wird von dem Generator mittels eines Ventils 31C und Leitungen 32 und 33 zu dem ersten Flüssigkeitsbehälter 23 geleitet.

Mittels der beschriebenen Turbine und dem durch die Pfeile angegebenen StrömungsmitteIstrom strömt Dampf von dem Generator 30 durch die Leitungen32 und 33 und das Ventil 31C oben in den ersten Flüssigkeitsbehälter 23 über den Flüssigkeitspegel 3k darin. Dieser Dampfdruck auf die Flüseig-

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keit drückt die Flüssigkeit durch die Leitung Zk und ein Ventil 25A in den Rotor 13, an dem es durch die Düsen 14 unter diesen Dampfdruck abgegeben wird.

Der Strom durch die Düsen 1k bewirkt eine Reaktionsdrehung der Leitung 17 um die Energieabnahmewelle 22 über die Zähnräder 20 und 21 anzutreiben. Die von den Düsen Ik abgegebene Flüssigkeit strömt unter der Wirkung der Schwere über den geneigten Boden 35 der Kammer 10 %

und die geneigten Leitbleche 11 in und durch den Auslaß 12, die Leitung 28, das Ventil 29B und die Leitung 27 in den zweiten Flüssigkeitsbehälter 26.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein dritter Behälter 36 in dem System vorgesehen. Dieser Behälter wird mit Flüssigkeit versorgt, die durch eine Leitung mittels des Ventils 29B abgegeben wird. Somit wird bei dem dargestellten System Flüssigkeit, die aus dem Behälter 23 durch den Dampfdruck darin herausgedrückt wird, wie beschrieben wurde, zugleich in die Flüssigkeitsbehälter 26 und 36 zurückgeführt, wie durch die Pfeile kZ Λ angegeben ist.

Die drei Ventile 25A, 29B und 31C werden alle synchron betrieben, so daß die Flüssigkeitsleitung 38 von dem Ventil 29B zu dem oberen Teil des Behälters 23 geschlossen ist, wenn die Leitungen 27 und 37 dieses Ventils offen sind. Zur gleichen Zeit öffnet das Ventil 25A die Leitung Zk am Boden des Behälters23, während die Leitung 39 am Boden des Behälters 26 und die Leitung 4θ am Boden des

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Behälters 36 geschlossen gehalten wird. Das System arbeitet dann in der beschriebenen Weise.

Wenn der Dampfdruck, der von dem Ventil 31C durch die Leitung 33 gerichtet wird, die Flüssigkeit aus dem Behälter 23 entfernt hat, werden die Ventile 25A₁ 29B und 31c umgeschaltet, um dann Dampf von dem Ventil 31C durch die Leitung kl oben in den nächsten Behälter 26 zu leiten, der in der Zwischenzeit mit Flüssigkeit gefüllt wurde. Zugleich Öffnet das Ventil 25A die Leitung 39, die von dem Behälter 36 zu dem Rotor 13 führt und das Ventil 29B schließt die Flüssigkeitsleitung 27 und öffnet die Leitung 38 und hält die Leitung 37 offen, so daß, wenn der Dampfdruck den Behälter 26 leert, die durch den sich drehenden Rotor I3 abgegebene.- Flüssigkeit durch die Leitungen 38 und 37 in die anderen beiden Behälter 23 und 36 strömt.

Sobald der anhaltende Dampfdruck den Behälter 26 unter Antrieb des Rotors 13 entleert hat, werden die synchronisierten Ventile 25A, 29B und 31C in der beschriebenen Weise so umgeschaltet, daß der Dampfdruck durch die Leitung 43 von dem Ventil 3IC auf den oberen Teil des Behälters 36 wirkt, während zugleich die abgebene Flüssigkeit mittels des Ventils 25B in die beiden anderen Behälter und 26 geleitet wird.

Auf diese Weise wird durch den Dampfdruck über die hydraulische Reaktionsturbine ständig ein drehmoment erzeugt, wobei jeder Flüssigkeitsbehälter wiederholt als Quelle einer mit Dampfdruck beaufschlagten Flüssigkeit verwendet

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wird und die beiden anderen Behälter zugleich die abgegebene Flüssigkeit aufnehmen.

Da die dampfführenden und die flüssigkeitführenden Teile der Vorrichtung geschlossen sind, kann die gesamte Einheit sehr kompakt aufgebaut werden und ist in Einrichtungen verwendbar, in denen die Raumersparnis von besonderer Bedeutung ist.

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Claims

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Patentanspriiche

ampl'betriebene Hydraulikturbine mit einem geschlossenen Strömungsmittelsystem, gekennzeichnet durch eine flüssigkeitaufnehmende geschlossene Kammer (1O) mit einem Auslaß (12), einen Iieaktionsrolor 03) in der Kammer (io)_f der eine flüssigkeitabgebende Düsenanordnung OM im Abstand von seiner Drehachse aufweist, die ein Reakti onsdrelimoment in dem Rotor erzeugt, einen geschlossenen ersten Flüssigkeitsbehälter (23) mit einer zu dem Rotor (13) führenden Flüssigkeitsauslaßleitung (2*)), einen geschlossenen zweiten Flüssigkeitsbehälter (26) mit einer mit dem Auslaß (t2) in Verbindung stehenden Flüssigkeitseinlaßleitung (27) zur Aufnahme von von der Düsenanordnung (1*0 des Rotors (12) abgegebenen Flüssigkeit, eine Dampfquelle (30)f und eine Dampfleitung (32,33)i die von der Quelle (3°) ϊ" den ersten Flüssigkeitsbehälter (23) oberhalb dessen Flüssigkeitsniveau führt, um die Flüssigkeit in dem ersten Behälter (23) mit Dampfdruck zvi beaufschlagen und die Flüssigkeit von dem ersten Behälter durch die Düsenanordnung (1*0 zu drücken und dadurch das Drehmoment ?u erzeugen.

2. Turbine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch gegenüber dem Rotor angeordnete tind zu dem Auslaß (12) geneigt verlaufende Lei.tbleclie (11) zur Beschleunigung dor Flüssigkeitsströmung in der Kammer (1O).

3. Turbine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Ventil (25A), um wahlweise von dem ersten und dem

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zweiten Behälter (23>26) Flüssigkeit zu dem Rotor (13) zu leiten, und ein Ventil (29B), um zugleich wahlweise Flüssigkeit von der Kammer (ίο) zu dem ersten und zweiten Behälter (23»26) zu leiten, wobei das Ventil (25^·) Flüssigkeit von dem ersten Behälter (23) zu dem Rotor (13) leitet, während das Ventil· (29B) Flüssigkeit von der Kammer (1O) zu dem zweiten Behälter (26) leitet und umgekehrt.

km Turbine nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch ein Ventil (3IG), um Druckdampf wahlweise zu dem ersten und zweiten Behälter (23_t26) zu leiten, während das Ventil (25A) Flüssigkeit von dem entsprechenden Behälter erhält.

5. Turbine na'oh Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen dritten geschlossenen Behälter (36)> ein Ventil (25A), um Flüssigkeit wahlweise von dem ersten, zweiten und dritten Behälter (23,26,36) zu dem Rotor (I3) zu leiten, und ein Ventil (29B), um zugleich wahlweise Flüssigkeit von der Kammer (.10) zu zwei der drei Behälter (23,26,36) zu leiten.

6. Turbine nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch ein Ventil (31c)» um Druckdampf wahlweise zu einem der drei Behälter (23,26,36) zu leiten, während das Ventil Flüssigkeit von dem entsprechenden Behälter erhält.

7. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung mahrer· Düsen (lh) aufweist, die

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BAD ORIQlNAL

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LtQ Abstand vonoinaiidor und im wasentLLchen mit dem gLeichen Winkel zn der Uotorachse angeordnet sind.

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