DE214786C

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Publication number: DE214786C
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Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

M 214786 KLASSE 14 c. GRUPPEM 214786 CLASS 14 c. GROUP

in STOCKHOLM.in STOCKHOLM.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Radial-Dampfturbinen mit konzentrisch angeordneten Leit- und Laufradkränzen, die gitterartig derart durchbrochen sind, daß die Längsstege die Schaufeln darstellen, während die Querstege zur Versteifung der Schaufeln dienen. Die Leit- und Laufradkränze können dabei in entgegengesetzter Richtung rotieren, die eine Gruppe derselben kann aber auch still stehen. The present invention relates to radial steam turbines with concentrically arranged Guide and impeller rings which are perforated like a grid in such a way that the longitudinal webs represent the blades, while the transverse webs serve to stiffen the blades. The guide and impeller rims can rotate in the opposite direction but a group of them can also stand still.

Die Durchmesser derartiger Turbinen mit gitterförmig durchbrochenen Leit- oder Laufradkränzen können zufolge der verminderten Höhe der einzelnen Schaufeln verkleinert werden, wobei neben dem Vorteil aber ein beträchtlicher Übelstand auftritt. Wenn nämlich das einer vollständigen Expansion entsprechende große Dampfvolumen aus einem kleineren Durchmesser aus der Turbine ausströmen sollte, so mußte auch die achsiale Weite der ringförmigen .Austrittsöffnung. vergrößert werden. Die Fig. 1 und 2 der Zeichnung veranschaulichen schematisch diese Verhältnisse. Fig. ι stellt eine Radialturbine von großem Durchmesser dar. Wenn diese verkleinert wird, und zwar unter Verwendung der gitterförmig durchbrochenen Schaufelkränze, dann muß auch die äußere achsiale ringförmige Austrittsöffnung in der in Fig. 2 angegebenen Weise erweitert werden. Dann entstehen aber zufolge der Vergrößerung des Winkels α¹ zu α² sehr schädliche Seitenströmungen des Dampfes, wie aus Fig. 3 bis 5 deutlich hervorgeht. Wenn ein Dampfpartikelchen den Weg A -A nimmt, dann wird dasselbe derart abgelenkt, wie es die Krümmung der Schaufel s bedingt. Fig. 4 stellt einen Schnitt nachyl-zl dar, und die konkave Wölbung der Schaufel bestimmt den Weg des Dampfpartikelchens. Es ist klar, daß der Schaufelschnitt derart gewählt wird, daß die Arbeit des Dampfes in der Richtung A - A in der besten und am meisten wirksamen Weise aufgenommen wird.The diameter of such turbines with lattice-shaped perforated guide or impeller rings can be reduced as a result of the reduced height of the individual blades, but in addition to the advantage there is a considerable disadvantage. If the large volume of steam corresponding to a complete expansion were to flow out of the turbine from a smaller diameter, then the axial width of the annular. be enlarged. FIGS. 1 and 2 of the drawing schematically illustrate these relationships. Fig. Ι shows a radial turbine of large diameter. If this is reduced in size, using the latticed perforated blade rings, then the outer axial annular outlet opening must be expanded in the manner indicated in FIG. Then, however, as a result of the enlargement of the angle α ¹ to α ^2, very harmful side flows of the steam arise, as can be clearly seen from FIGS. 3 to 5. If a vapor particle takes the path A -A , then it is deflected in such a way as the curvature of the blade s causes. Fig. 4 shows a section nachyl-zl, and the concave curvature of the blade determines the path of the vapor particle. It is clear that the blade section is chosen in such a way that the work of the steam in the direction A - A is taken up in the best and most efficient manner.

Strömt hingegen der Dampf in der Rieh- tang B-B, so treten ganz andere Verhältnisse auf. Aus Fig. 5, die einen Schnitt durch die Schaufel nach B-B darstellt, ist ersichtlich, daß in dieser Richtung die Krümmung eine ganz andere wird, und zwar eine derartige, daß der Dampf in sehr verschlechterter Weise ausgenutzt wird. Denn erstens muß er einen längeren Weg an der Schaufel zurücklegen, und zweitens muß er einer anders gestalteten Bahn folgen, die nicht geeignet ist, in der besten Weise die Dampfgeschwindigkeit auszunutzen. Hierzu kommt noch, daß durch die Unterschiede in der Strömung und der Expansion in den verschiedenen Teilen einer und derselben Schaufel ungünstige Wirbelbildungen in der Seitenrichtung entstehen.If, on the other hand, the steam flows in the Riehang BB, completely different conditions occur. From Fig. 5, which shows a section through the blade according to BB , it can be seen that the curvature in this direction is completely different, namely such that the steam is used in a very poor manner. Firstly, it has to cover a longer distance on the shovel, and secondly, it has to follow a differently designed path which is not suitable for optimally utilizing the speed of the steam. In addition, the differences in flow and expansion in the different parts of the same blade cause unfavorable eddies in the lateral direction.

Würde man die Durchströmungskanäle in der in Fig. 6 angegebenen und an sich bekannten Weise mittels Scheidewände in mehrere Kanäle zerlegen, dann würden nur die Wirbelbildungen herabgesetzt, die Seitenströmungen des Dampfes gegen die Schaufeln aber nicht verbessert.If one would use the flow channels indicated in FIG. 6 and known per se If you divide them into several canals by means of partitions, only the eddy formations would then be formed reduced, but not the side currents of the steam against the blades improved.

Gemäß vorliegender Erfindung wird der erwähnte Übelstand in der aus den Fig. 7 und 8 schematisch dargestellten Weise dadurch beseitigt, daß der Durchströmungskanal in eine Anzahl Kanäle geteilt wird, nicht aber durch Scheidewände von gleichförmiger Dicke, wie nach Fig. 6, sondern durch Querstege, deren Breite in den einzelnen Kränzen von innen nach außen abnimmt. Hierdurch werden die schädlichen Seitenströmungen verringert, und zwar um so mehr, als einzelne Teilkanäle vorgesehen werden. Es ist aus der Zeichnung ersichtlich, daß der Winkel α² (Fig. 2) schon bei Einschaltung einer einzigen Scheidewand von veränderlicher Dicke, wie in Fig. 7 dargestellt ist, auf den kleineren Betraget⁴ verringert wird. Bei Einschaltung von zwei Wänden (Fig. 3) erfolgt eine weitere Verringerung auf α^δ.According to the present invention, the above-mentioned deficiency is eliminated in the manner shown schematically in FIGS. 7 and 8 in that the flow channel is divided into a number of channels, but not by partition walls of uniform thickness, as shown in FIG. 6, but by transverse webs, whose width in the individual wreaths decreases from the inside out. This reduces the harmful side currents, all the more so as individual sub-channels are provided. It can be seen from the drawing that the angle α ² (FIG. 2) is reduced ^{to the smaller amount 4} even with the inclusion of a single partition of variable thickness, as shown in FIG. When two walls are switched on (FIG. 3), there is a further reduction to α ^δ .

Fig. 9 und 10 zeigen im Achsenschnitt verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. In Fig. 9 wird der Dampf durch Schaufelkanäle α geleitet, die sich von innen nach außen mehrfach verzweigen, so daß ihre Anzahl von zwei auf acht wächst. Hierdurch erhalten die Seitenströmungen des Dampfes eine solche Richtung, daß der Wirkungsgrad der Turbine nicht nennenswert verringert wird.9 and 10 show various embodiments of the invention in axial section. In FIG. 9, the steam is passed through vane channels α , which branch out several times from the inside to the outside, so that their number increases from two to eight. As a result, the side flows of the steam are directed in such a way that the efficiency of the turbine is not significantly reduced.

Dasselbe ist der Fall bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform, bei der der Dampf aus einem mittleren Kanal b durch eine Verteilungskammer c strömt und in acht Kanäle d eintritt. Diese Kanäle können sich auch nach innen durch die ganze Schaufelgruppe erstrecken, in welchem Falle die Anzahl der Schaufelreihen in allen Schaufelkränzen gleich würde.The same is the case with the embodiment shown in FIG. 10, in which the steam flows from a central channel b through a distribution chamber c and enters eight channels d . These channels can also extend inwardly through the whole group of blades, in which case the number of rows of blades in all of the blade rings would be the same.

Die Kanäle werden dadurch hergestellt, daß man die Breite der Querstege so wählt, daß die gewünschte Vergrößerung des Durchgangsquerschnittes für das Druckmittel entsteht. The channels are made by choosing the width of the transverse webs so that the desired enlargement of the passage cross section for the pressure medium arises.

Den größten Vorteil bringt diese Anordnung bei Turbinen mit entgegengesetzt umlaufenden Schaufelgruppen, da hierbei die Anzahl der Schaufelreihen, also die Weglänge des Druckmittels auf ein Viertel des bei Turbinen mit einfachem Umlauf vorhandenen Erfordernisses vermindert werden kann. Es werden aber auch an Turbinen der letztgenannten Art nennenswerte Vorteile erreicht, besonders dadurch, daß in den letzten Schaufelreihen ein größerer Durchgangsquerschnitt vorgesehen werden kann, wodurch niedrige und wirtschaftlich günstigere Geschwindigkeiten des Druckes erzielt werden.This arrangement has the greatest advantage in the case of turbines with oppositely rotating Blade groups, since here the number of blade rows, i.e. the path length of the pressure medium to a quarter of the requirement for single-revolution turbines can be reduced. However, notable advantages are also achieved with turbines of the last-mentioned type, in particular by that a larger passage cross-section can be provided in the last rows of blades, making low and economical more favorable printing speeds can be achieved.

Die Querstege e werden zweckmäßig in einem Stücke mit den Schaufeln ausgeführt oder mit diesen durch Löten oder Schweißen verbunden, so daß die Ablenkungsstücke in jeder Schaufelreihe durchgehende Ringverbände bilden, die die Fliehkraftbeanspruchungen der Schaufeln aufnehmen. Wenn diese Verbände eine größere Länge erhalten, können sie zweckmäßigerweise hohl- oder rinnenförmig gestaltet werden, wie es in Fig. 9 bei f gezeigt ist, oder man kann ihr Gewicht auf irgendeine andere Weise vermindern , so daß ihre Masse durch Schwingungen während des Ganges die zwischen ihnen liegenden Schaufeln nicht zu stark beansprucht. The transverse webs e are expediently made in one piece with the blades or connected to them by soldering or welding, so that the deflection pieces in each row of blades form continuous ring associations which absorb the centrifugal forces on the blades. If these bandages are given a greater length, they can expediently be made hollow or trough-shaped, as shown at f in FIG blades lying between them are not stressed too much.

Da der Wirkungsgrad einer Turbine wesentlich davon abhängt, daß der Durchgangsquer-, schnitt genügend groß wird, um niedrige Druckmittelgeschwindigkeiten zu erzielen, und da das beschriebene Verfahren die Anwendung breiterer Schaufelgruppen mit entsprechend größerem Durchgangsquerschnitt gestattet, so sind mit dem Erfindungsgegenstande die vorteilhaftesten Geschwindigkeitsverhältnisse zu erreichen.Since the efficiency of a turbine depends essentially on the fact that the transverse passage, cut becomes large enough to achieve low media speeds, and as the method described allows the use of wider blade groups with corresponding Larger passage cross-section allowed, so are the most advantageous with the subject matter of the invention To achieve speed ratios.

Die Vorrichtung kann auch mit Vorteil an Kompressoren, Gebläsen, Pumpen o. dgl. verwendet werden, die mit ähnlichen Schaufelreihen versehen sind, gleichviel ob das Druckmittel in Richtung gegen die Welle oder von der Welle hergeleitet wird.The device can also be used with advantage on compressors, fans, pumps or the like that are provided with similar rows of blades, regardless of whether the pressure medium is derived in the direction against the shaft or from the shaft.

Claims

Patent to SPRU CH:

Radial steam turbine with concentrically arranged guide and impeller rings, which are perforated like a grid in such a way that the longitudinal webs represent the blades, while the transverse webs serve to stiffen the blades, characterized in that that the total width of the transverse webs in the individual wreaths decreases from the inside to the outside.

1 sheet of drawings.