DE232682C - - Google Patents
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KAISERLICHESIMPERIAL
PATENTAMT.PATENT OFFICE.
PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING
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Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. März 1906 ab. Längste Dauer: 25. Januar 1921.Patented in the German Empire on March 29, 1906. Longest duration: January 25, 1921.
Im Hauptpatent 232234 ist eine durch erhitzte oder Explosions-Gase oder -Dämpfe betriebene Turbinenanlage beschrieben, in welcher das Treibmittel nacheinander komprimiert, erhitzt oder verbrannt wird und Arbeit leistend expandiert, und bei welcher in derselben Turbine die Frischgase an einer Stelle des Gehäuses in die Schaufelräume mit niedriger Spannung eintreten, bei der Weiterdrehung des Rades zwischen den Schaufeln durch in einem mehrfach vom Schaufelkranz unterbrochenen, allmählich sich erweiternden, jedoch nach der Eintrittsseite geschlossenen Kanal des Gehäuses zugeführte bereits komprimierte Gase mehr und mehr verdichtet werden und schließlich infolg'e der Zentrifugalkraft aus den Schaufelräumen heraustretend in einen Erhitzungs- oder Verbrennungsraum, gelangen, um von dort von neuem den Schaufeiräumen zugeführt zu werden und unter wiederholtem Durchströmen der Schaufelräume, wobei zur wiederholten Ab- und Zuführung ein dementsprechend mehrfach durch den Schaufelkranz unterbrochener Kanal von allmählich zunehmendem Querschnitt dient,, expandierend Arbeit zu leisten. Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung dieser Turbinenanlage, und zwar besteht dieselbe darin, daß zur allmählichen Kompression der Frischgase Gase oder Dämpfe aus den einzelnen Druckstufen der Expansionsseite entnommen und diese den auf drei Seiten durch das Gehäuse geschlossenen Schaufelräumen der Kompressionsseite durch voneinander getrennte Kanäle im Gehäuse zugeführt werden, so daß also der im Hauptpatent beschriebene, auf der Kompressionsseite liegende zickzackförmig geführte und den Schaufelkranz mehrfach durchbrechende Kanal wegfällt. Diese neue Ausgestaltung der Turbinenanlage ist besonders dann vorteilhaft, wenn zum Zweck der Benutzung der. Turbine als Kompressor ein Teil der komprimierten Gase oder Dämpfe vor oder hinter dem Erhitzungs- oder Verbrennungsraum nach außen abgeleitet wird und infolge der Verwendung nur des übrigen Teiles der komprimierten Gase zur Expansion ev. äußere Arbeit zur Unterstützung der Expansions- \virkung zugeführt wird. Ebenso wie im Hauptpatent kann auch hier die Expansion und Kompression in zwei hintereinander geschalteten gekuppelten Turbinen erfolgen. Als besonders zweckmäßig hat sich hierbei erwiesen, die Expansion und Kompression in zwei gleichachsig zu beiden Seiten eines gemeinschaftlichen Admissionsraumes und parallel zur Drehachse verlaufenden Zuführungskanälen angeordneten gegenläufigen Turbinen erfolgen zu lassen. Die Ausbildung der neuenThe main patent 232234 is one operated by heated or explosion gases or vapors Turbine system described in which the propellant is compressed one after the other, is heated or burned and expands doing work, and at what in the same Turbine the fresh gases at one point of the housing in the blade chambers with lower Tension occurs as the wheel continues to rotate between the blades through in one that is interrupted several times by the blade ring and gradually widening, however after the inlet side closed channel of the housing supplied already compressed Gases are compressed more and more and finally as a result of centrifugal force coming out of the blade chambers into a heating or combustion chamber, arrive in order to be fed from there again to the showroom and under repeated flow through the blade spaces, with repeated discharge and supply a channel with a gradually increasing cross-section, which is interrupted several times by the blade ring, is used, to do expanding work. The present invention relates to a further embodiment of this turbine system, namely that it consists in that for gradual compression of the fresh gases, gases or vapors are taken from the individual pressure stages on the expansion side and these are taken from three sides vane spaces closed by the housing on the compression side by one another separate channels are fed in the housing, so that the described in the main patent, on the compression side, the zigzag-shaped channel that breaks through the blade ring several times ceases to exist. This new design of the turbine system is particularly advantageous when if for the purpose of using the. Turbine as a compressor part of the compressed gases or vapors in front of or behind the heating or combustion chamber is discharged to the outside and as a result of the Use only the remaining part of the compressed gases for expansion, possibly external Work to support the expansion \ effect is supplied. As in the The main patent can also here the expansion and compression in two series coupled turbines. It has proven to be particularly useful here the expansion and compression in two equiaxed on either side of a common Admissionsraumes and parallel to the axis of rotation running supply channels arranged counter-rotating turbines take place allow. Training the new
Turbine kann weiter derart erfolgen, daß bei atmosphärischem Druck im Admissionsraum bei geschlossenem Ausgleichraum in letzterem durch Kühlung Unterdruck erzeugt werden kann. Um eine Vermischung der der Turbine oder dem Kompressor zugeführten Frischgase mit den zur Kompression benutzten Gasen zu vermeiden bzw. zu erschweren, können die Schaufeln quer zur Strömungsrichtung der ίο Gase so gewellt sein, daß Kanäle gebildet werden. Turbine can also take place in such a way that at atmospheric pressure in the admission space when the compensation chamber is closed, negative pressure can be generated in the latter by cooling can. A mixing of the fresh gases supplied to the turbine or the compressor to avoid or make more difficult with the gases used for compression, the The blades should be corrugated across the direction of flow of the gases in such a way that channels are formed.
Die Erfindung ist auf beiliegender Zeich-. nung zur Veranschaulichung gekommen, und zwar ist:The invention is based on the accompanying drawing. tion come for illustration, and although is:
Fig. ι eine schematische Darstellung der Vorgänge in der Vorrichtung des Hauptpatentes, Fig. Ι a schematic representation of the processes in the device of the main patent,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines nach dem vorliegenden Verfahren wirkenden Motors,2 shows a schematic representation of an operating according to the present method Motors,
Fig. 3 eine schemadsche Darstellung eines nach dem vorliegendaen Λ'erfahren wirkenden Turbokompressors,3 shows a schematic representation of an operating according to the present Λ 'experience Turbo compressors,
Fig. 4 ein Hauptschnitt durch den Turbokompressor, senkrecht zur Maschinenwelle W-W, mit teilweiser Ansicht,4 shows a main section through the turbo compressor, perpendicular to the machine shaft WW, with a partial view,
Fig. 5 links einen Schnitt nach X-X der Fig. 4, rechts einen Schnitt nach Y-Y der Fig-4, 5 on the left a section according to XX in FIG. 4, on the right a section according to YY in FIG. 4,
Fig. 6 eine Schaufelansicht sowie einen Schnitt nach P-Q durch die gewellten Blechschaufeln, 6 shows a blade view and a section according to PQ through the corrugated sheet metal blades,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer als Saugpumpe wirkenden Vorrichtung gemäß dem vorliegenden A^erfahren.FIG. 7 shows a schematic representation of a device acting as a suction pump according to FIG the present A ^ experience.
Fig. 8 zeigt eine Verbundanordnung des Turbokompressors mit zwei Druckstufen,Fig. 8 shows a composite arrangement of the turbo compressor with two pressure stages,
Fig. 9 einen doppeltwirkenden Turbokompressor mit zwei gegenläufigen Schaufelkränzen, schematisch und die Schaufelung abgewickelt, 9 shows a double-acting turbo compressor with two counter-rotating blade rings, schematically and the shoveling unwound,
Fig. 10 einen Schnitt durch die Fig. 9 nach Z1-Z2, während10 shows a section through FIG. 9 according to Z 1 -Z 2 , while
Fig. 11 schematisch den Betrieb einer mit Kondensation versehenen Dampf- oder Gasturbine U mittels Turbokompressors zur Darstellung bringt.11 schematically shows the operation of a steam or gas turbine U provided with condensation by means of a turbo compressor.
Fig. 12, 13, 14 und 15 zeigen die Ausführung der vorliegenden Erfindung als Turbomotor in verschiedenen Stellungen.Figs. 12, 13, 14 and 15 show the embodiment of the present invention as a turbo engine in various positions.
Im Hauptpatent 232234 (vgl. Fig. 1) wird mittels der Feuerung T das Volumen der in der Admissionskammer von *S\ durch B strömenden Gase vergrößert; ein Teil von ihnen strömt durch die zickzackförmig geführten und sich verbreiternden Expansionskanäle, auf seinem Wege das Schaufelrad M antreibend, nach der Ausgleichskammer A-Z, während ein anderer Teil der hochgespannten Admissionsgase die ebenfalls zickzackförmigen Kompressionskanäle durchläuft und hierbei eine Kompression der von A aus mit den Schaufeln mitgenommenen frischen Gase bewirkt. In the main patent 232234 (see FIG. 1), the volume of the gases flowing in the admission chamber from * S \ through B is increased by means of the furnace T; Some of them flow through the zigzag-shaped expansion channels, which are widening, driving the paddle wheel M on its way to the equalization chamber AZ, while another part of the high-tension admission gases passes through the zigzag-shaped compression channels, thereby compressing the one from A with the blades entrained fresh gases causes.
Die vorliegende Erfindung, zunächst ebenfalls auf einen Motor angewendet (vgl. Fig. 2), unterscheidet sich von der soeben skizzierten Turbinenanlage dadurch, daß die mittels der Feuerung T erhitzten, aus S1 durch B strömenden Gase durch C und 5" sämtlich in die Schaufelzwischenräume gelangen und auf dem Wege der Schaufeln über P bis A-Z in dem Schaufelzellenraum expandieren. In der Ausgleichskammer A-Z füllen sich die Schaufelzellen mit frischen niedrig' gespannten Gasen bzw. Dämpfen,. die nunmehr auf dem Wege Z-Q-S nach der Admissionskammer zurückgebracht werden. Auf diesem Wege wird jedoch mittels der als Pfeile angedeuteten Ausgleichskanäle k k k ein Teil der expandierenden höher gespannten Gase oder Dämpfe nach der Kompressionsseite Q zu abgeleitet, wodurch die dort durchströmenden frischen Gase oder Dämpfe einer Kompression unterliegen, deren Stufen ■ von den Expansionsstufen unmittelbar abhängen.The present invention, initially also applied to an engine (see. Fig. 2), differs from the just outlined turbine system in that the gases heated by the furnace T and flowing from S 1 through B through C and 5 "all into the The vane gaps arrive and expand on the way of the vanes via P to AZ in the vane cell space . In the compensation chamber AZ , the vane cells fill with fresh, low-tension gases or vapors, which are now brought back to the administration chamber on the route ZQS However, a part of the expanding higher tension gases or vapors is diverted to the compression side Q by means of the equalization channels indicated as arrows kkk, whereby the fresh gases or vapors flowing through there are subject to compression, the stages of which depend directly on the expansion stages.
Die Wirkungsweise ist hiernach im großen ganzen dieselbe wie beim Gegenstand des Hauptpatentes.The mode of operation is on the whole the same as in the case of the Main patent.
Soll die vorliegende Vorrichtung zum Kornprimieren der in der Ausgleichskammer A-Z die Schaufelzwischenräume füllenden frischen. Gase und zur stetigen Lieferung komprimierter Gase dienen (vgl. Fig. 3), so vollzieht sich der so umgekehrte Kreisprozeß im wesentliehen ebenfalls in der soeben zum Ausdruck gebrachten Weise. Die für diesen Fall nach den. bekannten Regeln besonders zu entwerfenden Schaufeln nehmen in ,S1-^ von dem inneren Umfang her . die durch die Feuerung T erhitzten hoch gespannten Gase oder Dämpfe auf, die nunmehr — unter eventueller Zuführung äußerer mechanischer Arbeit zum Drehen der Welle W — auf dem Wege über F bis A-Z (in der Richtung des oberen Pfeiles) expandieren. Ein Teil der expandierenden Gase oder Dämpfe gelangt durch die Ausgleichskanäle k k k nach der Kornpressionsseite Q, wo er die zwischen den Schaufeln befindlichen, in A-Z mitgenommenen frischen Gase stufenweise verdichtet. Die so komprimierten Gase strömen in der Admissionskammer infolge der Zentrifugalkraft am äußeren Umfange des Schaufelrades in der Richtung S1-B aus und können zum großen Teil durch das Rohr E entnommen werden, während der übrige Teil unter die Feuerung T gelangt, um zur, Aufrechterhaltung des beschriebenen ' Kreisprozesses wieder dem Turbokompressor zugeführt zu werden.The aim of the present device is to compress the fresh ones that fill the spaces between the blades in the compensation chamber AZ. Gases and serve for the constant supply of compressed gases (see. Fig. 3), then the reversed cycle takes place essentially also in the way just expressed. In this case, according to the. Known rules especially to be designed blades take in, S 1 - ^ from the inner circumference. the highly stressed gases or vapors heated by the furnace T , which now - with the possible addition of external mechanical work to rotate the shaft W - expand on the way via F to AZ (in the direction of the upper arrow). Some of the expanding gases or vapors pass through the equalization channels kkk to the compression side Q, where it gradually compresses the fresh gases carried along in AZ that are located between the blades. The gases compressed in this way flow out of the admissions chamber due to the centrifugal force at the outer circumference of the paddle wheel in the direction S 1 -B and can for the most part be removed through the pipe E , while the remaining part passes under the furnace T in order to maintain it of the described 'cycle to be fed back to the turbo compressor.
Sollen etwa dem Turbokompressor heiße hochgespannte Gase entnommen werden, soIf, for example, hot, high-pressure gases are to be taken from the turbo compressor, then so
wird E geschlossen, das ganze hoch gespannte Gasquantum über S1-B unter die Feuerung T geleitet, und dann erst mittels des Rohres D von dem über C nach 6" zurückströmenden heißen hoch gespannten Gasen ein Teil entnommen. E is closed, the entire high-tension gas quantum is passed via S 1 -B under the furnace T , and only then is part of the hot, high-tension gases flowing back via C to 6 "removed by means of pipe D.
Die konstruktive Ausbildung des neuen Turbokompressors ist aus den Fig. 4 bis 6 zu ersehen.The structural design of the new turbo compressor is shown in FIGS. 4 to 6 see.
Auf der Welle W W1, die in Lagern des Kompressorgehäuses gelagert ist, ist die Turbinenradscheibe D befestigt, auf deren Umfang die Schaufeln M, etwa mittels der in dem Hauptpatent beschriebenen Drahtbefestigung, unverrückbar angebracht sind. Die rechteckigen Schaufeln M passieren, wie Fig. 5 zeigt, frei die Admissionskammer 5 S1 und die Ausgleichsräume A-Z. Auf dem Expansions- und dem Kompressionsvvege bewegen sie sich zwischen den eng anliegenden Wänden des Gehäuses G. Die Ausbildung der hier mit i, 2, 3 ... bis 14 bezeichneten Ausgleichskanäle ist aus Fig. 4 im Längsschnitt und aus Fig. 5 (Y-Y) im Querschnitt zu entnehmen.On the shaft WW 1 , which is mounted in bearings of the compressor housing, the turbine wheel disk D is fastened, on the circumference of which the blades M are immovably attached, for example by means of the wire fastening described in the main patent. As FIG. 5 shows, the rectangular blades M freely pass through the admissions chamber 5 S 1 and the compensation spaces AZ. On the expansion and compression paths they move between the tightly fitting walls of the housing G. The design of the compensation ducts designated here by i, 2, 3 ... to 14 is shown in longitudinal section in FIG. 4 and in FIG. 5 (YY ) in cross section.
Daraus geht hervor, daß die Ausgleichskanäle auf der Expansionsseite (oben) am äußeren Umfange des Schaufelkranzes, auf der Kompressionsseite dagegen (unten) nach dem inneren Umfange ausmünden.This shows that the equalization channels on the expansion side (above) on the outer Circumference of the blade ring, but on the compression side (below) open towards the inner circumference.
Sollen die in der Ausgleichskammer zuströmenden frischen Gase in möglichst reinem Zustande als komprimierte Gase entnommen werden, so sind Vorkehrungen zu treffen, damit die aus den Kanälen 1, 2, 3 ... bis 14 zuströmenden heißen bzw. verbrannten Gase sich auf dem Kqmpressionswege möglichst wenig mit den frischen Gasen vermischen. Dieses wird zum Teil dadurch erreicht, daß den Schaufeln eine gewellte Form (vgl.Should the fresh gases flowing into the equalization chamber be as pure as possible Conditions are taken as compressed gases, so precautions must be taken so that the hot or burnt gases flowing in from channels 1, 2, 3 ... to 14 mix as little as possible with the fresh gases on the compression path. This is partly achieved by giving the blades a corrugated shape (cf.
Fig. 6) gegeben wird, so daß die Begrenzungen der Zwischenräume zwischen den gewellten Schaufeln die Gestalt von Rohren haben, die parallel zur Ebene der Scheibe D liegen.Fig. 6) is given so that the boundaries of the spaces between the corrugated blades are in the form of tubes which are parallel to the plane of the disk D.
Die Regelklappen K, L und P (vgl. Fig. 4 und 5) haben denselben Zweck wie die gleich benannten Klappen bei der Vorrichtung des Hauptpatentes. Die übrigen konstruktiven Details ergeben sich ohne weiteres aus dem bereits Angegebenen.The control flaps K, L and P (see. Fig. 4 and 5) have the same purpose as the identically named flaps in the device of the main patent. The other structural details are readily apparent from what has already been stated.
Es ist ohne weiteres klar, daß die vorliegende Vorrichtung auch zum Erzeugen von Unterdruck dienen kann (vgl. Fig. 7), sofern der Admissionsraum atmosphärische Druckspannung aufweist und der Ausgleichsraum allseitig geschlossen wird. Die in Fig. 7 schematisch gezeigte Anordnung ist beispielsweise als Luftpumpe einer Kondensationsanlage gedacht. Die zu kondensierenden Gase oder Dämpfe werden der geschlossenen Ausgleichskammer A-Z durch das Rohr L zugeführt. Infolge der Zentrifugalkraft der im Schaufelkianz umlaufenden Gase herrscht bei Zein größerer .Druck als bei A, so daß ein Kreislauf der Gase von Z über J-H-R nach A besteht. Bei H ist der Berieselungskühler N angeordnet, der die durch L zuströmenden Dämpfe kondensiert, um so mehr, als sie durch den nach R gerichteten Gaszug durch den Sprühregen des Kühlers N hindurchgesaugt werden.It is immediately clear that the present device can also be used to generate negative pressure (cf. FIG. 7), provided the admissions space has atmospheric compressive stress and the compensation space is closed on all sides. The arrangement shown schematically in FIG. 7 is intended, for example, as an air pump of a condensation system. The gases or vapors to be condensed are fed to the closed compensation chamber AZ through the pipe L. As a result of the centrifugal force of the gases circulating in the blades, there is a greater pressure at Zein than at A, so that the gases circulate from Z via JHR to A. The sprinkling cooler N is arranged at H , which condenses the vapors flowing in through L , the more so as they are sucked through the spray of the cooler N by the gas flow directed to R.
Aus der schematischen Fig. 11 ist zu ersehen, wie der Betrieb einer bekannten Gasoder Dampfturbine U durch Turbokompressoren zu bewirken ist. Der gezeichnete Turbokompressor entspricht vollkommen den Ausführungen der Fig. 3 bis 6. Die hoch gespannten Heißgase oder -dämpfe werden dem Admissionsraum durch das Rohr D entnommen und der bekannten Turbine U zugeführt. Die Kondensation erfolgt durch Ableiten der niedrig gespannten Abgase nach der gekühlten Kammer H, an die bei L eine Saugpumpe oder .eine Saugevorrichtung der vorliegenden, in Fig. 7 gezeichneten Art angeschlossen ist.From the schematic FIG. 11 it can be seen how the operation of a known gas or steam turbine U is to be effected by means of turbo compressors. The drawn turbocompressor fully corresponds to the embodiments of FIGS. 3 to 6. The highly strained hot gases or vapors which Admissionsraum be removed through the pipe D and the known turbine U supplied. The condensation takes place by diverting the low-tension exhaust gases to the cooled chamber H, to which a suction pump or a suction device of the type shown in FIG. 7 is connected at L.
Wie bei der motorischen Anordnung des Hauptpatentes, so läßt sich auch beim Turbokompressor der vorliegenden Art eine Teilung der Arbeitsleistung in mehrere Stufen und Summierung derselben vornehmen. Fig. 8 zeigt die schematische Anordnung eines solchen Verbundturbokompressors mit zwei Stufen. Die beiden Schaufelräder der beiden im wesentlichen ganz gleichen Turbokompressoren seien auf einer und derselben Welle W W1 aufgekeilt und gleichzeitig gedreht. Die gemeinsame Ausgleichskammer . für die niedrige Spannung sei A-Z, die gemeinsamq Feuerung T. Durch den ersten (Niederdruck-) Turbokompressor wird die erste Kornpressionsstufe bewirkt, und die komprimierten Gase werden aus der Admissionskammer. S1 S der Ausgleichskammer A1 Z1 des zweiten Turbokompressors auf dem Kreiswege S1-In- A1-Z1-U-S zugeführt. Im zweiten (Hochdruck-) Turbokompressor werden die Gase oder Dämpfe auf den gewünschten hohen Druck gebracht und der Admissionskammer X1 X entweder auf dem Wege über E oder über D (vgl. hierzu Fig. 3) entnommen. Die Vorgänge bedürfen wohl keiner näheren Klarlegung, da sie sich ohne weiteres von selbst ergeben.As with the motor arrangement of the main patent, it is also possible with the turbo compressor of the present type to divide the work output into several stages and add them up. Fig. 8 shows the schematic arrangement of such a compound turbo-compressor with two stages. The two impellers of the two essentially identical turbo compressors are said to be keyed on one and the same shaft WW 1 and rotated at the same time. The common compensation chamber. for the low voltage let AZ, the common q furnace T. The first compression stage is brought about by the first (low-pressure) turbo-compressor, and the compressed gases are removed from the admission chamber. S 1 S supplied to the equalization chamber A 1 Z 1 of the second turbo compressor on the circular path S 1 -In- A 1 -Z 1 -US. In the second (high-pressure) turbo compressor, the gases or vapors are brought to the desired high pressure and removed from the admissions chamber X 1 X either via E or via D (cf. FIG. 3 in this regard). The processes do not need any further clarification, since they arise automatically.
Es lassen sich aber zwei Turbokompressoren zu einem doppelt wirkenden Aggregat auch in der Weise vereinigen (vgl. Fig. 9 und 10), daß zwei entgegengesetzt umlaufende (vgl. die Pfeilrichtungen) Schaufelkränze konachsial und parallel zueinander zur Drehung gebracht werden. Die Admissionskammer ^1 6Ί-5" und die Ausgleichskammer Z-Z-A seien für beide Schaufelkränze gemeinsam und wir-However, two turbo compressors can also be combined into a double-acting unit (cf. FIGS. 9 and 10) in such a way that two blade rings rotating in opposite directions (cf. the directions of the arrows) are made to rotate conaxially and parallel to one another. The admissions chamber ^ 1 6Ί-5 "and the compensation chamber ZZA are common for both blade rings and we
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE955186C (en) * | 1954-09-04 | 1956-12-27 | Max Adolf Mueller Dipl Ing | Hot gas or gas turbine engine |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE955186C (en) * | 1954-09-04 | 1956-12-27 | Max Adolf Mueller Dipl Ing | Hot gas or gas turbine engine |
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