DE2607600A1

DE2607600A1 - Antriebsrad fuer stroemungsmaschinen, insbesondere fuer gas- und dampfturbinen

Info

Publication number: DE2607600A1
Application number: DE19762607600
Authority: DE
Inventors: Georg Sontheimer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-02-25
Filing date: 1976-02-25
Publication date: 1977-09-01

Description

Antriebsrad für Strömungemaechinen, insbesondere für Gas- und
Dampfturbinen.
Antriebsräder für Strömungsmaschinen, insbesondere für Gas und Dampfturbinen, werden üblicherweise mit Schaufelkränzen versehhen, auf die die in hohe Strd'mungsgeschwindigkeit gebrachten Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten infolge einer dabei stattfindenden Strahllukehrung einen radialen Druck ausüben, durch den die Räder in Drehbewegung versetzt werden. Die kinetische Energie der Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten werden dabei nur zum Teil ausgewertet, 80 daß der Strahl mittels feststehender Schaufelkränze wieder in die ursprüngliche Richtung gebracht wird und auf ein weiteres, mit einem Schaufelkranz versehenes Antriebsrad wirkt. Die Anzahl der beweglichen und feststehenden Schaufelkränze, die notwendig sind, um die kinetische Energie eines Strahles aufzubrauchen, kann sehr groß sein. Das hat den Nachteil, daß eine solche Maschine einen großen azid an Material und Herstellkosten erfordert. Sie nimmt außerdem einen großen Raum ein. Infolge der relativ großen Durchgangsfläche der Schaufeikränze kann eine solche Maschine nur mit relativ großen Mengen Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten betrieben werden. Ihre Anwendung bezüglich der Leistung ist nach unten begrenzt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebsrad für Strnungsmaschinen, insbesondere für Gas- und Dampfturbinen, bei den an einem umlaufenden Radkörper, der zwischen einen Druckraum, in dem ein höherer Druck (a) herrscht und einen Druckraun, in dem ein niedriger Druck als (a) herrscht, so angeordnet und mit üblichen Mitteln abgedichtet ist, daß der Druckausgleich zwischen den beiden Druckräumen über eine Bohrung und eine Düse erfolgt, wobei letztere so angeordnet ist, daß die - durch das aus der Auslaßöffnung austretende Gas (Luft, Dampf oder Flüssigkeit) - erzeugte Schubkraft den Radkörper in Drehbewegung versetzt, die über dessen Achse als Antriebsenergie ausgewertet wird.
Die Bohrung und die Düse können dabei an Antrieb.rad verschieden angeordnet sein. Zu einer intensiveren Gas-, Buft- oder Dampf zuführting zur Düse s'ind Fullschaufeln vorgesehen, die verschieden geformt sein können.
An einem Antriebsrad können mehrere Bohrungen und Düsen angebracht sein. Die letzteren können auch innerhalb des Radkörpers, zum Beispiel in diesen gebohrt, angeordnet sein, wobei gegebenenfalls der Radkörper am Umfang mit einem Einschnitt versehnen ist.
Antriebsräder nach der Erfindung können auch so angeordnet sein, daß mehrere Badkörper auf gesonderten oder einer gemeinsamen Achse vorgesehen sind, wobei der Druckraum mit niedrigem Druck des vorangehenden Antriebsrades der Druckraum mit höherem Druck des folgenden Antriebsrades ist.
Beim Antriebsrad nach der Erfindung wird die Reaktionskraft der aus am oder im Radkörper befindlichen, von der Form her bekannten Düsen (zum Beispiel Lavaldüse) ausströmenden Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten als Schubkraft zum Antrieb des Rades verwendet und über dessen Achse als Antriebsenergie ausgewertet. Dabei wird die kinetische Energie der von der i?tise in hohe Strömungsgeschwindigkeit gebrachten Gase, Dämpfe oder FluXxigkeiten ohne Strahluxkehrung und feststehender Umlenkkränze ausgewertet. Das hat den Vorteil, daß bei einer solchen Maschine erheblich an Material und Herstellkosten eingespart werden kann. Sie kann außerdem raumsparend gebaut werden. Infolge der relativ kleinen Durchgangsflächen der Düsen kann eine solche Maschine mit relativ kleinen Mengen Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten betrieben werden. Ihre Anwendung bezüglich der Leistung ist nach unten enorm ausgeweitet.
Die Zeichnung zeigt ein Beispiel einer Ausftiliznng eines Antriebrades nach der Erfindung.
In Fig. 1) ist (1) der Radkörper des Antriebrades der zwischen dem Druckraum (2) mit höherem Druck (a) und dem Druckraum (3) mit niedrigerem Druck wie (a) mittels hier mit Labrentdichtungen abgedichtet umläuft. Im Radkbrper ist hier quer eine Bohrung (4) und eine Düse (5) angeordnet, wobei letztere beim vorliegenden Beispiel eingeschraubt ist. Die Form der Düse (5), die in Fig. 2) im Schnitt dargestellt ist, entspricht einer üblichen Ausführung, wobei die in Drehrichtung liegende Ddsenkopfseite (9) windschnittig aufgeführt ist. (8) ist ein Füllflügel. Der Radkörper (1) ist auf der Achse (7) kraftschlüesig gelagert.
In Fig. 3) ist eine Variante der Anordnung der Bohrung (4) und der Düse (5) gezeigt. Letztere ist hier am Außenumfang des Radkörpers (1) angebracht, wodurch die Bohrung (4) von innen nach außen verläuft. Dazu ist der Radkörper mit einem Hohlraum versehen, der hier als Druckraum (2) genutzt ist.
(8) ist wiederum ein Füllflügel. Der Radkörper (1) ist auch hier auf der Achse (7) kraftschlüssig gelagert.
In Fig. 4) ist eine Variante gezeigt, bei der die Bohrung (4) mit einer als Düse (5) ausgebildeten Querbohrung kombiniert ist. Die Bohrung (4) ist hier mit einer Schraube (10> im Oberteil verschlossen und der Radkörper am Umfang mit einem Einschnitt (11) versehen.
Die Arbeitsweise eines Antriebsrades nach der Erfindung ist wie folgt: Der Druckraum (2) wird im gezeigten Beispiel durch die difnung(X) mit Gas, Dampf oder Flüssigkeit auf den Druck (a) gebracht.
Dadurch entsteht zum Druckraum (3) ein Druckgefälle. Die im Druckraum (2) befindlichen Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten strömen dadurch vom Druckraum (2) mit höherem Druck über die Bohrung (4) und die Düse (5) in den Druckraum (3) mit niedrigem Druck, von wo sie im gezeigten Beispiel durch die Öffnung (Y) abgeleitet werden. In der Düse (5) (hier Lavaldüse) werden die Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten in relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit versetzt. Durch die dabei erzeugte und auf den Radkörper (1) wirkende Reaktionekraft (Schub) wird dieser in Drehbewegung versetzt. Um bei den hohen Geschwindigkeiten des Radkörpers einen intensiven Gas-, Dampf- oder Flüssigkeitsfluß zur Bohrung t4) zu gewährleisten, dienen die Füllflügel (8).
Über die Achse t7) wird die auf diese Weise sich ergebende Antriebsenergie an Verbraucher weitergegeben.
Leerseite

Claims

Patentansprüche: 1) Antriebsrad für Strömungsmaschinen, insbesondere für Gas-und Dampfturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß an einen umlaufenden Radkörper (1), der zwischen einem Druckraum (2), in dem ein höherer Druck (a) herrscht und einem Druck rau (9), in dem ein niedriger Druck als (a) herrscht, so angeordnet und mit üblichen Mitteln abgedichtet ist, daß der Druckausgleich zwischen den beiden Druckräumen (2) (3) über eine Bohrung (4) und eine Düse (5) erfolgt, wobei letztere so angeordnet ist, daß die - durch das aus der Auslaßöffnung (6) austretende Gas (Luft, Dampf oder Fltxsigkeit) - erzeugte Schubkraft den Radkörper (1) in Drehbewegung versetzt, die über dessen Achse (7) als Antriebsenergie ausgewertet wird.
2) Antriebsrad für Strömungsmaschinen, insbesondere für Gas-und Dampfturbinen, nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (4) am Radkörper (1) von innen nach außen und die Diesen (5) an dessen Umfang angebracht sind.
3) Antriebsrad für Strömungsmaschinen, insbesondere für Gas-und Dampfturbinen, nach Anspruch 1) und 2), dadurch gekenn, zeichnet, daß zu einer intensiveren Gas-, Luft- oder Dampfzufuhrung zur Düse (5) Füllschaufeln (8) vorgesehen sind, die verschieden geiormt sein können.
4) Antriebsrad für Strömungsmaschinen, insbesondere für Gas-und Dampfturbinen, nach Anspruch 1) bis 3), dadurch gekennzeichnet, daß an einem Radkörper (1) mehrere Bohrungen (4) und Düsen (5) in einer oder verschiedener Richtung und Orte angebracht sind.
5) Antriebsrad für Strömungsmaschinen, insbesondere iür Gae-und Dampfturbinen, nach Anspruch 1) bis 4), dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (5) innerhalb des Radkörpers (1), zum Beispiel in diesen gebohrt, angebracht sind, wobei gegebenenfalls der Radkörper am Umiang mit einem Einschnitt (I1) versehen ist.
6) Antriebsrad fur Strömungsmaschinen, insbesondere für Gas-und Dampfturbinen, nach Anspruch 1) bis 5), dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Radkörper (1) auf gesonderten oder einer gemeinsamen Achse (7) vorgesehen sind, wobei der Druckraum (3) mit niedrigem Druck des vorangehenden Antriebrades, der Druckraum (2) mit höherem Druck des folgenden Antriebrades ist.