DE311345C

DE311345C -

Info

Publication number: DE311345C
Application number: DENDAT311345D
Authority: DE

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PAXENTAMT.PAXENTAMT.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 14 c. GRUPPECLASS 14 c. GROUP

EMIL JOSSE in BERLIN-LANKWITZ und PAUL CHRISTLEIN in CHARLOTTENBURG;EMIL JOSSE in BERLIN-LANKWITZ and PAUL CHRISTLEIN in CHARLOTTENBURG;

Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. Juli 1911 ab.Patented in the German Empire on July 22, 1911.

Es ist bekannt, Druckturbinen mit Geschwindigkeitsstufung und wiederholter Beaufschlagung eines Laufkranzes zu verwenden (Elektra-Turbine). Dieses Turbinensystem kommt besonders für kleine und mittlere Leistungen in, Betracht, wobei es sich in erster Linie um billige Herstellung handelt. Die damit erreichbaren thermodynamischen Gütegrade sind aber verhältnismäßig schlecht,It is known to use pressure turbines with speed gradation and repeated loading of a running ring (Elektra turbine). This turbine system comes especially for small and medium-sized ones Services in, consideration, whereby it is primarily a question of cheap production. the but achievable thermodynamic levels of quality are relatively poor,

ίο was ja durch die Verwendung von Geschwindigkeitsstufen an und für sich begründet ist. Den Gegenstand vorliegender Erfindung bildet .demgegenüber eine mehrstufige Druckoder Überdruckturbine mit wiederholter Beaufschlagung eines Laufkranzes ohne Geschwindigkeitsstufung und den folgenden Merkmalen. Durch die Versuche der Erfinder ist bekannt, daß die .beste Energieausnutzung in den Turbinenelementen nur möglich ist bei folgenden Bedingungen bezüglich der verwendeten Geschwindigkeitsgrenzen bei Druckoder Überdruckturbinen'ohne Geschwindigkeitsstufung. ίο what yes through the use of speed levels is justified in and of itself. The subject matter of the present invention In contrast, forms a multi-stage pressure or overpressure turbine with repeated application a tread with no speed gradation and the following features. From the inventors' experiments it is known that the best energy utilization is in the turbine elements is only possible under the following conditions with regard to the used Speed limits for pressure or overpressure turbines without speed graduation.

1. Überschallgeschwindigkeit bei Austritt ^a5 aus der Leitvorrichtung (C₁ >45om),1. Supersonic speed at exit ^a 5 from the guiding device (C ₁ > 45om),

2. relative Durchflußgeschwindigkeit durch die Laufschaufeln in der Nähe der Schallgeschwindigkeit (W₁ = co w_m = 323 Yp₁, v¹). 2. Relative flow rate through the blades close to the speed of sound (W ₁ = co w _m = 323 Yp ₁ , v ¹ ).

Die Erfinder gehen ferner von der durch Versuche gewonnenen Erkenntnis aus, daß beiThe inventors also proceed from the knowledge gained through experiments that with

einer mit erheblichem Überdruck arbeitenden Leitvorrichtung durchaus eine geschlossene Strahlform erreicht wird auf eine Länge von über 200 mm und normal zur Strahlrichtung fast kein Verspritzen des Dampfes eintritt, wodurch dann auch verhältnismäßig geringe Undichtigkeitsverluste auftreten Können. Wenn' auch senkrecht zur Stahlrichtung größere Druckunterschiede vorhanden sind, so haben die äußeren Dampf strahlen bei den in Betracht kommenden höheren Geschwindigkeiten doch gar nicht die Fähigkeit, selbst bei einem Spalt von 5 mm sich vom Strahlkern abzulösen. ■■..'■;/ a guide device working with considerable overpressure is definitely a closed one The beam shape is achieved over a length of over 200 mm and normal to the beam direction there is almost no splashing of the steam, which means that it is relatively low Leakage losses can occur. Even if larger perpendicular to the direction of the steel If there are pressure differences, then the external steam rays have to be considered Coming higher speeds don't even have the ability even at one Gap of 5 mm to detach from the beam core. ■■ .. '■; /

Um nun gleichzeitig die Herstellungskosten für Turbinen kleinerer und mittlerer Leistung auf ein Minimum, zu reduzieren, in thermischer Beziehung aber die beste Ausnutzung zu erreichen, verwenden die Erfinder die wiederholte Beaufschlagung desselben Schaufelkranzes und ordnen die Druckstufen ohne Geschwindigkeitsstufen unmittelbar hintereinander an, wie es beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist. Hier ist z.B. eine sechsstufige Druckturbine mit den gewöhnlichen Leitapparaten dargestellt. In der Leitvorrichtung 1 findet Expansion vom Druck p₀ auf Druck P₁ statt. Nachdem die Energie dieser Stufe auf den Laufkranz übertragen, ist, findet in deni Umlenkleitapparat 2 weitergehende Expansion auf den Druck p₂ statt usw. Die fortgesetzte Expansion findet in den Umlenkleitapparaten 4, 5 und 6 statt, bei welch letzterem die Expansion von Dr,uck p _B- auf den Kondensatordruck p_e erfolgt. Durch diese mehrfache Druckstufung und wiederholte Beaufschlagung werden nunIn order to simultaneously reduce the production costs for turbines of small and medium power to a minimum, but to achieve the best thermal utilization, the inventors use the repeated admission of the same blade ring and arrange the pressure levels directly behind one another without speed levels, as for example in Fig. 1 is shown. Here, for example, a six-stage pressure turbine with the usual diffusers is shown. Expansion from pressure p ₀ to pressure P ₁ takes place in guide device 1. After the energy of this stage has been transferred to the tread, further expansion takes place in the deflector 2 to the pressure p ₂ , etc. The continued expansion takes place in the deflector 4, 5 and 6, in the latter of which the expansion of pressure p 2 takes place p _B - takes place on the condenser pressure p _e. Due to this multiple pressure gradation and repeated application are now

weiterhin eine ganze Reihe gleichzeitiger Vorteile in praktischer und thermischer Beziehung erreicht. Man erhält volle Beaufschlagung für Turbinen kleinerer Leistung, wobei gegenüber den bekannten Ausführungen mehrstufiger Druckturbinen erheblich geringere Ventilationsverluste auftreten. Die gesamte Radreibung, die bei diesen Turbinengrößen einen erheblichen prozentualen Anteil hat, ist wesentlich'furthermore a whole series of simultaneous advantages in practical and thermal relation achieved. You get full admission for turbines of lower power, with opposite the known designs of multi-stage pressure turbines significantly lower ventilation losses. The entire wheel friction, which has a significant percentage share in these turbine sizes is essential '

ίο geringer, da das eine Laufrad in einem allseitig begrenzten Raum von geringer Spannung rotiert. Die Umlenkleitapparate arbeiten unter den denkbar günstigsten Bedingungen. Der Dampf tritt nach Verlassen des Läufkranzes mit einer sehr geringen Geschwindigkeit (etwa 100 bis 200 m) ein, erfährt bei Umlenkung nur sehr mäßige Kompression, und die höheren Geschwindigkeiten (im Mittel 500 bis 600 m) sind nur in dem Ende des Austrittsteils nach erfolgter Expansion vorhanden. Die Umlenkleitapparate an und für sich sind bedeutend kleiner trotz höherer Maschinenleistung als diejenigen der Turbine mit Geschwindigkeitsstufung und unterscheiden sich von diesen dadurch, daß der Austrittsquerschnitt immer kleiner ist als der Eintrittsquerschnitt, was in dem Verhältnis der Volumenzunahme zur gleichzeitigen Geschwindigkeitszunahme bei der stattfindenden Expansion begründet ist. Ebenso können die günstigsten Zuleitungswinkel α = 15 bis 20 ° durchweg eingehalten werden, was wiederum eine Erhöhung des Gütegrades der Turbine bedingt. Da bei den in Betracht kommenden Umfangsgeschwindigkeiten Laufschaufeln von der Länge bis etwa 50 bis 100 mm anwendbar sind, je nachdem radiale oder achsiale Beaufschlagung vorliegt, so ist für ein und dasselbe Modell eine ganz vorzügliche Anpassungsfähigkeit für die verschiedensten Leistungen möglich, was wirtschaftlich ein erheblicher Vorteil ist. Das Laufrad ist auch fast vollkommen frei von Achsialschub, denn Druckdifferenzen sind nur in der Schaufelung selbst vorhanden:ίο less, because the one impeller in a space limited on all sides with low voltage rotates. The deflecting devices work under the most favorable conditions imaginable. After leaving the curb, the steam occurs at a very low speed (about 100 to 200 m), experiences only very moderate compression when deflected, and the higher speeds (on average 500 to 600 m) are only in the end of the exit part available after expansion. The deflecting devices in and of themselves are significantly smaller in spite of the higher machine performance than those of the turbine with speed graduation and differ from these in that the outlet cross-section is always smaller than the inlet cross-section, which is reflected in the ratio of the increase in volume to the simultaneous increase in speed with the expansion taking place is justified. Likewise, the most favorable lead angles α = 15 to 20 ° can be maintained throughout which in turn increases the quality of the turbine. Included the relevant circumferential speeds blades from the length to about 50 to 100 mm are applicable, depending on radial or axial loading is present, then one and the same model is a whole excellent adaptability for a wide variety of services possible, which is economical is a significant benefit. The impeller is also almost completely free of Axial thrust, because pressure differences are only present in the blades themselves:

Es ist ferner für die wiederholte Beaufschlagung und günstige Dampfführung von ausschlaggebender Bedeutung, daß sich minimalste Ausflußquerschnitte ergeben. Dieser Vorteil gestattet weiter bei gegebenem Durchmesser die Turbinenleistung ganz wesentlich zu vergrößern; andererseits werden die Schaufellängen erheblich herabgesetzt. Die Gesamtheit dieser Faktoren bedingt weiterhin die Lebensfähigkeit und Entwicklungsmöglichkeit derartiger Turbinen für kleinere und mittlere Leistung.It is also suitable for the repeated application and favorable steam management of It is crucial that the outflow cross-sections are as small as possible. This Advantage also allows the turbine power to be very substantial for a given diameter to enlarge; on the other hand, the blade lengths are considerably reduced. The totality these factors continue to determine the viability and development opportunity such turbines for small and medium power.

Bei weiterer Verminderung der Stufenzahl kommen natürlich für die wiederholte Beaufschlagung sogenannte Umlenkdüsen mit konischem Expansionsansatz in Betracht (Fig. 2), wobei dann die engste Stelle entweder mit der Kontraktionsstelle des umgelenkten Strahles zusammenfällt, oder zweckmäßiger in den bereits geradlinig verlaufenden Austrittsteil verlegt wird, damit an den Stellen höchster Dampfgeschwindigkeit, Schallgeschwindigkeit, keinerlei Störungen der Strahlentwicklung vorhanden sind.If the number of stages is further reduced, so-called deflecting nozzles with a conical expansion attachment come into consideration for repeated exposure (Fig. 2), with the narrowest point either coinciding with the point of contraction of the deflected jet or, more appropriately, relocated to the outlet part that is already straight, so that at the points of the highest steam speed, the speed of sound, there are no disturbances whatsoever in the development of the jet.

Endlich kann auch in der Laufschaufel mit Reaktionswirkung ■ gearbeitet werden, wobei dann eine weitere Verminderung der Stufenzahl bei Einhaltung der angegebenen Geschwindigkeitsgrenzen eintritt.Finally, it is also possible to work with a reaction effect in the rotor blade, with then a further reduction in the number of stages while adhering to the specified speed limits entry.

Als Vorstufe kann gegebenenfalls auch eine Turbine mit einmaliger Geschwindigkeitsstufung angewendet werden, um rasch in die Bereiche geringen Druckes zu gelangen, die Beaufschlagung der Turbine selbst kann radial und achsial erfolgen. Zusammenfassend ergibt sich somit die billigste und doch thermisch sehr günstige Turbine kleiner und mittlerer Leistung.A turbine with a single speed step can also be used as a preliminary stage be used to get quickly into the areas of low pressure, the application the turbine itself can be radial and axial. In summary it results thus the cheapest and yet thermally very favorable turbine of small and medium power.

Claims

Patent claim:

Multistage supersonic or overpressure turbine or combined pressure or Overpressure turbine without speed graduation for elastic propellants, thereby characterized in that when using Umlenkleitvorrichtungen the in and for itself known repeated application a blade ring takes place.

1 sheet of drawings.