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Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von Mischungsturbinen mit Dampf
oder Druckluft. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betriebe von Mischungsturbinen
mit hoch überhitzten Dämpfen oder Druckluft und die zur Ausführung derselben dienenden
Einrichtungen. Bei dieser Turbine ist in bekannter Weise eine Hilfsflüssigkeit angewendet,
die in einem geschlossenen Kreislauf umgetrieben wird und zur Übertragung der Energie
von dem gasförmigen Treibmittel auf umlaufende Teile der Turbine dient. Der Kreislauf
in dem Turbinenlaufrad wird durch ein feststehendes Leitrad ergänzt, das den Rückdruck
der Flüssigkeit
aufnimmt und der Strömung eine bestimmte Richtung
gibt.
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Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht in dem besonderen Arbeitsgang,
bei dem die Hilfsflüssigkeit an der im umlaufenden Turbinenrad gelegenen Einführungsstelle
unter hohen Druck gesetzt und das Treibmittel dort mit ungefähr dem gleichen Druck
und annähernd derselben Strömungsgeschwindigkeit in die Hilfsflüssigkeit eingemischt
und in dieser verteilt wird, worauf das Gemisch aus Treibmittel und Hilfsflüssigkeit
in dem umlaufenden Turbinenrad, und zwar hauptsächlich in der Richtung gegen die
Achse, weiterströmt, wobei die Gase ihre Verdrängungs- und Expansionsarbeit an die
Flüssigkeit abgeben, ohne ihr jedoch. eine erhebliche Relativbeschleunigung zu erteilen,
während die Flüssigkeit ihrerseits treibend auf das Turbinenrad wirkt. Nach mehr
oder weniger vollständiger Abgabe der Energie werden die Gasblasen an anderer der
Achse nähergelegener Stelle aus der Flüssigkeit ausgemischt, die hierauf durch das
Leitrad unter Erteilung einer geeigneten Strömungsrichtung wieder unmittelbar in
das Laufrad eingeführt werden kann.
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Es sind Turbinen mit Hilfsflüssigkeit für gasförmige Treibmittel in
verschiedenartiger Ausführung vorgeschlagen worden, jedoch wird - das Treibmittel
stets benutzt, um die Hilfsflüssigkeit unter Beschleunigung durch die Kanäle des
Laufrades hindurchzutreiben, und zwar wird die Beschleunigung dadurch erzielt, daß
in feststehenden Teilen der Turbine das Treibmittel in die Hilfsflüssigkeit entweder
vor oder nach seiner Expansion eingemischt wird. In beiden Fällen wird die Energie
der hochgespannten Gase in Geschwindigkeit umgewandelt, die hierauf mit Hilfe der
Hilfsflüssigkeit im Turbinenrad wirkt. Diese Umwandlung der Energie ist stets mit
starker Reibung und Wirbelbildung, also mit erheblichen Verlusten, verbunden.
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Im Gegensatz hierzu wird gemäß der Erfindung die Erzeugung hoher Ausflußgeschwindigkeiten
vermieden, vielmehr wird die Verdrängungs- und Expansionsarbeit in günstiger Weise
auf das Laufrad dadurch übertragen, daß die Expansion des Gemisches aus Treibmittel
und Hilfsflüssigkeit im Laufrad selbst statt-. findet. Demzufolge ist es wichtig,
daß die Hilfsflüssigkeit an der Einmischungsstelle des Treibmittels unter hohem
Druck steht und die Expansion in der Strömungsrichtung der Flüssigkeit erfolgt.
Die vorteilhafteste Ausnutzung der Energie wird dann erhalten, wenn die Expansion
des Gemisches in dem schnellumlaufenden Laufrad von außen nach innenvorgenommen
wird, wobei die Strömung gegen die Achse gerichtet ist. Bei diesem Vorgang müssen
an jeder Stelle die im Laufrad auftretenden sehr hohen Zentrifugalkräfte überwunden
werden, wodurch gerade der Hauptteil der Arbeitsabgabe des Gemisches an den Läufer
vonstatten geht.
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Das neue Verfahren soll an Hand der schematischen Abb. =a erläutert
werden, welche einen durch die Achse gelegten Schnitt einer nach dem vorliegenden
Verfahren arbeitenden Luftturbine beispielsweise darstellt. i, 2, 3, 4 ist ein auf
der Welle 7 befestigter turbinenartiger Laufkörper, welcher einen festen Leitapparat
5, 6, der mit einem Gehäuse verbunden ist, umschließt. Lauf- und Leitkörper sind
mit turbinenartigen Kanälen versehen, welche beispielsweise in Abb. i einen enggeschlossenen,
nur aus Turbinenkanälen geformten, hohlringartigen Kreislauf bilden, in welchem
Hilfsflüssigkeit, z. B. Wasser, im Kreislauf über r, 2, 3, 4, 5, 6, i in der Pfeilrichtung
kreist. 8 bedeutet einen Zuführungskanal für die Druckluft, welche bei 3 in den
Strom der Hilfsflüssigkeit eingepreßt wird und sich in Form kleiner Blasen in derselben
verteilt.
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Zur weiteren Erläuterung des Verfahrens sei angenommen, Lauf- und
Leitkörper seien mit Wasser gefüllt und in schnelle Umdrehung versetzt worden, so
wird sich das `Wasser am äußeren Umfang bei 3 unter hohem Druck befinden, während
nach innen hin, d. h. sowohl nach i wie nach 4 zu, kleinerer Druck vorhanden ist.
Die im Betriebe im Sinne i, 2, 3, 4, 5, 6, i kreisende Wasserströmung führt die
bei 3 eingemischten Druckluftblasen aus der Zone hohen Druckes bei 3 nach den Zonen
kleineren Druckes bei 4, wobei starke Expansion und Volumenvergrößerung der Druckluft
eintritt. Infolgedessen kreist durch den Querschnitt 4 pro Sekunde ein viel größeres
Gesamtvolumen (Flüssigkeit -f- expandierte Druckluft) als wie bei 3 (Flüssigkeit
+ hochgespannteDruckluft), daher muß im allgemeinen die Strömungsgeschwindigkeit
von 3 nach 4 hin im Mittel zunehmen, d. h. die Geschwindigkeit bei 4 muß um so größer
werden, je mehr Druckluft bei 3 eingepreßt wird. Die Druckluftblasen nehmen an jeder
Stelle zwischen 3 und 4 den dort herrschenden Wasserdruck an und geben durch die
Vergrößerung ihres Volumens und durch den Druck, mit dem sie bei 3 in das Wasser
eingepreßt werden, an das Wasser Verdrängungs-und Expansionsarbeit ab. Diese Arbeit
kommt darin zum Vorschein, daß das Wasser in dem beschriebenen Sinne durch die Laufkanäle
und den Leitapparat getrieben wird. Das Wasser seinerseits nun .gibt, vornehmlich
auf dem Wege 3, 4, an den iurbinenlaufkörper und damit an die Welle 7 Arbeit ab.
Die Druckluftblasen werden, nachdem sie ihre Arbeit an das Wasser abgegeben, in
einer Zone kleinen Druckes nach der Mitte zu auf kleinerem Radius, z. B. bei 9,
ins Freie oder in eine weitere Druckluftturbine mit Niederdruck oder in eine sonstige
Vorrichtung ausgepufft. Die Zuführung der
Druckluft nach den Kanälen
8 hin kann in beliebiger Weise, z. B. durch Rohre konzentrisch zur Drehachse, durch
die hohle Achse u. dgl., an sich bekannte Einrichtungen, erfolgen.
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An Stelle von Druckluft kann in gewissen Fällen überhitzter Dampf
irgendeiner Flüssigkeit verwendet werden, wobei meistens als Hilfsflüssigkeit eine
solche mit wesentlich schlechterem Wärmeübergang als Wasser verwendet werden muß,
am besten mit einer mittleren Temperatur zwischen den Eintritts- und Austrittstemperatur
des Dampfes.
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Das Eigenartige des neuen Verfahrens besteht sonach darin, daß die
einem Turbinenlaufkörper mit konstanter Pressung zugeführte Druckluft in eine kontinuierlich
weiterströmende Hilfsflüssigkeit mit mäßiger Geschwindigkeit eingemischt, darauf
expandierend und arbeitsleistend von der Hilfsflüssigkeit durch die Kanäle des Laufkörpers
fortgetragen und dann ausgepufft wird. -Die Druckluft braucht keine hohe Geschwindigkeit
anzunehmen, wie sonst bei freier Expansion im gewöhnlichen Turbinenprozeß; vielmehr
wird sie dem Stiom der Hilfsflüssigkeit mit ungefähr gleicher Geschwindigkeit beigemengt.
Jede Injektorwirkung, jedes Beschweren eines Gasstrahles durch einzelne in den Gasstrahl
hineingemischte Flüssigkeitstropfen, wie für Dampfturbinen vorgeschlagen, wird vermi
eden. Di eMischungist vielmehr umgekehrt ; die Gase werden blasenförmig in die Hilfsflüssigkeit
eingemischt, welche mit einer gegenüber den üblichen Strahlgeschwindigkeiten von
Druckluft und Dampfturbinen ganz mäßigen Geschwindigkeiten kreist. Durch dieses
Verfahren wird es möglich, die Expansionskraft der Gase, selbst bei ioo Atm. Druck
mit verhältnismäßig geringen Umfangsgeschwindigkeiten (15o bis 16o m/sek.) in einem
einzigen Turbinenläufer auszunutzen. Von Wichtigkeit bezüglich Verringerung der
Verluste ist die Tatsache, daß der Prozeß des Einmischens der Druckluftblasen in
dem Turbinenläufer selbst vorgenommen wird.
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Infolge des eigenartigen Verfahrens werden die Abmessungen der zur
Verwirklichung desselben dienenden Turbine auch bei mäßigen Drehzahlen sehr klein;
durch die hohe Zentrifugalkraft der Flüssigkeit kann ein hoher Anfangsdruck der
Druckluft an der Einmischstelle bei mäßigen Umfangsgeschwindigkeiten aufrechterhalten
werden.
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Bei Verwendung überhitzter Dämpfe kann der Wärmeübergang von den Dampfblasen
auf die heiße Hilfsflüssigkeit deshalb sehr klein gehalten werden, weil die Expansion
von der Anfangstemperatur auf die. Temperatur der Flüssigkeit durch Steigerung der
Umlaufgeschwindigkeit der Hilfsflüssigkeit in außer-Qrdentli ch kurg eir Zeit vor
sich gehen kann. -Die Einrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens gemäß der Erfindung
besteht nach der schematischen Darstellung in Abb. 1b darin, daß die Hilfsflüssigkeit,
nachdem sie im Laufkörper 1, 2, 3, 4 unter dem Druck der eingepreßten Druckluft
Arbeit aufgenommen und an den Läufer abgegeben, sofort wieder einem Leitapparat
5, 6 zugeführt wird, der sie unmittelbar nach Erteilung einer geeigneten Strömungsrichtung
und -geschwindigkeit wieder in den Laufkörper zurückführt. Es ist sonach ein ganz
enggeschlossener Kreislauf 1, 2, 3, 4, 5, 6, I, der Alfsflüssigkeit in Form eines
Hohlringes oder Wirbelring es verwendet (Abb.ia und 1b). Dies bietet den Vorteil
der kleinsten Energieverluste und einer gedrungenen Bauart, ohne Zulauf- und Ablaufkrümmer
für den Hauptstrom der Flüssigkeit.
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Bei allzu starker Abkühlung der Hilfsflüssigkeit kann ein kleinerer
Teil derselben von dem Umlauf im Kreislaufe abgespalten und nach außen hin zwecks
Erwärmung durch irgendeine Wärmequelle geführt und durch eine Pumpe, einen Hochbehälter
oder durch die Saugwirkung der Kreislaufströmung -der Druckluftturbine selbst der
letzteren wieder zugeführt werden. Die Zuführung erfolgt am besten in der Nähe der
Welle durch den Leitapparat hindurch oder an irgendeiner anderen Stelle in den Leitapparat
hinein (Kanäle 30; 31, Abb: 1b). Als Auslaß für die nach außen abzuzweigende Flüssigkeitsmenge
dient am besten die Abdichtung bei 6, 1, aus der z. B. in den Ringkanal 29 ein gewisser
Bruchteil entlassen wird.
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Statt der einfachen ovalen Form des Kreislaufs Abb. ia und 1b kann
dieselbe auch nach Abb. 5 gewählt werden, wobei die Hilfsflüssigkeit durch einen
Eintrittskrümmer 15 von außen dem Leitapparat zugeführt wird, um darauf im rechten
Schenkel des Läufers nach außen, dann im linken Schenkel 3, 4 desselben samt der
eingemischten Preßluft nach innen und zuletzt durch den Auslaßkrümmer 16 nach außen
abzuströmen. Das Ausmischen der Luftblasen kann entweder nach der Mitte des Läufers
zu etwa in der Rundung bei io oder an irgendeiner Stelle der Ablaufleitung, etwa
im Krümmer 16 oder einem daran anschließenden Abscheidegefäß erfolgen.
15 und 16 können entweder durch ein Rohr unmittelbar verbunden oder an irgendwelche
Zu- und Ablaufleitungen, Pumpen, Turbinen oder sonstige Einrichtungen angeschlossen
sein. Es können auch nach Abb. 6 mehrere Leitapparate 21 und Laufkörper 2o hintereinander
(in Serie) von der Hilfsflüssigkeitdurchströmtwerden. DieFlüssigkeit kann dabei,
wie in Abb. 5 und 6 durch Krümmer ab- und zugeleitet werden oder sie kann, wie in
Abb. 7 _ angegeben, von einem Ende zum andern durch ein zur Achse konzentrisches
Rohr
28 zurückgeleitet werden, so d2B ein Hohlring von eingebuchteter Wellenform entsteht.
25 sind drei Leitapparate, 26, 26, 27 drei Laufkörper. Die Druckluftzuführungen
der letzteren sowie die Auslässe können parallel oder in Serie geschaltet sein.
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Es ist auch möglich, den gesamten Kreislauf der Hilfsflüssigkeit durch
eine auBerhalbliegende, auf 30, 31 (Abb. i b) wirkende Pumpe oder einen daran
angeschlossenen Hochbehälter o. dgl. unter erhöhten Druck zu setzen, z. B. um die
Druckluft am Auspuff, z. B. bei io (Abb. i b oder Abb.5), mit höherem Druck als
Atmosphärendruck für irgendwelchen Zweck zu entlassen, z. B. um damit noch eine
Niederdruckturbine gewöhnlicher trockener Bauart zu betreiben, die auf derselben
oder einer anderen Welle sitzen kann. Für das hohe Druckgebiet wird das oben beschriebene
nasse Arbeitsverfahren,- für das Niederdruckgebiet das gewöhnliche trockene Luftturbinenverfahren
verwendet. Die Niederdruckturbine kann nach einem der bekannten Dampfturbinensysteme
gebaut werden.
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Die Beschaufelung des Leitapparates und des Läufers kann in irgendeiner
Weise nach den allgemeinen Regeln der Turbinenkonstruktion angeordnet sein; ein
Beispiel ist in Abb. 2 oben rechts für den auswärts führenden Schenkel i, 2, oben
links für den einwärts führenden Schenkel 3, 4, unten für den Leitapparat gegeben;
alle Bilder sind dabei von links nach rechts von Abb. i 'a gesehen. Die Pfeile mit
Ring bedeuten den Strömungssinn der Hilfsflüssigkeit, die Federpfeile den Drehsinn
des Läufers.
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Abb. 3 zeigt die Kanalstrecken 2, 3 von außen gesehen, während oben
Mitte Abb. 2 ein Schnitt a-b durch einige Kanäle der Abb. 3 gelegt ist. Selbstverständlich
geben Abb. 2 und 3 nur Beispiele möglicher Beschaufelungen ; die Kanäle können auch
umgekehrt gekrümmt oder mehr gerade sein, je nach dem besonderen Zweck.
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Die Zuführung und Einmischung der Prellluft bei 3 in die Hilfsflüssigkeit
kann durch einzelne kleinere, an den Flüssigkeitskanälen bei 3 angebaute Kammern
8 erfolgen oder durch eine dort liegende ringsum laufende gemeinsame Ringkammer,
aus der die Kanäle 3, 4 durch geeignete Öffnungen gespeist werden, die evtl. mit
rohrartigen oder tüllenartigen Fortsätzen versehen sein können, um ein leichteres
Einmischen der Luftblasen in die Strömung zu erreichen.
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Die Durchbildung des Turbinenläufers kann als von außen glatter Hohlgußkörper
geschehen, mit cingegossencn Kanälen, oder es werden an einem mittleren Körper die
äußeren bogenrohrartigen Kanäle einzeln angesetzt, z. B. mit Schrauben oder Keilvcrb:ndungen;
und zwar einzeln, zu zweien oder mehreren. Zur Einschränkung der Ventilationswirkung
kann um die Rohre ein glatter Schutzrrr-antca mit ringsum laufendem Auspuffschlitz
gelegt werden.
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Der Querschnitt der einzelnen Kanäle kann viereckig, rund oder oval
oder in einzelne kleine Teilkanäle, ähnlich einem Rohrbündel, zerlegt sein (Abb.
io).
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Erfolgt der Auspuff am inneren Mantel des Hohlringes, wie bei io (Abb.
i), so kann die Abluft zweckmäßig durch Löcher oder Schlitze zwischen den einzelnen
Kanälen der Hilfsflüssigkeit abgeführt werden.
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Der Zweck der beschriebenen Unterteilung der Kanäle durch einzelne
Zwischenwände in kleinere röhrenartige oder rohrbündelartige Kanäle kann entweder
darin bestehen; die Abmessungen der Teilkanäle so klein zu machen, daß die einzelnen
Luftblasen den Teilquerschnitt voll ausfüllen, unter Bildung einzelner zwischenliegender
Wasserpfropfen oder Wasserkolben, oder darin, daß der mit der tangentialen Arbeitsabgabe
an die Kanäle - immer verbundene Druckunterschied der Flüssigkeit zwischen der voraneilenden
und der nacheilenden Seitenwand der Teilkanäle durch Unterteilung möglichst klein
gemacht wird. Am Auspuff, z. B. in der Nähe von io (Abb. i), kann ein mit dem Laufkörper
oder Leitapparat verbundener schirmartiger Fänger in Form eines Rotationskörpers
angebracht sein, um das beim Auspuff de-Luftblasen mitgespritzte `Wasser abzufangen
und irgendwo dem Läufer oder dem Leitapparat wieder zuzuführen.
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Statt daß die Druckluft nach ihrer Arbeitsleistung nach der Innenseite
des Hohlringes, wie bei io (Abb. i a), oder nach der Außenseite des Laufkörpers,
wie bei io (Abb. 5), ausgepufft wird, kann dieselbe auch, wie Abb. ii zeigt, nach
der Achse zu geleitet werden. Die Gase können nämlich durch genügend starke Drehung
der von 4 austretenden Hilfsflüssigkeit nach der Stelle kleinsten Druckes, d. h.
nach der Mitte gedrängt und entweder durch Bohrungen 32 im Laufkörper oder durch
eine zentrale Öffnung des Leitapparates 33 oder durch 32 und 33 gleichzeitig ins
Freie oder sonstwohin ausgepufft werden. Hierzu ist nur erforderlich, durch ge,-ignete
Formgebung der Laufkörperschaufeln bei 4 eine genügend starke Drehung der dort austretenden
Flüssigkeit zu erzielen.
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Statt im oder unmittelbar am Laufkörper das Ausmischen der Auspuffgase
aus der Hilfsflüssigkeit vorzunehmen, kann das Ausmischen bei Anordnung mit Zu-
und Ablaufkrümmern, wie Abb. 5 und 6, auch im Krümmer 15, 16 oder in den daranschließenden
Rohrleitungen o. dgl. oder in besonderen AbscheidegefäBen erfolgen. Das hier verwendete
Verfahren zum Ein- und Ausmischen der Luftblasen gründet sich auf die Tatsache,
daß solche in irgendeiner Flüssigkeit immer nach der Stelle kleinsten Druckes in
dem benachbarten Bezirk gedrängt werden.
Diese Stellen kleinsten
Druckes liegen nach den Krümmungsmittelpunkten der Meridianschnitte (Abb. 1b, 5,
7 usw.) hin oder sie liegen bei manchen Schaufelformen nach der Mitte des betreffenden
Rotationskörpers zu, wie in Abb.ii, ganz ähnlich wie bei den Wasserwirbeln, die
in ihr Zentrum hinein von außen Luft ansaugen. Bei den arbeitgebenden Strömungen
von 3 nach 4 in Abb. 2 liegen die Stellen kleineren Druckes in der Umfangsrichtung
an der nacheilenden Seite der Kanäle, also bei c, c. Das Ein- und Ausmischen kann
durch Anordnung geeigneter Vorsprünge, Ansatzröhren u. dgl. außerdem noch unterstützt
werden, desgleichen durch geeignete Hohlräume.
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Am Leitapparat 5, 6 oder am Laufkörper können Einrichtungen zur Verringerung
oder Aufhebung des Achsialdruckes in ähnlicher Weise wie bei Zentrifugalpumpen,
Wasser-oder Dampfturbinen vorgesehen sein.
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Statt daß die Druckluft vollkommen gleichförmig der Hilfsflüssigkeit
bei 3 zugemischt wird, kann dies, gemäß vorliegender Erfindung in gewissem Rhythmus
stoßweise geschehen, so daß die Blasen absatzweise, mit etwaigen kleinen Zwischenpausen
eingemischt werden. Hierzu wird der Druck derselben vor dem Einmischen rhythmisch
verändert, durch außerhalb der Luftturbine liegende Vorrichtungen oder solche in
der Luftturbine selbst, z. B. durch Erregung von Resonanzschwingungen, ähnlich wie
bei singendenFlammen, Pfeifen und anderen auf der Elastizität von Gasen beruhenden
Einrichtungen.
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Solche Schwingungen können auch für den Austritt der Luft künstlich
erregt werden, z. B. indem der Druck in der Auspuffkammer in bestimmtem Rhythmus
verändert, z. B. abgedrosselt wird, etwa im Takte der Schaufelzahlen oder eines
Vielfachen davon. Der Zweck solcher Schwingungen kann z. B. sein, Luftblasen in
bestimmter Anzahl und Größe herzustellen.
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Als Hilfsflüssigkeit kommen solche mit hohem spezifischen Gewicht,
möglichst geringer Wärmeaufnahme und geringster innerer Reibung in Betracht. Ganz
hohe Drücke kann man besonders mit organischen Flüssigkeiten, wie Tetrabromazetylen
oder mit Quecksilber bewältigen. Bei Verwendung von überhitzten Dämpfen als Treibmittel
kommen Flüssigkeiten geringsten Wärmeüberganges und lohen Siedepunktes in Betracht.
Dabei ist es zweckmäßig, die Flüssigkeit in möglichst heißem Zustand zu verwenden,
allenfalls in einer außerhalb liegenden Wärmequelle so hoch anzuwärmen, daß ein
möglichst kleiner oder kein Wärmeübergang von den Dampfblasen auf die Flüssigkeit
erfolgt, unter Umständen sogar der umgekehrte Wärmeübergang von der Flüssigkeit
auf die Dampfblasen eintritt. Der letztere ist in vielen Fällen verhältnismäßig
gering, so daß durch die Hilfswärmequelle für die Hilfsflüssigkeit nur verhältnismäßig
wenig Wärme zugeführt zu werden braucht. Etwa verdampfende Hilfsflüssigkeit kann
durch geeignete Kondensationsvorrichtungen aus den Auspuffgasen wiedergewonnen werden;
verlorene Hilfsflüssigkeit muß ständig erneuert und durch Öffnungen im Leit- oder
Laufkörper wieder zugeführt werden.
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Eigenartig ist auch das Anlaßverfahren für die neue Druckluftturbine.
Entweder wird durch Einlassen von Druckluft mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit
im Sinn einer Bewegung i, 2, 3, 4, 5, 6, i (Abb. z a) ein anfänglicher Umlauf der
vorher eingefüllten Hilfsflüssigkeit hergestellt, worauf sich durch die Flüssigkeitsströmung
der Laufkörper langsam in Bewegung setzt und die Druckluft allmählich in normaler
Weise, d. h. durch die Zuführungsrohre 8 eingelassen wird, während das erste Einlassen
derselben, zum Herstellen des anfänglichen Umlaufs, beispielsweise durch Öffnungen
in den Schaufeln des Leitapparates evtl. durch Schlitze in deren Austrittskanten
geschehen kann (12-r4, Abb. q.).
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Oder es wird der erste Umlauf der Hilfsflüssigkeit dadurch eingeleitet,
daß dieselbe durch eine äußere Kraftquelle, eine Hilfsanlaßmaschine, einen Hochbehälter
o. dgl. mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit in der Richtung 5-6 in den Leitungsapparat
eingelassen wird, um durch eine Art Turbinenwirkung den Laufkörper in Bewegung zu
setzen (ähnlich 12-r4, Abb. 4).
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Zum Anlassen kann ferner der Laufkörper durch eine äußere Kraftquelle
unter gleichzeitiger Zuführung von Druckluft in den Schenkel 3, 4 in Drehung versetzt-
werden, worauf er nach Steigerung der Luftzufuhr von selbst weiter läuft.
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Statt dessen kann auch der Leitapparat nach Füllung des Kreislaufs
mit Flüssigkeit von außen in Drehung versetzt werden, der dann als Pumpe wirkt und
den anfänglichen Umlauf erregt.
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An dem festen Leitapparat insbesondere an dessen Übergang nach dem
Laufkörper hin bei 6-i, können geeignete Regelungsvorrichtungen, insbesondere drehbare
Schaufeln o. dgl. oder achsial oder tangential zu verstellende Ringschieber (Ringschützen)
oder Gitterschieber u. dgl. angeordnet sein, um irgendeine Regelung der Strömungsgeschwindigkeit,
des Druckes, der Liefermenge, der Turbinenleistung oder der Drehzahl vorzunehmen.
Diese Regelungsvorrichtungen können auch an anderer Stelle eingebaut sein, etwa
an der Übergangsstelle vom Laufkörper zum Leitapparat bei 4, 5. Eine Regelung kann
auch für sich allein oder mit den eben genannten Maßnahmen zusammen
durch
einfache Drosselung oder Druckerhöhung der zugeführten Druckluft bzw. des Dampfes
geschehen.
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An Stellen des Kreislaufs, wo eine gegenseitig Einwirkung in der Umfangsrichtung
zwischen der Flüssigkeit und den bewegten oder stillstehenden Organen, abgesehen
von der Führung in den anderen Richtungen, nicht auftritt, können Schaufeln oder
Zwischenwände wegbleiben, doch muß an diesen Stellen der Körper im übrigen geschlossen
sein.
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Es ist nicht erforderlich, daß der bisher als Leitapparat bezeichnete
Teil stillsteht, derselbe kann auch z. B. irgendeine Drehung mit größerer oder kleinerer
Geschwindigkeit entgegengesetzt der des Laufkörpers haben. In diesem Fall der »gegenläufigen
Druckluftturbine« nimmt alsdann auch der bisher als Leitapparat bezeichnete Teil
5, 6 Arbeit auf, so daß er eine Welle und z. B. einen Propeller o..dgl. antreiben
kann. Die beiden entgegengesetzt laufenden Teile können dabei entweder fliegend
auf ihren zugehörigen Wellen aufgesetzt sein oder diese Wellen können ineinandergesteckt
sein. Eine solche Anordnung käme z. B. zum Antrieb der gegenläufigen Schrauben von
Torpedos in Betracht.
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Die Preßluft kann auch in bekannter Weise vor ihrem Eintritt in die
Turbine vorgewärmt werden. Statt dessen kann hier die Einrichtung so getroffen werden,
daß die Preßluft durch die mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung entsprechend erhitzte
Hilfsflüssigkeit selbst erwärmt wird, was innerhalb oder außerhalb der Druckluftturbine
geschehen kann. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, daß die Vorwärmeeinrichtung,
welche von Flüssigkeit, statt von Luft durchflossen wird, eine sehr viel kleinere
Oberfläche erhält.
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Statt daß Preßluft allein zugeführt wird, kann auch Gas oder Luft
getrennt oder gemischt in komprimiertem Zustand zugeführt und vor dem Eintritt in
die strömende Hilfsflüssigkeit bei 3 duich eine geeignete Verbrennungskammer verbrannt
und damit hoch erhitzt werden. Entsprechend der Volumenzunahme der Gase wird dabei
während ihrer Expansion entsprechend mehr Arbeit an die Hilfsflüssigkeit abgegeben.
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Die Vorrichtungen nach Abb. zb und 2 sowie 7 mit Hohlringströmung
können auch in umgekehrter Weise zum Komprimieren von Gasen verwendet werden, wenn
der Umlaufsinn der Hilfsflüssigkeit umgekehrt, d. h. im Umlaufssinn 6, 5, 4, 3,
2, r, 6, gewählt, das zu verdichtende Gas bei 6, 5 oder. 4 oder zo in den Flüssigkeitsstrom
eingeführt und auf größerem Radius, z. B. bei 3, ausgestoßen und durch das Rohr
8 oder sonstwie nach außen geleitet wird. Selbstverständlich muß alsdann der Laufkörper
i, 2, 3, 4 bzw. dessen Welle 7 durch eine äußere Kraftquelle angetrieben werden.
Die Einrichtung kann auch so" getroffen werden, daß der eine Schenkel des Laufkörpers
3, 4 in der früher beschriebenen Weise als Druckluft- oder Dampfturbine arbeitet,
während der andere Schenkel z, 2 als Kompressor für ein anderes luft- oder dampfförmiges
Medium mit gleichem oder mit einem anderen (größeren oder - kleineren) Förderdruck
benutzt wird. Die Drücke können je nach den Kanalformen und den Radien der Stelle
2 und 3 für die Ein-bzw. Ausmischung verschieden gewählt werden. Durch die beschriebene
Kreislaufströmung ergibt sich bei der letzteren Einrichtung eine innige organische
Vereinigung von Turbine und Verdichter, .demgemäß ein gesteigerter mechanischer
Nutzeffekt.