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Dampf- oder Gasturbine. Die Erfindung bezieht sich auf Dampf- oder
Gasturbinen und in-,besondere auf deren Niedezdruckteil, welche bei großer Laufgeschwindigkeit
eine große Leistung bei wirksamer Ausnutzung der Energie des Niederdruckdampfes
ergeben sollen.
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Bekannt ist als Vorteil radialer Turbinen die Mögl chkeit, große Austrittsquerschnitte
bei kleinem Austrittswinkel zuerzielen. Bei Achsialt'urbinen wird aber diese Möglichkeit
durch die Schleuderbean-;pruchung der Schaufeln begrenzt. Um nun mit Rücksicht auf
diese Beschränkung der Schaufellänge einen ausreichenden Austrittsquerschnitt zu
bekommen, müßten die Schaufeln so bestellt werden, daß große Austrittswinkel entstehen,
wodurch derM'irkungsgrad der Nied,: rdruckschaufeln verringert wird. Vom praktischen
Standpunkt wiederum rietet der Bau von Radialturbinen in bezug auf Gestaltung und
Betrieb Schwierigkeiten.
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DieErfindung will nun dieVorzüge der Achsial-und Radialturbinen vereinigen.
Sie besteht darin ;--daß der Laufschaufelträger am Auslaßende kegelförmig so ausgeführt
wird, daß er die Richtung des hindurchgehenden Dampfes aus der achsialen in eine
im wesentlichen radiale umwandelt und der letzte Schaufelkranz den Dampf radial
austreten läßt. Der vom Laufschaufelträger und dem Gehäuse begrenzte Schaufelraum
ist vorteilhaft so gestaltet, daß die Strömungsrichtung des Dampfes allmählich aus
der achsialen in die radiale übergeführt wird. Die Schaufeln werden in diesem Teil
des Niederdruckendes so ausgeführt, daß ihre Eintrittskanten senkrecht zur Turbinenachse
und die Austrittskanten ganz oder nahezu senkrecht
auf dem Mantel
des kegeligenLaufschaufelträ =ers stehen.
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Die Zeichnung zeigt in Abb. i einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform
einer Turbine gemäß der Erfindung, in Abb. 2 einen Einzelschnitt, in Abb. 3 ein
Erläuterungsdiagramm und in Abb. 4 eine Außenansicht einer Turbine nach Abb. i in
verkleinertem Maßstabe.
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Die dargestellte Turbine besteht aus einem Läufer =o und einem Zylinder
oder Gehäuse =r, innerhalb deren die Leit- und Laufschaufelkränze angeordnet sind,
und zwar in einfm Hochdrucksatz 12 und in einem Niederdrucksatz 13. Ersterer enthält
eine Gleichdruckstufe 14 mit zweifacher Geschwindigkeit, an die sich Überdruckstufen
15, deren jede mit Leitkränzen 16 und Laufkränzen 17 versehen sind, anschließen.
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Der Niederdrucksatz 15, welcher gemäß der Erfindung ausgebildet ist,
besteht aus einem Leitschaufelkranz 18, auf den Schaufelkränze =g, 2o und 21 folgen,
wobei der Schaufelkranz 2o ein vom Gehäuse r i: getragener Leitschaufelkranz ist.
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Der Läufer 1o und das Gehäuse =i sind so geformt, daß sie einen divergierenden
zylindrischen Schaufelraum zwischen sich bilden, der im Querschnitt proportional
der Zunahme der expandierenden Dampfmenge wächst. Die einauder gegenüberliegenden
Flächen des Läufers ro und des Gehäuses 1i, welche den Querschnitt des Schaufelraumes
bestimmen, sind in der Längsrichtung nach außen allmählich radial gekrümmt, so daß
die Strömungsrichtung. des Dampfes entsprechend allmählich aus der acfsialen in
die radiale übergeleitet wird.
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Vom theoretischen Standpunkt würde es vorteilhaft erscheinen, die
Schaufeln in diesem Schaufelraum normal zur Mittellinie des Dampfstromes anzuordnen,
wie das Schema der Abb. 3 bei 22 zeigt. Dies würde aber unpraktisch sein. Infolgedessen
sind die Schaufeln 16 und 17, wie üblich, radial angeordnet, bis die Grenze der
Sicherheit gegen Beanspruchungen bezüglich der Schaufelhöhe der Laufschaufel 17
erreicht ist. Darauffolgend würden die Schaufeln noch länger werden müssfn. Es muß
daher Vorsorge getroffen werden, sie widerstandsfähiger zu machen. Infolgedessen
ist die Niederdruckstufe 13 mit den Schaufeln =g, 2o und 21 versehen, welche aber
nicht nur aus den angegebenen Gründen so gestaltet sind, sondern auch den gekrümmten,
nach außen sich erweiternden Schaufelraum auszufüllen haben.
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Die Laufschaufeln =g und 21 stehen mit ihren Austrittskanten
23 und 24 angenähert senkrecht auf dem Mantel des Schaufelträgers, wie aus
den Abb. i und 3 ersichtlich ist, weil diese Anordnung vom theoretischen Standpunkt
die bestmögliche ist, um den größten Nutzeffekt aus der Geschwindigkeit des Dampfes
zu ergeben. DieEinlaßkanten25und26derSchaufeln =g und 2i sind senkrecht zur Turb_nenachse.
Die Einlaßkanten 27 und Auslaßkanten 28 des Leitschaufelkranzes 20 liegen angenähert
parallel mit den Auslaßkanten 23 der Laufschaufeln =g und den Einlaßkanten 26 der
Laufschaufeln 21. Auf diese Weise untergreifen die Laufschaufeln die Leitschaufeln
nicht, so daß die ob, re Hälfte des Gehäuses =i leicht abgehoben werden kann.
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Der Querschnitt einer solchen Schaufel, beispielsweise einer Schaufel
ig, ist aus der Abb. 2 ersichtlich. An der Spitze hat die Schaufel einen halbmondförmigen
Querschnitt. Mit der Verbreiterung des Schaufelblattes bleibt die Krümmung an den
Kanten 23 und 25 dieselbe, während der dazwischenliegende Mittelteil 30
flach
wird.
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Die Schaufeln =g, 2o und 2i sind vorteilhaft mit einer Anzahl Führungsrippen
31 versehen, welche die Richtungsänderung der Dampfströmung aus der achsialen in
die radiale Richtung begünstigen und Wirbelverluste vermeiden. Der Dampf oder das
Gas wird zunächst durch die Schaufeln der Hochdruckstufe 12 gedehnt und seine Energie
ausgenutzt, worauf er aus dem Leitschaufelkranz 18 zwischen die Übcrdruckschau'eln
=g gelangt, welche, nachdem er an ihnen Arbeit geleistet hat, ihn zwischen die Leitschaufeln
2o austreten lassen, aus denen er in den letzten Laufschaufelkranz 21 tritt. Der
allmählich nach außen divergierende Schaufelraum bewirkt in Verbindung mit den Schaufeln
selbst eine Richtungsänderung des Dampfstromes in der Weise, daß trotz langer Überdruckkanten
für den Dampfaustritt doch die Austrittswinkel, wie dies für einen hoben Schaufelwirkungsgrad
wünschenswert ist. klein. werden. Da die Austrittskanten 23 und 24 senkrecht zur
Strömungsricbtung des Dampfes stehen, ergibt sich für den Rückdruck des ausströmenden
Dampfes der größtmögliche Nutzeffekt.