DE518787C - Turbine zum Betrieb mit Wasserdampf oder anderen Treibmitteln von geringem Druck - Google Patents

Description

Dampf- oder Gasturbinen mit radialem Eintritt und axialem Austritt des Treibmittels sind bekannt.

Gegenstand der Erfindung ist eine Turbine dieser Art, die dazu bestimmt ist, die Energie von Treibmitteln auszunutzen, die unter besonders niedrigem Druck stehen, insbesondere aber die Energie von Wasserdampf, dessen Temperatur nur wenige Gradzehnte über der Temperatur des Kühlwassers für die Kondensation liegt. Es kommen hier Drücke von wenigen hundertstein bis zu einigen zehn Atmosphären in Frage. Bei diesen geringen Unterschieden zwisehen Frischdampf- und Kondensatordruck spielen die Strömungswiderstände bei der Zuleitung des Dampfes zu dem Leitapparat und bei der Ableitung des Abdampfes nach dem Kondensator eine entscheidende Rolle. Sie werden erfindungsgemäß dadurch ausgeschaltet oder doch auf das denkbar geringste Maß herabgesetzt, daß der zum Läufer konzentrisch angeordnete Leitschaufelkranz vom Verdampfungsraum umschlossen ist und der Kondensationsraum seitlich mit dem inneren Teil des Läufers in Verbindung steht, welcher dem freien Durchtritt des Dampfes nur geringen Widerstand entgegensetzt, weil die vorzugsweise aus leichten Stoffen gefertigten Schaufeln durch den Dampfweg nicht wesentlich verengende Stahlstangen an der Welle befestigt sind und in bestimmtem Abstand von dieser festgehalten werden, wobei die Stahlstangen gleichzeitig mindestens einen Teil der Fliehkräfte aufnehmen, während die Schaufeln voneinander durch Ketten in Abstand gehalten werden, die gegebenenfalls den Widerstand gegen die Fliehkräfte erhöhen.

Bei der Beurteilung der Vorteile, die diese Bauart der Turbine bietet, ist vor allem zu beachten, . daß es sich um Treibmittel von geringer Dichte, aber bedeutendem Volumen handelt. Diese Treibmittelmengen, z. B. Wasserdampf mengen, sind bei den niedrigen Drücken besonders groß, weil das je Kilowattstunde zu verwendende Dampfgewicht ungleich höher ist als bei den üblichen Dampfdrücken. Hierzu kommt noch der schlechte fhermodynamische Wirkungsgrad und das geringespezifische Gewicht des Dampfes, das als Erschwerung zu betrachten ist, weil die Entspannungsgeschwindigkeit dieses Dampfes nicht viel geringer ist als bei den üblichen Dampfturbinen. Geschwindigkeiten von 500, 600, ja 800 m in der Sekunde sind durchaus möglich und verursachen in Anbetracht der erforderlichen bedeutenden Abmessungen der Turbine außerordentliche Fliehkräfte, denen ebenfalls begegnet werden muß.

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Allen diesen Anforderungen wird die Turbine gemäß der Erfindung durch die bereits angegebene Ausführung gerecht.

Der Strömungswiderstand bei der Zu- und Ableitung des Dampfes ist auf das denkbar geringste Maß herabgesetzt, weil der Leitschaufelapparat der Turbine unmittelbar im Verdampfungsraum angeordnet ist, so daß besondere Zuleitungen vom Verdampfungsraum ίο zum Leitschaufelapparat überhaupt wegfallen. Auch der Strömungswiderstand beim Abströmen des von den Turbinenschaufeln kommenden Dampfes ist außerordentlich gering, weil das Turbineninnere mit dem Kondensator in unmittelbarer Verbindung steht, eine Verlängerung desselben bildet und außerdem entgegen den bisherigen Turbinenbauarten nicht von vollen Tragscheiben für die Turbinenschaufeln erfüllt ist, sondern Stahlstanao gen enthält, die an der Welle befestigt und kräftig genug sind, um die auftretenden Fliehkräfte aufnehmen zu können, dem Abströmen des Dampfes zum Kondensator jedoch keinen wesentlichen Widerstand entgegensetzen. Bei der Verwendung von Dampf als Treibmittel sind die Temperaturen, denen das Schaufelmaterial ausgesetzt ist, so niedrig und der auf die Schaufeln ausgeübte Druck so gering — zum Teil in der Größenordnung von Tausendsteln einer Atmosphäre —, daß die Schaufeln entweder aus Leichtmetallen oder gar aus organischen, natürlichen oder synthetischen Stoffen hergestellt -werden können. Dies erlaubt, die Verbindungsstangen der Schaufeln mit der Welle noch schwächer zu machen und verringert auch sonst die Wirkungen der Fliehkraft.

Eine Ausführungsform der Turbine gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

Abb. ι einen Teil eines Laufkranzes von vorn gesehen, teilweise im Schnitt,

Abb. 2 eine Draufsicht auf den Teil des Laufkranzes gemäß Abb. 1,

Abb. 3 eine schematische Ansicht des Leitschaufelapparats, des Läufers und der Welle der Turbine in der Achsenrichtung gesehen, Abb. 4 einen schematischen Schnitt durch die Turbine nach Abb. 3, senkrecht zur Achsenrichtung gesehen,

Abb. 5 die Verbindung der Turbine mit

Verdampfer und Kondensator zur Ijälfte (links) im Schnitt nach der Linie Y-Y' der Abb. 6, zur anderen Hälfte (rechts) im Schnitt nach der Linie Z-Z' der Abb. 6, Abb. 6 die Gesamtanordnung nach Abb, 5,

senkrecht zur Achsenrichtung gesehen, d.i.

im Schnitt nach der Linie X-X' der Abb, 5.

Die Gesamtanordnung der Turbine und ihre Verbindung mit dem Verdampfraum und dem Kondensator ergibt sich aus den Abb. 5 und 6, In einem gemeinsamen Gehäuse ist der Leitschaufelapparat D fest und die Turbinenwelle// drehbar angeordnet. Diese trägt ScheibenG, an denen durch Stangen/⁷ (siehe Abb. 3 und 4) die Lauf kränze .,4 befestigt sind. Warmes Wasser strömt im Sinne des eingezeichneten Pfeiles (links) nach dem Verdampfraum V, verdampft hier zum Teil und fließt im Sinne des entgegengesetzt gerichte- 7" ten Pfeiles wieder ab. Durch Heizung in dem Raum T kann die Verdampfung noch verstärkt werden. Der Dampf dringt unmittelbar zwischen den Leitschaufeln D hindurch, durchströmt den Schaufelkranz A, den er in Drehung versetzt, und gelangt danach, durch die Verbindungsstangen F nicht wesentlich behindert, nach den Kondensatorräumen ίζ, wo er in Berührung mit dem Kühlwasser kondensiert. Dieses strömt im Sinne der eingezeichneten Pfeile (Abb. 6) kalt nach dem Kondensatorraum K hin und erwärmt wieder ab. Die Kondensation kann durch Kühlung der Wändet/ noch verstärkt werden.

Die Laufkränze (Abb. 1 und 2) bestehen aus einer großen Anzahl von Schaufeln, die aus Aluminium oder auch aus Horn, Celluloid oder einem synthetischen organischen Produkt von geringem spezifischen Gewicht und hoher Zähigkeit gefertigt sind. Sie sind auf Stahlstangen B angeordnet und durch Stahlplatten C derart miteinander verbunden, daß eine Art Gliederkette entsteht. Die Platten B tragen je einen stangenförmigen Fortsatz F, die zur Befestigung mit den Scheiben G der Turbinenwelle H dienen.

Es sei bemerkt, daß man die Streben F auch verdoppeln und dann in zwei Reihen so anordnen kann, daß sie gegenüber der Radialrichtung nach zwei Seiten leicht geneigt sind. Auch können die Streben/⁷ zu einem Netz, z. B. von Rauten, ausgestaltet sein, sofern nur dafür Sorge getragen ist, daß der Strömungswiderstand, den diese Speichen oder Verstrebungen dem axial durchströmenden Abdampf entgegenstellen, nur gering bleibt. Da schließlich die Turbine auch umsteuerbar ist, so versteht es sich von selbst, daß sie auch zur Verwendung als Pumpe oder Ventilator in allen Fällen verwendet werden kann, wo es sich um große Mengen von Gasen oder Dämpfen unter sehr geringem Druck handelt,

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Turbine zum Betrieb mit Wasserdampf oder mit anderen Treibmitteln von geringem Druck mit radialem Eintritt des Dampfes in den Läufer und axialem Austritt des Dampfes, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Läufer konzentrisch angeordnete Leitschaufelkranz vom Verdampfungs-

   raum umschlossen ist und der Kondensationsraum seitlich, mit dem inneren Teil des Läufers in Verbindung steht, welcher dem freien Durchtritt des Dampfes nur geringen Widerstand entgegensetzt, weil die vorzugsweise aus leichten Stoffen gefertigten Schaufeln durch den Dampfweg nicht wesentlich verengende Stahlstangen an der Welle befestigt sind und in bestimmtem Abstand von dieser festgehalten werden, wobei die Stahlstangen, gleichzeitig mindestens einen Teil der Fliehkräfte aufnehmen, während die Schaufeln voneinander durch Ketten in Abstand gehalten werden, die gegebenenfalls den Widerstand gegen die Fliehkräfte erhöhen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen