IVfehrstufige Brennkraftturbine Vorliegende Erfindung bezieht sich
auf mehrstufige Brennkraftturbinen und besteht darin, daß bei Verbundanordnung von
in an sich bekannter Weise in Druckstufen geschalteten Curtisrädern, deren erste
Stufe absatzweise über gesteuerte Düsenventile beaufschlagt wird, zwischen den einzelnen
Stufen Sammelräume vorgesehen sind, die zum Ausgleich des Druckes der Verbrennungsgase
und zur Beruhigung der Gaswirbel dienen, wobei der Druck in den Sammelräumen unabhängig
vom Ladedruck durch die anteilmäßigen Leistungen der einzelnen Turbinenstufen bestimmt
ist. Während der Betrieb von Verbundturbinen mit in Druckstufen geschalteten Curtisrädern
in der Dampftechnik nicht die geringsten Schwierigkeiten macht, treten diese auf,
wenn die bekannte Turbinenbauart als Brennkraftturbine betrieben werden soll, deren
erste Stufe aus anderen Gründen absatzweise beaufschlagt wird. Durch diese absatzweise
Beaufschlagung werden auf das Laufrad pulsierende Kräfte ausgeübt, die bei Anordnung
mehrerer Laufräder auf ein und derselben Welle, wie sie bei der Verbundanordnung
der in Druckstufen geschalteten Curtisräder erforderlich werden, dadurch, daß sie
auf die Laufräder nicht synchron zur Wirkung kommen, zum Auftreten von Drehschwingungen
der Laufradwelle und von Flatterschwingungen der Laufräder selbst führen. Durch
die Erfindung sollen diese Schwierigkeiten bei den der ersten Stufe nachgeschalteten
Laufrädern dadurch beseitigt werden, -daß zwischen den einzelnen Stufen einer derartigen
Turbine Sammelräume vorgesehen werden, die zum Ausgleich des Druckes der Verbrennungsgase
und zur Beruhigung der Gegenwirbel dienen. Während auf die erste Stufe nach wie
vor pulsierende Kräfte ausgeübt werden, werden nunmehr die nachgeschalteten Stufen
im Dauerstrom beaufschlagt, der keinerlei pulsierende Kraftwirkungen mehr ausübt,
so daß die betriebsgefährlichen Schwingungserscheinungen bei diesen Stufen beseitigt
sind. Außerdem ergibt sich der große Vorteil, daß sich durch die Beaufschlagung
sämtlicher nachgeschalteten Stufen im Gleichstrom ein stetig gleichbleibender Wirkungsgrad
derselben ergibt, der auch seiner absoluten Höhe nach größer ist wie der von absatzweise
beaufschlagten Stufen. Der wirksame Beaufschlagungsbogen der nachgeschalteten Stufen
kann , ebenfalls infolge des im Gleichstrom strömenden Treibmittels vergrößert werden,
so daß durch die Erfindung nicht nur die Verwendung der an sich bekannten Turbinenbauart
in der Brennkrafttechnik ermöglicht, sondern gleichzeitig der Wirkungsgrad derartiger
Brennkraftturbinen sehr hoch wird.IVMulti-stage internal combustion turbine The present invention relates
on multi-stage internal combustion turbines and consists in the fact that in the case of a composite arrangement of
Curtis wheels connected in a known manner in pressure stages, the first of which
Stage is applied intermittently via controlled nozzle valves between the individual
Stages collecting chambers are provided to equalize the pressure of the combustion gases
and serve to calm the gas vortices, the pressure in the plenum spaces being independent
determined by the boost pressure through the proportional performance of the individual turbine stages
is. During the operation of compound turbines with Curtis wheels switched in pressure stages
does not cause the slightest difficulty in steam technology, they do occur,
if the known turbine type is to be operated as an internal combustion turbine, whose
the first stage is charged in sections for other reasons. Through this in paragraphs
Impingement, pulsating forces are exerted on the impeller, which when arranged
several impellers on one and the same shaft, as in the compound arrangement
of the Curtis wheels switched in pressure stages are required by the fact that they
do not act synchronously on the impellers, the occurrence of torsional vibrations
the impeller shaft and flutter vibrations of the impellers themselves. By
the invention is intended to address these difficulties in those downstream of the first stage
Impellers are thereby eliminated -that between the individual stages of such a
Turbine plenums are provided to balance the pressure of the combustion gases
and serve to calm the counter-eddies. While on the first stage after how
before pulsating forces are exerted, the downstream stages are now
applied in a continuous current, which no longer exerts any pulsating force effects,
so that the operationally dangerous vibration phenomena are eliminated at these stages
are. In addition, there is the great advantage that the application
All downstream stages in direct current have a constant level of efficiency
the same results, which is also in its absolute height greater than that of paragraph-wise
applied levels. The effective allocation form of the downstream stages
can also be increased as a result of the propellant flowing in the same current,
so that by the invention not only the use of the turbine type known per se
in internal combustion technology, but at the same time the efficiency of such
Internal combustion turbines is very high.
Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, zwischen zwei Laufrädern einer
Brennkraftturbine eine Zwischenkammer anzuordnen, um einen einheitlichen Druck in
derselben zu erhalten. Dieser Zwischendruck mußte jedoch, was durch Düsenregulierung
des zweiten Laufrades erreicht wurde, möglichst
genau mit dem Druck
des zu verbrennenden Gemisches übereinstimmen, um den sogenannten Auffüllverlust
zu vermeiden. Bei der Erfindung fehlt diese Bindung völlig, und der Gegendruck der
Verpuffungsbrennkraftturbine ist unabhängig vom Ladedruck-Die Zeichnung zeigt eine
Ausführung des Erfindungsgedankens am Beispiel einer im teilweisen Längsschnitt
und teilweiser Seitenansicht dargestellten zweistufigen Brennkraftturbine.It has already been proposed, one between two running wheels
Internal combustion turbine to arrange an intermediate chamber in order to achieve a uniform pressure in
to get the same. This intermediate pressure, however, had to be achieved by means of nozzle regulation
of the second impeller has been reached, if possible
exactly with the pressure
of the mixture to be burned correspond to the so-called replenishment loss
to avoid. In the invention, this bond is completely absent, and the back pressure of the
Deflagration combustion engine is independent of the boost pressure - the drawing shows a
Execution of the inventive concept using the example of a partial longitudinal section
and partial side view shown two-stage internal combustion turbine.
Nachdem beispielsweise in der Kammer a, der Verbrennungskammern a
eine Verbrennung stattgefunden hat, beaufschlagen die entstandenen Verbrennungsgase,
nachdem ihnen der Weg über das Düsenventil. bi eröffnet worden ist, über Übergangskrümmer
cl und Düse dl das zweikränzige Hochdruckcurtisrad e, wobei die Verbrennungsgase
in den Leitschaufeln f ihre Umlenkung erfahren. Nachdem die Verbrennungsgase in
dieser Hochdruckstufe der Brennkraftturbine Arbeit geleistet haben, gelangen sie
in den ringförmigen Sammelraum g, in dem Druckausgleich und Beruhigung der Gaswirbel
eintritt. Über übergangskanallt und Düsei beaufschlagen nunmehr die Verbrennungsgase
im Dauerstrom das Curtisrad k der zweiten Stufe, das ebenfalls wieder zweikränzig
ausgebildet ist; ihre Umlenkung erfahren die Verbrennungsgase dabei in den Leitschaufeln
1. Die bezüglich ihrer mechanischen Arbeitsfähigkeit völlig abgearbeiteten Verbrennungsgase
sammeln sich im ringförmigen Raum ttz und werden über Stutzen n aus der Turbine
zur weiteren Verwendung entlassen.After, for example, combustion has taken place in chamber a, the combustion chambers a, the resulting combustion gases act upon them after they have passed through the nozzle valve. bi has been opened, via the transition elbow cl and nozzle dl the two-ring high pressure curtain wheel e, whereby the combustion gases experience their deflection in the guide vanes f. After the combustion gases have done work in this high pressure stage of the internal combustion turbine, they reach the annular collecting space g, in which pressure equalization and calming of the gas vortices occur. Via the transition channel and nozzle, the combustion gases now act in a continuous flow on the Curtis wheel k of the second stage, which is also designed with two rings again; The combustion gases are deflected in the guide vanes 1. The combustion gases that have been completely processed with regard to their mechanical working capacity collect in the annular space ttz and are released from the turbine via nozzles n for further use.
Wie die Zeichnung zeigt, ist der Durchmesser des Wellenstumpfes o
zwischen den beiden Curtisrädern e und k bis nahezu auf die Hälfte des Durchmessers
der Curtisräder e bzw. k verstärkt worden und beträgt mithin ein Vielfaches des
Durchmessers, den das zu übertragende Drehmoment bedingen würde. Auf diese Weise
wird jede Möglichkeit des Auftretens von Dreh- und Biegungsschwingungen verhindert,
die bekanntlich unruhigen Lauf des Turbinenlaufkörpers, Erhöhung der Spaltverluste
und andere Nachteile hervorrufen. Labyrinthdichtungen p1, p2, p3; p, dichten das
Curtisradgehäuse nach außen zu ab, während die Labyrinthdichtung p, des Wellenstumpfes
o auf der durch die Anordnung des Sammelraumes g bedingten Entfernung der Curtisräder
e und k untereinander die Curtisgehäuse q und r der beiden Druckstufen
untereinander abdichtet. Im Turbinengehäuse selbst sind noch besondere Kühlräume
s, t, u, 'v, w, i, y und z vor-
gesehen, welche die aufgenommene
Wärme an ein Kühlmittel, vorzugsweise Wasser oder öl, abgeben. Durch die Anordnung
der Kühlräume s, zo und x wird eine nahezu vollkommene Kühlung der Turbinenradscheiben
e und k erreicht. Durch Verbindungsstutzen können die einzelnen Kühlräume untereinander
verbunden sein. So verbindet Stutzen v, den Kühlraum v mit dem Kühlraum w.As the drawing shows, the diameter of the stub shaft o between the two Curtis wheels e and k has been increased to almost half the diameter of the Curtis wheels e and k and is therefore a multiple of the diameter that the torque to be transmitted would require. In this way, any possibility of the occurrence of torsional and bending vibrations, which is known to cause uneven running of the turbine running body, increase in gap losses and other disadvantages, is prevented. Labyrinth seals p1, p2, p3; p, seal the Curtis wheel housing from the outside, while the labyrinth seal p, of the stub shaft o seals the Curtis housing q and r of the two pressure levels from one another at the distance between the Curtis wheels e and k caused by the arrangement of the collecting space g. In the turbine housing itself, special cooling spaces s, t, u, v, w, i, y and z are also provided, which give off the absorbed heat to a coolant, preferably water or oil. The arrangement of the cooling spaces s, zo and x results in an almost complete cooling of the turbine wheel disks e and k. The individual cold rooms can be connected to one another by connecting pieces. Thus, connector v connects the cooling space v with the cooling space w.