DE564171C - Mehrstufige Brennkraftturbine - Google Patents

Mehrstufige Brennkraftturbine

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Publication number
DE564171C
DE564171C DEH114280D DEH0114280D DE564171C DE 564171 C DE564171 C DE 564171C DE H114280 D DEH114280 D DE H114280D DE H0114280 D DEH0114280 D DE H0114280D DE 564171 C DE564171 C DE 564171C
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DE
Germany
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turbine
pressure
internal combustion
stage
wheels
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Expired
Application number
DEH114280D
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English (en)
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E H HANS HOLZWARTH DR ING
Original Assignee
E H HANS HOLZWARTH DR ING
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Publication date
Application filed by E H HANS HOLZWARTH DR ING filed Critical E H HANS HOLZWARTH DR ING
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C5/00Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion
    • F02C5/12Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion the combustion chambers having inlet or outlet valves, e.g. Holzwarth gas-turbine plants

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

  • Mehrstufige Brennkraftturbine Im Patent 522 436 sind bereits mehrstufige Brennkraftturbinen vorgeschlagen worden, bei denen unter 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. Bei diesem Vorschlag hat man sich zur Verwendung von Curtisrädern, d. h. Rädern mit mehreren Geschwindigkeitsstufen, in den nachgeschalteten Stufen durch die Erwägung bestimmen lassen, daß in Druckstufen angeordnete einkränzige Räder zur Verarbeitung der hohen in Betracht kommenden Temperaturen nicht geeignet sind. Vorliegende Erfindung geht aber von der zusätzlichen Erkenntnis aus, daß die Wirkungsgraderhöhung durch Verwendung von derartigen Gleichdruckrädern so groß sein kann, daß sich die Erhöhung der Baukosten für diese Räder wirtschaftlich rechtfertigt; diese Überlegung gilt besonders für große Maschinen, bei denen sich der Wirtschaftlichkeitszuwachs durch Erhöhung des Wirkungsgrades infolge der absoluten großen Leistungshöhe erheblich auswirkt.
  • Gemäß vorliegender Erfindung wird daher vorgeschlagen, die zum Ausgleich des Drukkes der Verbrennungsgase und zur Beruhigung der Gaswirbel vorgesehenen Sammelräume zwischen die Stufen einer Verbundanordnung mit einer Curtisturbine in der ersten Stufe und einer mehrstufigen Gleichdruckturbine in den folgenden Stufen einzuschalten.
  • In dem Druckausgleichsbehälter vor der Dauerstromturbine lassen 'sich zwar die Druckschwankungen, welche von der vorgeschalteten Verpuffungsbrennkraftturbine ausgehen, bereits 'erheblich vermindern; bei wirtschaftlichen Abmessungen des Druckausgleichsbehälters lassen sie sich dagegen nicht ganz beseitigen. In weiterer Durchführung des Erfindungsgedankens werden daher auch zwischen den einkränzigen Gleichdruckrädern Ausgleichsbehälter angeordnet, in denen ein weiterer Ausgleich der Druckschwankungen stattfindet, so daß die späteren Stufen der Dauerstromturbine immer gleichmäßiger beaufschlagt werden. Diese Anordnung weitererDruckausgleichsbehälter ist jedoch lediglich ein Mittel zur Erhöhung des Wirkungsgrades während der grundsätzliche Erfolg schon dann eintritt, wenn lediglich vor der gesamten Dauerstromturbine Sammelräume angeordnet werden.
  • Räderturbinen mit Verbundanordnung eines Curtisrades in der ersten Stufe und nachgeschalteter Gleichdruckturbine mit mehreren Druckstufen sind im Dampfturbinenbau bekannt. Einer Übertragung dieser Anordnung auf dem Verpuffungsbrennkraftturbineiibau stellen sich Schwierigkeiten entgegen, die gemäß der Erfindung durch die Anordnung von Sammelräumen zwischen den einzelnen Stufen beseitigt werden sollen.
  • Diese Schwierigkeiten bestehen vor allem darin, daß die in gleichen Zeitabständen auftretenden Stöße auf die dünnwandigen und im Durchmesser großen Räder des Gleichdruckteiles in ihrer Stärke wechselnde Kräfte ausüben, die leicht zum Auftreten betriebsgefährlicher Flatterschwingungen führen können. Gerade die Räder des Gleichdruckteiles sind diesen Flatterschwingungen in hohem Maße unterworfen, weil sie im Gegensatz zu den meist gedrungen gehaltenen und kleine Durchmesser aufweisenden Curtisrädern dünnwandig und im Durchmesser groß sind. Eine zweite Schwierigkeit wird durch das Bestreben bedingt, mit möglichst niedrigen Schaufelhöhen auszukommen; entsprechend muß durch bestimmte Maßnahmen Sorge dafür getragen werden, daß der wirksame Beaufschlagungsbogen, wenigstens im Gleichdruckteil, möglichst groß wird. Schließlich ist die Möglichkeit vorzusehen, bei Teilbelastungen die Arbeit gerade von dem oder den Turbinenteilen leisten zu lassen, welche den günstigstenWirkungsgrad gewähren; entsprechend war die teilweise Beaufschlagbarkeit der Räder geringeren Durchmessers zu gewährleisten. Die Übernahme der aus dem Dampfturbinenbau bekannt gewordenen Verbundturbinenanordnung in den Brennkraftturbinenbau hätte keineLösung dieser Schwierigkeiten gebracht. Es bedurfte erst der eigen- und neuartigen Hinzunahme des neuen Merkmales der Anordnung von Sammelräumen zwischen der Curtisstufe und der ersten Gleichdruckstufe sowie zwischen den Gleichdruckstufen untereinander, um die an sich bekannte Turbinenbauart mit Erfolg auf das Brennkraftturbinenwesen übertragen zu können.
  • Sammelräume sind im Brennkraftturbinenbau an sich bereits vorgeschlagen worden, wenn es sich bei Turbinen, die keinen gesteuerten Auslaß der Brennkammer aufweisen, darum handelte, den sogenannten Auffüllverlust herabzusetzen, indem man den Gegendruck in der Kammer durch mehr oder weniger große Drosselung der Auslaßquerschnitte derselben künstlich erhöht.
  • Die Zeichnung zeigt eine Ausführung des Erfindungsgedankens am Beispiel einer im teilweisen Längsschnitt und teilweiser Seitenansicht dargestellten Scheibenradbrennkraftturbine mit einer zweistufigen Curtisturbine und einer dreistufigen Gleichdruckturbine in Verbundanordnung.
  • Sobald in den Verbrennungskammern der Turbine eine Verbrennüng stattgefunden hat, begufschlagen die Verbrennungsgase, nachdem ihnen der Weg eröffnet worden ist, über Übergangskanal a und Düse b die Curtisturbinenstufe der Brennkraftturbine, die beim Ausführungsbeispiel aus einem zweikränzigen Curtisrad c besteht; ihre Umlenkung erfahren die Feuergase in den Leitschaufeln d. Nachdem dieFeuergase in der Curtisturbine kräftig auf niedrige Temperaturen und Drucke entspannt worden sind, gelangen sie in den Sammelraum e, in dem Druckausgleich und Beruhigung der Gaswirbel eintritt. Im Dauerstrom strömen nunmehr die Feuergase über Düse i dem ersten Rad f der Gleichdruckrädergruppe f, g und h zu. Zwischen den Rädern f und g ist wieder ein Sammelraum k geschaltet, der in der gleichen Weise wie der vorgeschaltete Raum e bzw. wie der Raum L zwischen den Rädern g und h dem Druckausgleich und der Beruhigung der Gaswirbel dient. Über Düse en beaufschlagen die Feuergase das Gleichdruckrad g, während über Düse n das letzte Rad k der Gleichdruckrädergruppe beaufschlagt wird. Die Beaufschlagung selbst kann in bekannter Weise total oder, wie bei l', e' und k' ersichtlich, partiell erfolgen. Die bezüglich ihrer mechanischen Arbeitsfählgkeit abgearbeiteten Feuergase sammeln sich im Raum o und werden über Stutzenp der weiterenVerwendung zugeführt.
  • Wie die Zeichnung zeigt, ist der Durchinesser der Wellenstümpfe q1, q2 und q3 zwischen den einzelnen Scheibenrädern der verschiedenen Stufen 'auf ein Mehrfaches des durch das übertragende Drehmoment bedingten Durchmessers verstärkt worden, um das Auftreten von Dreh- und Biegungsschwingungen, die durch die ungleichartige Beanspruchung der Turbinenräder entstehen können, mit ihren nachteiligen Folgen für den Turbinenbetrieb auszuschließen. Labyrinthdichtungen r1, r2 und r3 dichten das Turbinengehäuse nach außen zu ab, während Labyrinthdichtungen r$ und r4 des Wellenstumpfes q1 bzw. q2. auf der durch die Anordnung der Sammelräume l bzw. k bedingten Entfernung der Gleichdruckräder lt und g bzw. g und f untereinander die Radgehäuse s und t der Gleichdruckstufen abdichten und Labyrinthdichtung rs des Wellenstumpfes q$ auf der durch die Anordnung des Sammelraumes e bedingten Entfernung des Curtisrades c vom ersten Gleichdruckrad f das Gehäuse u abdichtet. Im Turbinengehäuse selbst sind noch besondere Kühlräume w1, w2, Ws, w4, w5, w8, u."" w, und w8 vorgesehen, welche die aufgenommene Wärme an ein Kühlmittel, vorzugsweise Wasser oder Öl, übertragen. Durch die Anordnung der Kühlräume w1, w4, w8, WI und w9 wird eine nahezu vollkommene Kühlung der T urbinenradscheiben c, f, g und la erreicht. Die einzelnen Kühlräume können durch Stutzen untereinander in Verbindung stehen; so ist Kühlraum w$ mit w4 über Stutzen x verbunden worden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Mehrstufige Brennkraftturbine nach Patent 522 436, dadurch gekennzeichnet, daB die zum Ausgleich des Druckes der Verbrennungsgase und zur Beruhigung der Gaswirbel vorgesehenen Sammelräume zwischen die Stufen einer Verbundanordnung mit einer Curtisturbine in der ersten und einer mehrstufigen Gleich.druckturbine in den folgenden Stufen eingeschaltet sind.
DEH114280D 1927-12-10 1927-12-10 Mehrstufige Brennkraftturbine Expired DE564171C (de)

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DEH114280D DE564171C (de) 1927-12-10 1927-12-10 Mehrstufige Brennkraftturbine

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DEH114280D DE564171C (de) 1927-12-10 1927-12-10 Mehrstufige Brennkraftturbine

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DE564171C true DE564171C (de) 1932-11-14

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ID=7172017

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DEH114280D Expired DE564171C (de) 1927-12-10 1927-12-10 Mehrstufige Brennkraftturbine

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DE (1) DE564171C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2557198A (en) * 1947-05-21 1951-06-19 American Locomotive Co Gas turbine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2557198A (en) * 1947-05-21 1951-06-19 American Locomotive Co Gas turbine

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