DE608963C - Umkehrstueck fuer Turbinen mit Geschwindigkeitsabstufung - Google Patents

Description

Es ist bekannt, bei Turbinen für elastische Treibmittel, insbesondere Dampfturbinen, die nur mit einem Laufkranz ausgestattet sind, eine Geschwindigkeitsabstufung dadurch vorzunehmen, daß man das aus den Laufschaufeln austretende Treibmittel mittels eines Umkehrstückes auffängt und wieder dem gleichen Laufkranz zuführt; dieser Vorgang läßt sich auch mehrere Male wiederholen. Im allgemeinen weisen derartige Turbinen gegenüber der Geschwindigkeitsabstufung mit mehreren Laufkränzen (Curtisrädern) einen schlechteren Wirkungsgrad auf. Es liegt dies vor allem daran, daß ζ. B. beim zweikränzigen Curtisrad der zweite Laufkranz mit einer erheblich größeren Schaufelhöhe ausgeführt wird als der erste, da die Relativgeschwindigkeit des Treibmittels im zweiten Laufkranz kleiner als im ersten ist. Eine solche Anpassung der Laufschaufeln an die Re-

ao lativgeschwindigkeit ist bei der Geschwindigkeitsabstufung mit nur einem Laufkranz nicht möglich. Man hat in diesem Falle den Durchströmquerschnitt des Umkehrkanals, senkrecht zur Strömungsrichtung gemessen, meist nahezu unverändert gehalten; mitunter hat man ihn auch gegen das Austrittende zu etwas erweitert. Trotzdem sind die Strömungsverhältnisse im Umkehrstück bei den bekannten Bauarten recht ungünstig, wie aus Messungen an Umkehrschaufeln hervorgeht. Besonders stellt das Wiedereinströmen in das Laufrad lediglich eine Teillösung dar, die der verminderten Relativgeschwindigkeit nicht genügend angepaßt ist.

Gemäß der Erfindung ist dagegen der Beaufschlagungsgrad an der Austrittseite des Kanals wesentlich größer als an der Eintrittseite, während der freie Durchströmquerschnitt an der Austrittseite ungefähr gleich oder nur unwesentlich größer als derjenige an der Eintrittseite ist. Der freie Durchströmquerschnitt ist dabei so ausgebildet, daß Ablösungserscheinungen vermieden werden. Dagegen wird der Beaufschlagungsgrad des Laufkranzes beim Wiedereinströmen der verminderten Relativgeschwindigkeit angepaßt. Der Austrittwinkel aus dem Umkehrstück kann dadurch so gewählt werden, daß das Wiedereinströmen des Treibmittels ohne Stoßverluste erfolgt. Der Erfindungsgedanke läßt sich sowohl bei axial als auch' bei radial beaufschlagten Turbinen verwirklichen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für eine radial beaufschlagte Turbine veranschaulicht. A bedeutet den ersten Leitkranz (Düsen), in dem die Entspannung des Treibmittels erfolgt; diese kann vollständig sein, es kann aber auch etwas Überdruckwirkung zugelassen werden. B bedeutet die Laufschauflung, C das Umkehrstück. Wie aus Abb.' 1 hervorgeht, ist das Umkehrstück auf der Eintrittseite in der übliehen Weise ausgebildet, der Beaufschlagungsgrad ist durch die Bogenlängen b_x gegeben. Nach der Austrittseite zu wird das Umkehrstück durch die Zwischenschaufeln S₁, S₂ unterteilt. Natürlich können an Stelle von zwei Zwischenschaufeln je nach Umständen deren mehrere oder auch nur eine vorgesehen werden. Die Beaufschlagung für das Wiedereinströmen

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des Treibmittels beträgt δ₂, wobei δ₂ erheblich größer als S₁ ist.

Abb. 2 stellt den Radialschnitt durch die Turbine nebst dem Umkehrstück dar. Um mögliehst günstige Strömungsverhältnisse zu erzielen, wird das Umkehrstück auch noch in seiner Höhe veränderlich gemacht, und- zwar derart, daß die Höhe von A₁ nach h₂ allmählich abnimmt; auch dadurch wird der Beaufschlagungsgrad &₂ vergrößert. Wenn, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel,, das Umkehrstück wegen des kleinen Raddurchmessers einen erheblichen Teil des innerhalb des Laufkranzes verble ibenden Raumes einnimmt, empfiehlt es sich, das Rad D (gemäß Abb. 2) kegelförmig auszubilden, wobei der Schwerpunkt des Rades von dem der Nabe in axialer Richtung erheblich abweicht.

Der Erfindungsgedanke läßt sich auch für mehrmalige Geschwindigkeitsabstufung verwenden, vorausgesetzt, daß es die Abmessungen des Rades gestatten. In der dargestellten Ausführungsform ist ein Rad von kleinem Durchmesser zugrunde gelegt, das für hohe Drehzahlen bestimmt ist. Besonders vorteilhaft ist das neuartige Umkehrstück für Kleinturbinen, die nur ein geringes Wärmegefälle zu verarbeiten haben, wie sie z. B. in der Kältetechnik zur Anwendung gelangen, weil hierbei ein besonders hoher innerer Wirkungsgrad von außerordentlicher Bedeutung ist. Man kann jedoch das unterteilte Umkehrstück auch bei anderen Turbinen für elastische Treibmittel mit Vorteil verwenden. Besondere Bedeutung hat die Erfindung dann, wenn das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit au der Austrittgeschwindigkeit aus der Düse groß ist, weil dann die Relativgeschwindigkeit beim zweitmaligen Durchströmen des Laufkranzes erheblich kleiner ist als beim erstmaligen Durchströmen.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Umkehrstück für Turbinen mit Geschwindigkeitsabstufung mit nur einem Laufkranz, bei welchem der Umkehrkanal an der Austrittseite unterteilt- ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Beaufschlagungsbogen an der Austrittseite des Kanals wesentlich größer als an der Eintrittseite ist, während der freie Strömungsquerschnitt an der Austrittseite ungefähr gleich oder nur unwesentlich größer als derjenige an der Eintrittseite ist.
2. 2. Umkehrstück nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Umleitkanals ■ nach der Austrittseite des Treibmittels zu stetig abnimmt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen