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Verfahren zum Betriebe von Hochdruckturbinen Es ist bereits vorgeschlagen
worden, das Treibmittel tin Hochdruckturbinen zuerst auf ein Stoßrad wirken zu lassen
und dann erst in Axial- oder Radialturbinenrädern zur Wirkung zu bringen. Hierdurch
wurde ermöglicht, ein Treibmittel sehr hoher Temperatur ohne wesentliche Energieverluste
oder Gefahr der Verbrennung der Arbeitsteile zu verwenden, da ein massives Stoßrad
den hohen Temperaturen des ihm zuströmenden Treibmittels standhält und da im Stoßrad
die Abkühlung ides Treibmittels ,durch Expansion erfolgt, die Energieabgabe also
in Form von Expansionsarbeit nutzbar wird. Unter diesen Badingungen erhält man Turbinen
großer Leistung mit verhältnismäßig kleinem Umfang und Gewicht.
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Gegenstand der Erfindung ist eine .Abänderung des eingangs angegebenen
Verfahrens, welche eine dem Gleschdruckturhinenbetrieb ähnliche Betriebsweise ergibt,
und zwar wird in der dem Stoßraid zugeführten Druckluft Brennstoff in -so kleinen
Mengen und intervallen verbrannt, daß der Druck des Treibmittets während seiner
Wirkung auf das Stoßrad annähernd konstant bleibt. Die im Druckl.uftstrorn jeweils
zur Verbrennung gelangende Brennstoffladung wird wohl eine Erhöhung des Druckes
bewirken, doch wird diese Druckerhöhung unmittelbar bei ihrer Entstehung durch die
sogleich beginnende Expansion abgebaut. Es ist nun möglich, durch entsprechende
Wahl der Füllungen in bezug auf Menge und Intervalle einen Zustand herbeizuführen,
der dem Gleichdruckbetrieb sehr nahe kommt, so daß beispielsweise ein ,in die Druckluftleitung
eingebautes Rückschlagventil im Schwebezustand verharrt.
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Eine zur Durchführung .des Verfahrens geeignete Turbine ;ist in der
Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen Fig. i und 2 einen Längsschnitt
und einen -Querschnitt der Turbine, .
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Fig. 3 eine Abwicklung ,der Arbeits- und der Leitkanäle und Fig. 4
ein Ventil, das in ,die zwischen dem Stoßrad und .den übrigen Tunbinenradern befindliche
Wand eingebaut ist.
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Die Maschine weist eine Welle i auf, mit der drei Axialturbinenräder
2, 3, .4 verbunden sind. Zwischen den Rädern 2 und 3 bzw. 3 und 4 ist je eine Leitvorrichtung
5, ri geschaltet. Diese Leitvorrichtungen sind an dem Gehäuse 7 befestigt. Die Kanäle
der Laufräder sind mit $, 9, io, die der Leitvorrichtungen mit 11, 12 bezeichnet.
Vor dem Laufrad 2 ist auf derWelle i ein Stoßrad (Tangentialturbinenrad) 13 befestigt.
Dieses läuft in einem Teil 14 des Gehäuses, .der von ,dem das Rad 2. enthaltenden
--durch eine Wand 15
getrennt ist. Diese ist mit- einer Durchtrittsöffnung
i6_ versehen. Den erlauf der Kanäle zeigt Fig. 6. .
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Das Rad-13 ist mit sehr Schaufeln 17 ausgestattet, so daß es ungefähr
die Form eines Zahnradas besitzt. Die aktiven Flächen 18 idieser Schaufeln sind-
konkav und annähernd radial und die Gegenflächen konv ex, wadurch ein sehr gleichmäßiges
und wirbelfreies Abströmen des Treibmittels vom Stoßrad, was die Erzielung .des
Gleichdruckbetriebes wesentlich fördert, ermöglicht. Eine Verbesserung dieser Wirkung
wind noch,da durch erzielt, daß die aktiven Flächen mit ihrer derWand i 5 zugekehrten
Seite in der Drehrichtung voreilen, so daß sie schräg zur Endfläche des Radas gerichtet
sind und hierdurch die Ableitung ides Trenbmnttels zur Öffnung 16 unterstützen.
DieTre:ihmittelzufuhr zum Rad 13 erfolgt durch .eine Düse. i9, der durch eine Leitung
2o, die ein Rückschlagventil 2,1 enthält, ständig Druckluft konstanter Spannung
zugeführt wind. In das Gehäuße 14 mündet eine Brennstoffleitung 22, @durch die mittels
einer Pumpe bekannterArt Brennstoff absatzweise eingespritzt wird. Die Entzündung
geschieht bei den hier in Betracht kommenden Temperaturen selbsttätig. Die Größe
der Intervalle der Brennstoffzufuhr wird derart bemessen, daß die durch die Verbrennung
erfolgendeVolumvergrößerung durch die Expansion jeweils kompensiert wird, so daß
der Druck fast unveränderlich bleibt.
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An Stelle des Rückschlagventils 2.1 kann auch ein gesteuertes Ventil
vorgesehen sein, das ebenso wie die Brennstoffzufuhr von der Steuerwelle 23 betätigt
wenden kann. Diese erhält ihren Antrieb von der Turbinenwelle z durch die Zahnräder
2,4, 25.
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An der Austrittsseite der Turbine besitzt das Gehäuse 7 eine Erweiterung
26, die als Sammelraum für die Abgase dient und mit einem Stutzen 27 in Verbindung
steht, an deb. die. Abzugleitung 28 anschließt. Wie Fig. 4. zeigt, kann in die öffnung
16 ein Rückschlagventil 29 eingebaut werden.
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Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende. Das Brennstoffgemisch
wird in der Kammer 14 unter solchen Verhältnissen zur. Explosion gebracht, daß es
ein Treibmittel von sehr hoher Temperatur und hohem Druck ergibt. Es strömt gegen
die Arbeitsflächen 18 der Schaufeln 17 und versetzt hierdurch das Rad 13 in Drehung.
Hierbei verteilt sich das aus der Düse ausströmende Treibmittel auf mehrere Räume
des Tangentialrades, erfährt also eine Teilexpansion, wodurch seineTemperatur herabgesetzt
wird. Wenn es die öfE-nung 16 erreicht und durch diese den Axialrädern zur
Arbeitsleistung zugeführt wird, ist seine Temperatur bereits in dem Maße gesunken,
daß sie die weniger massiven Räder -', 3, 4 nicht-mehr gefährden kann. Die Ableitung
des Gases, das einenTeil seiner Energie durch das Rad 13 und den Rest durch die
Räder 2,. 3, 4 auf die Welle i übertragen hat, erfolgt durch den Stutzen 27 und
die Leitung 28. Die Arbeitsleistung im Rad 13 erfolgt teils durch Stoß des aus der
Düse i9 austretenden Strahles gegen die Fläche 18, teils durch Reaktion beim Abgleiten
des durch die öffnung 16 abziehenden Treibmittels von dieser Fläche 18, wobei ein
annähernd, unveränderlicher Treibmitteldruck auf das Rad 13 wirkt.