DE653514C - Turbine - Google Patents

Description

• Turbine Es ist bekannt, daß bei den Umlaufpumpen mit Seitenkanal der Förderdruck durch eine schraubenförmige Flüssigkeitsbewegung um die kreisförmige Mittellinie des Leit- und Laufrades in sich stetig aneinander anschließenden Stufen erzeugt wird, wobei die Flüssigkeit zu wiederholten Malen vom feststehenden Leitradring in das umlaufende Laufrad eintritt und vom Laufrad in das Leitrad austritt. Die Druckzunahme in der Umfangsrichtung von Leit- und Laufrad wird dabei durch die Massenkräfte der kreisenden Flüssigkeit erzeugt.
• Die Erfindung wendet die gleiche Arbeitsweise auf die Energieerzeugung in einer Turbine aus dem Energiegefälle einer Flüssigkeit, eines Gases oder eines Dampfes an. Die inneren Begrenzungswände. des Leit- und Laufrades umschließen als Arbeitsraum einen ringförmigen Drehhohlraum um die Turbinenachse mit .einem erzeugenden Meridianquerschnitt von kreis- oder ellipsenähnlicher Form oder auch von der Gestalt irgendeines Polygons mit abgerundeten Ecken. An einer Stelle des Umfanges wird das Arbeitsmittel dem I2eit- und Laufrad von außen zugeführt und gibt unter Zurücklegung eines Teiles oder nahezu des ganzen. Umfanges seine Energie an das Laufrad ab. Das Arbeitsmittel wird schräg gegen die Turbinenachse und nur auf einem Teil der Leit- und Laufradbreite so zugeführt, daß im Arbeitsraum eine kreisende, sich um die Kreismittellinie des Drehhohlraum@es schraubenförmig herumwindende Strömung entsteht, in deren Verlauf das Arbeitsmittel mehrmals aus dem Leitrad in die Laufradschaufeln eintritt und aus den Laufrad-'schaufeln wieder in den Leitkanal austritt.
• Eine beispielsweise Ausführung zeigen die Abb. i bis 3. Das Laufrad rz trägt die Schaufeln b. Am Leitrad d sitzen am Unterbrechungsstück e der Eintrittsstutzen f und der Austrittsstutzen g. Das Unterbrechungsstück muß in der Umfangsrichtung mindestens einen Schaufelkanal mit geringem Spalt voll abdecken, so daß die Arbeitsflüssigkeit nicht unmittelbar vom Ein- zum Austritt gelangen kann. Durch die zur Drehachse schräge, meist windschiefe Lage des Eintrittsstutzens, dessen Mündung sich nur über einen Teil der Breite des Leit- und Laufrades erstreckt (bei den Abb. i und z des inneren Teiles), wird das Arbeitsmittel in der richtigen Richtung c, (Abb.3) so zugeführt, daß die kreisende Bewegung um die Mittellinie von Leit- und Laufrad entsteht. Bei der gezeichneten beispielsweisen Anordnung verläuft diese kreisende schraubenförmige Bewegung im Laufrad von innen nach außen und im Leitrad umgekehrt von außen nach innen, in Abb. i durch die Pfeile zwischen i, z, 3 und o angedeutet. Wie aus den Geschwindigkeitsdiagrammen der Abb. 3 hervorgeht, ist in der Eulerschen Leistungsgleichung L=kI (ulclu-u.c.,l) der Klammerausdruck positiv, so - daß bei der sekundlich durchfließenden Masse .M eine Leistung L entsteht. Die kreisende Bewegung des Arbeitsmittels wird durch die Drehbewegung des Laufrades und die Druckabnahme im Leitrad längs des Radumfanges vom Haupteintritt bis zum Austritt aufrechterhalten. Sie kann auch noch, gesichert werden durch Anbringung von einen-. oder mehreren Leitschaufeln im Leitradring in der Nähe des Haupteintrittes, und de Leitschaufeln können auch über den ganzen Umfang des Leidradringes angebracht sein. Die Richtung der kreisenden Bewegung kann auch umgekehrt gewählt werden, so daß das Arbeitsmittel im Laufrad, entgegengesetzt zur Richtung ,der Pfeile in Abb. i, von außen nach innen: strömt. Dabei znuß dann der Eintrittsstutzen das Arbeitsmittel im außenliegenden Teil des Leit- und Laufrades zuführen..
• Im Innern der kreisenden Arbeitsflüssigkeit (bei i in Abb. i) können recht hohe Geschwindigkeiten und damit gering e Drücke auftreten, die bis auf den Dampfdruck der Flüssigkeit heruntergehen können, so daß Hohlräume in der Strömung und als Folge davon Energieverluste und Materi.alanfressungen entstehen würden. Bei den Gasen und Dämpfen als Arbeitsmittel können die Geschwindigkeiten die Schallgeschwindigkeit erreichen, wodurch ebenfalls die Strömung gestört und Verluste auftreten würden; oder ,es kann sich im Innern bei i ein Kernwirbel bilden. Um die Hohlraumbildung, den Kernwirbel und die Verluste zu vermeiden, wird nach einem weiteren Erfindungsgedanken im Innern des ringförmigen Arbeitsraumes ein Kernring h , (Abb. q) angebracht, dessen Meridianquerschnitt dem der .äußeren Begrenzung des. Arbeitsraumes angepaßt ist. Der Arbeitsraum wird dadurch hohlringartig. Diese innere Begrenzung- des Arbeitsraumes, der Kernring, kann mit dem Laufrad umlaufen, also an den Laufradschaufeln befestigt sein oder feststehen, so daß die Laufr adschaufeln mit geringem Spalt an ihm vorbeigehen. Der Kernring läßt sich aber auch unterteilen, wobei dann ein Teil mit den Laufradschaufeln umläuft und der andere mit dem Leitrad feststeht.
• Werden im Leitradring Leitschaufeln angebracht, so brauchen sie sich nicht notwendigerweise über den ganzen Weg des Arbeitsmittels im Leitrad zu erstrecken, sondern können kürzer und auch unterteilt sein. Sie können auch drehbar gemacht werden, was sich baulich leicht erreichen läßt, wenn der Meridianquerschnitt mit Kernring nach den aus Abb. 5 und 7 beispielsweise ersichtlichen Formen gestaltet wird, wo L die um die Achse m drehbaren Leitschaufeln darstellen.
• Der Meridianquerschnitt des Arbeitsraumes der Ringturbine läßt sich ganz verschiedenartig in Leit- und Laufrad aufteilen. Bei der Aufteilung nach den Abb. r, 4 und 5 ist eine achsnormale Trennungsebene zwischen Leit- und Laufrad vorhanden. Diese Trennung braucht aber keineswegs in einer Ebene zu liegen, sondern kann sonstwie gestaltet werden. In den Abb.6 und 7 sind andere Ausführungsformen beispielsweise dargestellt.
• Statt das Arbeitsmittel nur an einer Stelle des Leitradumfanges zu- und abzuführen, kann dies auch an mehreren.Stellen geschehen, was bei kleinerem Energiegefälle und verhältnisn ia äßig großer Arbeitsmittelmenge zweckmäßig t' sein dürfte. Ebenso können mehrere Räder auf einer Achse angeordnet werden, die nebeneinander durchflossen werden, und es läßt sich andererseits auch das ganze Energiegefälle in mehreren Lauf- und Leiträdern ausnutzen, dadurch, daß diese Räder hintereinanderg,eschaltet sind.
• Da sich der Druck längs des Laufradumfanges vom Haupteintritt bis zum Austritt .ändert, liegt die daraus entstehende besamte axiale Kraft außerachsig, und es ist deshalb zweckmäßig, bei mehreren Rädern auf einer Welle die Unterbrechungsstellen mit den Zu-und Abflüssen so gegeneinander zu versetzen, daß sich .diese .exzentrisch auftretenden Drücke zu einer in der Drehachse liegenden Gesamtkraft zusammensetzen.

Claims (1)

1. PATE\i TAN SPRÜCHE: i. Turbine zur Ausnutzung des Energiegefälles von Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen, :dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Begrenzungswände des Leit- und Laufrades :einen ringförmigen Drehhohlraum um die Turbinenachse bilden, in dem das Arbeitsmittel zwischen seiner Einlaß- und Auslaßöftnung in kreisender Bewegung um eine Mittellinie des Ringes mehrmals aus dem Leitrad in die Laufradschaufeln eintritt und aus den Laufradschaufeln wieder in den Leitkanal austritt und so in mehreren ständig aufeinanderfolgenden Gefällstufen zur Wirkung kommt. z. Turbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Arbeitsraum ein Kernring so angeordnet ist, daß der Meridianquerschnitt des Drehhohlraumes ringförmig wird und ein hohlringartiger Arbeitsraum entsteht. 3. Turbine nach den Ansprüchen i und ?, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (das Gas oder der Dampf) dem Arbeitsraum, der verschiedenartig in Leit-und Laufrad aufgeteilt sein kann, in zur Turbinenachse" schrägen Richtung und nur auf einem Teil der Zeit- und Laufradbreite zu- und abgeführt wird. ¢. Turbine nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Leitkanal beim Haupteintritt eine oder mehrere Leitschaufeln angebracht sind zur Führung und Aufrechterhaltung der kreisenden Bewegung oder auch über den ganzen Leitradring Leitschaufeln verteilt sind. 5. Turbine nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln ganz oder nur ein Teil jeder Schaufel drehbar sind. 6. Turbine nach den Ansprüchen i bis 5, mit mehreren Leit- und Laufrädern auf einer Achse, die hintereinander oder gleichzeitig nebeneinander durchflossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Haupteintritt und Austritt zum Leit- und Laufrad durch;gele.gten Halbmesser beiden verschiedenen Rädern gegeneinander verdreht sind.