DE6941982U - HOT AIR TURBINE - Google Patents
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- F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
-
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Description
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Heissluft - Turbine. KpUn«.RichardScbifllHot air turbine. KpUn «.RichardScbifll
s=======*at========*=e===e Stuttgart-Lederbsrgs ======= * at ======== * = e === e Stuttgart-Lederbsrg
Im Rosenbuscii 1Im Rosenbuscii 1
Das- Muster betrifft eine Heissluf t-Turbine ,die als sehr einfache
Wärmekraftmaschine auch für kleine Lesitungen ausgeführt werden
kann. Sie beruht auf der neuartigen Kombination des,an sich bekannter
/fäfermischen Verdichters^" mit dem ebenfalls längst bekannten "Seg- !
nerschen Wasserrad". Diese Kombination erlaubt es die Wärme bei
sehr hoher Temperatur zu- und bei recht niedriger abzuführen.Das
ergibt einen hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig sehr hoher Drehzahlalso eine kleine,billige, gute Maschine. £s sind hier,als Beispiel,
zwei der vielen möglichen Ausführungsarten dieser HeisEsiuit-Turbine
beschrieben. J-n der einen ist dem Segnerrad der Thermische-Verdichtei
vorgeschaltet.Hierzu die Zeichnungen mit den Figuren 1 und 2 und 3
äowie 6. Bei den anderen ist der Theimische Verdichter dem Segner- \
rad nachgeschaltet und als Diffusor ausgebildet.Hierzu die Figuren j
4, 5 und 7. jThe pattern concerns a hot air turbine, which is considered to be very simple
Heat engine can also be designed for small lines
can. It is based on the novel combination of the well-known / Fäfermischen compressor ^ "with the also long-known" Seg-! nerschen waterwheel ". This combination allows the heat at
at a very high temperature and discharged at a very low temperature
results in a high degree of efficiency with a very high speed at the same time, i.e. a small, cheap, good machine. £ s are here, as an example,
two of the many possible designs of this HeisEsiuit turbine
described. In one of these, the thermal compression unit is connected upstream of the Segner wheel, as shown in the drawings with FIGS. 1 and 2 and 3
äowie 6. In the other of the compressor is the Theimische Segner- \ rad and downstream of a diffuser ausgebildet.Hierzu the figures j 4, 5 and 7. j
Fig.1 zeigt einen schematischen und stark vereinfachten senkrechten |Fig.1 shows a schematic and greatly simplified vertical |
s Schnitt durch die Anlage mit vorgeschaltetem Verdichter.Fig.2 gibt f den Horizontalschnitt hierzu.Fig.4 bietet den Hormzontalschnitt f durch die Anlage mit nachgeschaltetem Verdichter. Fig.3 und Fig.5 | zeigen die thermodynamischen Vorgänge im bekannten T-S-Diagramm für $ Luft.Fig.6 und 7 bringen die Darstellungen im bekannten Q-L-Dia- | gramm. |s Section through the system with upstream compressor. Fig. 2 shows the horizontal section f. Fig. 4 shows the hormonal section f through the system with downstream compressor. Fig. 3 and Fig. 5 | show the thermodynamic processes in the well-known TS diagram for $ air. Figs. 6 and 7 show the representations in the well-known QL-Dia- | gram. |
Der thermische Verdichter 1 liegt vor dem,als Stab gleicher Fes- IThe thermal compressor 1 is in front of, as a rod of the same Fes- I
I tigkeit ausgebildeten,Segnerrad 2,das von einem,gegenläufigen,Pel- | tonrad 3 umschlossen ist.Bei 4- tritt Aussenluft von z.B. 1 ata und? | 17 Grad C ein und bei 5 Brenngas oder Heizöl.Sech der Zündung der § Dauerflamme ergibt sich eine Art Bunsenbrenner dessen Flamme vom | Luftstrom weit mitgerissen wird.Dieser wird dadurch erst isobar er- | Mtzt bis Punkt 6,dann aber weiter isotherm bis in die Lavaldüse | hinein zum Punkt 6a.üun expandiert die heisse Luft adiabatisch bis | au| z.B. 0,02 ata und I7 Grad C zum Punkt 7a.-£1ier wird nun aus der | Leitung 8 in Stromrichtung zerstäubend kaltes Wasser eingespritzt. 1 SfS fcenetzt die Hohrwand innen und vernebelt sich in der Luft.Hier- 1 durch kühlt die sich durch den Staudruck /verdicte^dißi Lu£k laufend l wieder ab. IiIl ITA fl £Π1 J I activity trained, Segnerrad 2, which is operated by a, counter-rotating, Pel- | tone wheel 3 is enclosed. At 4, outside air of e.g. 1 ata and? | 17 degrees C on and at 5 fuel gas or heating oil. Six of the ignition of the § pilot flame results in a kind of Bunsen burner whose flame from | Air flow is entrained to a great extent. This is only then made isobaric | Mtzt to point 6, but then further isothermally to the Laval nozzle | into point 6a.üun the hot air expands adiabatically to | au | e.g. 0.02 ata and I7 degrees C at point 7a.- £ 1 ier now becomes the | Line 8 is injected with atomizing cold water in the direction of flow. 1 SfS fcenetzt Hohrwand the inside and nebulized in the Luft.Hier- 1 by cools extending through the back pressure / verdicte ^ Dissi Lu £ k l continuously again. IiIl ITA fl £ Π1J
D§s Luft-Wasserdampfgemisch folgt einer Verdampfungslinie*etwa gleich der rechten G^enzkurve iia bekannten i-S-Diagramm,bis Punkt 10.nun tritt sie in das Segnerrad ein.Dessen weitere Einzelheiten, wie Lagerung, Stopf büchse »Kraftabnahme u.s.w.sind-da bekannt-; nicht: besonders eingezeichnet, üier wird sie zunächst adäabatisch hochverdichtet bis Punkt 12,dann durch die zweite Flamme,der Sauerstoffrest in der Luft reicht für diese nocii zu,bis 12a isobar und ι weiter bis 12b adiabatisch,durch die Zentrifugalkraft,verdichtet. Aus der Lgvaldüse 25 tritt sie,entgegengesetzt der Umfangsgeschwindigkeit aus,im Punkt 14. Sie gibt ihre Restgeschwindigkeit an das Peltonrad 5 ab und tritt nun so,entspannt und kalt,ins F^eie, Punkt 1S. Zugeführt wurde die lüäriae enfcsppersh«n<J der Flachs F1+F2+F5+F4,abgeführt die Wärme entsprechend den Flächen F5+F4. Die abgeführte Äärme ist durch Erwärmung und Verdampfung des zugeführten Wassers aufgenommen worden.Der Dampf aiscbt sich der Luft bei und leistet dann nohh zusätzlich Arbeit, ,was in der **ereehnung des "irkungsgrades einzurechnen ist. Der Stab gleicher Festigkeit» also das begnerrad,ist so in seiner Fora ausgebildet»dass er sich für höchste Drehzahl im Vacuum eignet. Br ist ausserdea aus verschiedenen "erkstoffen hoher Reisslähge,aber mit nach aussen hin fallendem spez.Gewicht,hergestellt, -ausserdeia kann er ev. noch durch einen besonderen Wasserkreislauf gekühlt werden,Die Lava!düseη können mit einem bei hoher Temperatur verschleissfesten Material ausgebildet sein,z.B. aus Wolframcarbid.Ε? ist natürlich si> gelagert dass er sich auf seine theoretische Drehachse frei hängend einpendeln kann und läuft darum weit überkritisch sehr ruhig.Mam kann ihm dadurch etwas die doppelte Umfangsgeschwindigkeit der heute üblichen l'urb ine nr ader zumuten,alsc etwa 1000 κ/sec. Das Segnerrad nimmt darum die Hauptleistung der Turbine auf ,weit über 80 ^S,das Peltonrad nur den Best.Das Segnerrad hat aber deijhervorragend gut^n Dlisenwirkungsgrad.Der viel schlechtere Schaufelwirkungsgrad des PeI-tonrades verliert so an Bedeutung. Wohingegen die heutigen Dampfturbinen nur auf den so schlechten Schaufelj^jteinsje^ac^p beru—The air-water vapor mixture follows an evaporation line * roughly equal to the right-hand ultimate curve in the well-known iS diagram, up to point 10 it now enters the Segner wheel. Its further details, such as storage, stuffing box, power consumption, etc., are known there -; not: especially drawn, it is first adaabatically highly compressed up to point 12, then by the second flame, the oxygen residue in the air is enough for this nocii, up to 12a isobaric and ι further up to 12b adiabatically, by centrifugal force. It emerges from the Lgval nozzle 25, opposite to the circumferential speed, at point 14. It transfers its residual speed to the Pelton wheel 5 and now enters the air, relaxed and cold, at point 1S. The energy of the flax F1 + F2 + F5 + F4 was supplied, and the heat dissipated according to the areas F5 + F4. The heat dissipated has been absorbed by heating and evaporation of the supplied water. The steam is added to the air and then does additional work, which is to be included in the expansion of the "degree of efficiency. Its shape is designed in such a way that it is suitable for the highest speed in a vacuum. Br is also made of various "materials of high tear length, but with a specific weight that falls outwards, and it can also be produced through a special water cycle be cooled, The Lava! nozzleη can be formed with a material that is wear-resistant at high temperature, for example made of tungsten carbide. of course si stored> that he can settle freely suspended its theoretical axis of rotation and runs it well above critical very ruhig.Mam can him by something twice the peripheral speed of the present-day l'urb ine nr vein expect, ALSC sec about 1,000 κ /. The Segner wheel therefore consumes the main power of the turbine, well over 80 ^ S, the Pelton wheel only the best. The Segner wheel, however, has an outstandingly good Dlisen efficiency. The much poorer blade efficiency of the Pelton wheel loses its importance. Whereas today's steam turbines are only based on the bad blades.
Das Segnerrad 1<-> der Fig.4 hat nicht mehr die Stabform,sondern nur noch die einer Szheibe gleicher Festigkeit.Die ^elizahl ist hier also geringer,dafür aber der Düsenquerschnitt viel grosser.Der thermische Verdichter 1? mit den Leitschaufeln 17a ist hier als Spiralgehäuse-Diffusor ausgebildet. Die Luft tsitt bei 19 zu,wird durch die Bunsenflamme bis Punkt 21,nach adiabater YßrverdiciituBa;The Segner wheel 1 <-> of Fig. 4 no longer has the bar shape, but only nor that of a disk of the same firmness. The number is here So smaller, but the nozzle cross-section is much larger thermal compressor 1? with the guide vanes 17a is here as Formed volute diffuser. The air tsitt at 19 too, will through the Bunsen flame to point 21, after adiabatic YßrverdiciituBa;
- 3 - . /Ii - 3 -. / Ii
"J"J
schwindigkeit,aber wegen der Gegendrehung mit kleinerer Ibsolutgeschwindigkeit,jedoch völlig kalt,in den Diffusor ein.^ier mischt sich das Abgas,wieder möglichst impulsarm und unter möglichster Vermeidung von VQrdichtungsstössen,mit dem kalten Wasser der Leitung 18 und der Spritzdüsen 18a.Der Brennstoff war durch die Leitung 2h- dem Segnerrad 16 zugeführt worden.Durch die Fliehkraft vorverdichtet raid erwärmt brennt er dann mit sehr heisser Flamme.In Punkt 24a tritt das Abgas,kalt und entspannt, ins Freie.Zugeführt wurde die «ärics entsprechend den Flächen ^5 + F6,abgeführt nur F6. Der wirkungsgrad nähert sich dem Carnots. Aus dem bekannten Q-L-Diagranm der Figuren 6 und 7 kann man den verlustlosen Wirkungsgrad beider Maschinen direkt abgreifen.speed, but due to the counter-rotation with smaller Ibsolutgeschwindigkeit but completely cold, into the diffuser a. ^ ier the exhaust gas is mixed again possible impulsarm and rdichtungsstössen with possible avoidance of V Q, with the cold water of the line 18 and the spray nozzles 18a. The fuel was fed through line 2h- to the Segner wheel 16. Pre-compressed by the centrifugal force raid, it then burns with a very hot flame. At point 24a, the exhaust gas, cold and relaxed, escapes into the open ^ 5 + F6, discharged only F6. The efficiency approaches that of Carnots. The lossless efficiency of both machines can be directly tapped from the known QL diagram in FIGS. 6 and 7.
Statt die Wärme direkt als Flamme zuzuführen kann man natürlich auch indirekte Erwärmung,ζ.B. durch "armetauscher,entsprechend umgebaut verwenden.Der Prozess lässt sich schliesslich,allerdings in den Einzelteilen stark abgeändert,auch für Wasserdampf verwenden. Die Isothermen kann man dann durch einen Schaum aus Wässerdampf und einem heissen,noch nicht siedendem öl,erreichen. Je höher die Drehzahl des Segnerrades,umso mehr Arbeit nimmt dieses gegenüber dem Peltonrad auf.Damit im Diffusor 17 genügend Gasgeschwindigkeit erreicht wird müssen die Lgcvaldüsen und Leitschaufeln entsprechnde Neigungswinkel erhalten,denn es gilt ja das Gesetz KxxY w=w - U.COS Alfa,wenn w die Eintrittsgeschwindigkeit des Gases in den Diffusor,wrel die gelativgeschwindxgkeit des Gases gegenüber der Düse, u die Umfangsgeschwindigkeit des Rades und Alfa den Neigungswinkel der Düsen bezelehnet,25· Man kann auch zur Wassereinspritzung besondere Bohrungen im Segnerrad heranziehen. 2ur Inbetriebnahme ist die Heissluft-X'urbine von aussen her anzudrehen.Instead of supplying the heat directly as a flame, you can of course also use indirect heating, ζ.B. The process can also be used for water vapor, although the individual parts have been greatly modified. The isotherms can then be achieved using a foam made up of water vapor and a hot, not yet boiling oil. The higher the Rotational speed of the Segner wheel, the more work it takes on compared to the Pelton wheel. In order for sufficient gas speed to be achieved in the diffuser 17, the Lgcval nozzles and guide vanes must have the appropriate angle of inclination, because the law KxxY w = w - U.COS Alfa applies if w die entry velocity of the gas in the diffuser, w rel the gelativgeschwindxgkeit of G a ses opposite the nozzle, and the circumferential speed of the wheel and Alfa the inclination angle of the nozzle bezelehnet, 25 · One can also use water injection special holes in the Segner wheel. 2UR commissioning, the hot air - X 'urbine from the outside to rotate forth.
Claims (9)
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|---|---|---|---|
| DE6941982U DE6941982U (en) | 1969-10-28 | 1969-10-28 | HOT AIR TURBINE |
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| DE6941982U true DE6941982U (en) | 1970-04-09 |
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Family Applications (1)
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| DE6941982U Expired DE6941982U (en) | 1969-10-28 | 1969-10-28 | HOT AIR TURBINE |
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| Country | Link |
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| DE (1) | DE6941982U (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010048434A1 (en) * | 2010-10-15 | 2012-04-19 | Baltico Gmbh | Turbine wheel arrangement for a gas or steam turbine |
-
1969
- 1969-10-28 DE DE6941982U patent/DE6941982U/en not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010048434A1 (en) * | 2010-10-15 | 2012-04-19 | Baltico Gmbh | Turbine wheel arrangement for a gas or steam turbine |
| DE102010048434B4 (en) * | 2010-10-15 | 2017-08-10 | Baltico Gmbh | Turbine wheel arrangement for a gas or steam turbine |
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