DE807499C - Turbine - Google Patents

Turbine

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DE807499C
DE807499C DEP586A DEP0000586A DE807499C DE 807499 C DE807499 C DE 807499C DE P586 A DEP586 A DE P586A DE P0000586 A DEP0000586 A DE P0000586A DE 807499 C DE807499 C DE 807499C
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DE
Germany
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turbine
blades
speed
inlet pipe
housing
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Expired
Application number
DEP586A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Richard Schiel
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Original Assignee
Individual
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Description

  • Turbine Zur Erzeugung von mechanischer Arbeit aus vorhandenen Energien verwendet man entweder Kolbenmaschinen oder Turbinen. Besonders das Gebiet der großen Leistungen wird heute durch die Turbinen beherrscht, da diese gegenüber den Kolbenmaschinen wesentliche Vorteile-aufweisen. Diese sind a) äußerste Einfachheit der eigentlichen Maschine; 1>) hohe Drehzahlen sind leicht zu erreichen wegen des Fehlens der hin und her gehenden Massen und der damit verbundenen Beschleunigungskräfte; c) das Kraftmittel greift am Umfang an, woraus sich ein großes und gleichbleibendes Drehmoment ergibt; (_I) mechanische Reibung tritt nur in den Lagern auf, die von außen leicht zugänglich sind.
  • Dein stehen aber auch Nachteile gegenüber, wie z. B. die Reibung des Kraftmittels (Wasser, Dampf, Gas) an den Turbinenschaufeln, Spaltverluste, teuere Zusatzanlagen (z. B. Dampfkessel mit Zubehör und Leitungen, Staubecken für Wasser, Kessel zur Erhitzung von Gasen, Wärmeaustauscher usw.), Gefahr des Durchgehens, also der Erreichung zu großer Drehzahlen infolge Versagens der Regler (wobei leicht die Festigkeit des Materials überschritten wird).
  • Durch die hier beschriebene Turbine wird versucht eine Verbesserung zu schaffen.
  • Das hauptsächliche Merkmal der neuen Turbine besteht darin, daß die rotierenden Schaufeln mit dem Turbinengehäuse verbunden sind, so daß im Gegensatz zu den üblichen Turbinen das Gehäuse finit den Schaufeln umläuft.
  • Bei der neuen Turbine bleiben Spaltverluste ausgeschlossen, weil sie keinen Spalt besitzt durch den (las l',etriel)sniittel (unter Umgehung der Schaufeln) von der Eintrittsseite nach der Austrittsseite strömen kann. Falls sie als Wasserturbine -,-erwendet wird, so bleibt die Relativbewegung (les Wassers entlang der Schaufeln gering. Dadurch wird nicht nur Reibung gespart, sondern es Fällt auch die Gefahr der Cavitation fort. Die Beschaufe-Ititig ist billig, (la sie in der Hauptsache aus ebenen Blechen besteht. Die Möglichkeit des Durchgehens wird stark vermindert, da bei dieser Turbine die Fliehkraft der Strömung des Antriebmittels entgegenwirkt und mit dem Quadrat der Drehz alil zunimmt (dadurch liegt die Leerlaufdrehzahl nicht mehr ittn ein vielfaches höher als die Arbeitsdrehzahl). Die Kraftabnahme ist einfach, weil das Gehäuse selbst hierzu herangezogen werden kann, sei es rtin als Riemscheibe, als Rotor für Zentrifugalpumpe, als Träger der :Magnetwicklung eines Generator:, als Ventilator usw. Als Wasserturbine kommt sie besonders für hohe Drücke und kleine M(@ngen in Betracht, besitzt aber dabei dem Peltonrad gegenüber (leg Vorteil, daß sie die volle Drucklii-ilie bis zum Unterwasserspiegel ausnützen kann. Der Eintritt des Betriebsmittels kann, je nach Wahl, durch einige Düsest oder eine große Zahl derselben erfolgen, oder es ist auch volle Beaufschlagung möglich wie (las bei Francisturbinen üblich ist.
  • Die Arbeitsweise einer solchen Dreligeliätiseturbine beruht auf folgenden Grundsätzen: a) Der Druck des :\rbeitsmittels (z. B. Wasser, Dampf, Gas) wird in Düsen oder Leitschaufeln in bekannter Weise in Bewegungsenergie umgesetzt; 1)) die Bewegungsenergie erzeugt infolge tangentialen Austritts de, Wassers einen Wirbel; c) dieser Wirbel preßt sich durch die eigene Fliehkraft fest an die linwnwand des Gehäuses an; d) da das Gehäuse mit etwa gleicher Geschwindigkeit wie der Wirbel rotiert, tretcn Reibungsverluste hierbei praktisch nicht auf: e) falls aber der Wirbel größere WinkelgescIlwindigkeit als das Gehäuse besitzt (z. B. beim Anfahr_n), so wird das Gehäuse durch die Flüssigkeitsreibung an der Wand mitgenommen. also tim-Z, f) infolge des Druckes im Gehäuse (und der Scli\\-erkraft) senkt sich der Wirbel in den mit ilcni (@eh@iuse fest verbundenen Schaufelkranz; g i z\\ iscitcn den Schaufeln gelangt die Flüssigkeit (oder der Dampf oder das Gas) vom Umfang -regen die Mitte, fließt also radial nach innen, dadurch wird hei gleicher Winkelgeschwindigkeit die absolute Geschwindigkeit verringert, der Unterschied der lebendigen Kraft äußert sich als Druck auf die Schaufeln und (liegt zum Antrieb der Turbine; lt) nahe der Achse gelangt die Flüssigkeit oder das (las oder der Dampf mit stark verminderter Geschwindigkeit in das axiale -Ablaufrohr (bei Bedarf über gebogene Schaufelenden) und dadurch entweder ins Freie (oder in das Unterwasser) oder in die nächste Stufe der Turbine, die in gleicher Weise gebaut ist wie die beschriebene; i) ist die Gehäusegeschwindigkeit bei der Arbeitsdrehzahl die gleiche wie die Wirbelgeschwindigkeit, so stehen die Schatifelkiipfe senkrecht, ist sie kleiner so sind sie der Strömung entgegengebogen, ist sie größer so sind sie in der Strömungsrichtung geneigt (wie also bei Francisturbinen üblich) : 1) die Gesamtleistung der Turbine ergibt sich aus dein durchgesetzten Flüssigkeits- (oder Dampf- oder Gas-) Gewicht, dem Geschwindigkeitsverlust und dem Wirkungsgrad nach den bekannten Formeln.
  • Die Abb. I zeigt das schematische Ausführungsbeispiel für eine senkrechte Turbine für Wasser, Abb. 1I einen Schnitt durch den Schaufelkranz nahe dem Einlauf, Abb. III einen solchen etwas tiefer, Alb. IV eine durch die 1)iisensclieil)e.
  • Es bedeuten hierin: i (las Drehgehäuse, 2 den Gehäusedeckel. 3 den Schaufeldeckel, .f die Düsenscheibe mit Zulaufrohr (feststehend), 5 die Stopfbüchsenbrille, 6 die Schaufeln (mit Gehäuse und Schaufeldeckel fest verbunden), 7 eine Riemscheibe, das Ablaufrohr (mit Gehäuse fest verbunden), 9 die Brille der Ablaufstopflriichse, io die Ablaufstopfbüchse; i i stellt den Zulauf dar, 12 den Laufkanal zur Düse, 13 die Düse in tangentialer Richtung.
  • Das Wasser tritt von oben nach .4 ein und gelangt über 1i, 12, 13 in (leg Wirbelraum 14, Von hier läuft es zwischen den Schaufeln 6 und 8 und durch io z. B. in das U nterwasser. Getragen wird die Turbine durch die Lager i 5, 16, 17.
  • Diese Turbine arbeitet als L'berdruckturbine. Nimmt die Drehzahl zu, so wächst die Zentrifugalkraft des Betriebsmittels zwischen den Schaufeln mit dem (Quadrat der Geschwindigkeit. Dadurch steigt der Druck im Wirbelraum 14 an, "\-odurch die Zuflußgeschwindigkeit aus den Düsen verringert wird oller (bei Leerlauf) fast aufhört. Falls von einer konstanten Drehzahl abgesehen wird, so entnimmt die Turbine also jeweils aus den Düsen nur soviel Wasser. als sie gerade zur Leistung der geforderten Arbeit benötigt. Sie besitzt dann eine ähnliche Kennlinie wie ein I-Iaul)tsclilußlnotor für elektrischen Gleichstrom.
  • Es soll für die hier vorgeschlagene Turbine ohne Belang bleiben: a) Welche Flüssigkeiten oder Dämpfe oder Gase als Betriebsmittel Verwendung finden, b) ob die Turbine sich um eine lotrechte oder waagerechte Achse dreht, c) wie die Regelung erfolgt, d) wie der Zufluß und Abfluß erfolgt, e) wie die Leistungsabgabe et-folgt, f) wie die Konstruktionseinzelheiten ausgeführt sind, solange sie dein geschilderten Prinzip dienen.

Claims (7)

  1. PATEN TA\Si'RÜCHE: i. Turbine, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem axialen Zulaufrohr verbundene feststehende Scheibe (4) init am Umfang verteilten tangentialen Düsen (i3) von einem rotierenden, mit radialen Schaufeln (6) versehenen Gehäuse (i) umhüllt ist, welches mit einem ebenfalls umlaufenden, als Welle dienendem Ablaufrohr (8) verbunden ist.
  2. 2. Turbine, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (6) durch einen Schaufeldeckel (3) gegenüber der Druckseite so abgeschlossen sind, daß der Zuftuß des Betriebsmittels nur am äußersten Umfang im Bereich der Düsen (13) erfolgen kann.
  3. 3. Turbine, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnelläufigkeit der Turbine durch Neigung der Eintrittskanten der Schaufeln gegenüber der Umfangsrichtung festgelegt wird.
  4. 4. Turbine, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung der Drehzahl bei gegebenem Wasserdruck durch Fahl des Durchmessers der Düsenscheibe geschieht.
  5. 5. Turbine, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der feststehenden Düsenscheibe ein während des Betriebes verschiebbares Einlaufrohr verwendet wird.
  6. 6. Turbine, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsabnahme entweder vom drehenden Gelläuse oder von der mit diesem fest verbundenen röhrenförmigen Welle erfolgt.
  7. 7. Turbine, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einerseits auf dem Zulaufrohr, andererseits mit der mit ihm fest verbundenen Welle im Saugrohr mittels Stopfbüchsen druckdicht gelagert ist.
DEP586A 1948-10-02 1948-10-02 Turbine Expired DE807499C (de)

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DEP586A Expired DE807499C (de) 1948-10-02 1948-10-02 Turbine

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2874061A1 (fr) * 2004-08-09 2006-02-10 Lasquet Patrick Clouche Dispositif a diffuseur interne au rotor permettant de transf ormer l'energie hydraulique en un mouvement rotatif
ITTO20130100A1 (it) * 2013-02-07 2014-08-08 Met Al Edil S N C Di Marinoni Virg Ilio & Claudio Turbina
ITTO20130101A1 (it) * 2013-02-07 2014-08-08 Met Al Edil S N C Di Marinoni Virg Ilio & Claudio Turbina
ITTO20130099A1 (it) * 2013-02-07 2014-08-08 Met Al Edil S N C Di Marinoni Virg Ilio & Claudio Turbina

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ITTO20130100A1 (it) * 2013-02-07 2014-08-08 Met Al Edil S N C Di Marinoni Virg Ilio & Claudio Turbina
ITTO20130101A1 (it) * 2013-02-07 2014-08-08 Met Al Edil S N C Di Marinoni Virg Ilio & Claudio Turbina
ITTO20130099A1 (it) * 2013-02-07 2014-08-08 Met Al Edil S N C Di Marinoni Virg Ilio & Claudio Turbina

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