DE84853C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Turbine gehört zu derjenigen Art von Turbinen, bei welchen die lebendige Kraft eines beliebigen Fluidums (einer Flüssigkeit, Gas, Dampf u. s. w.) glatten, schaufellosen Laufrädern mitgetheilt wird.

Das Neue der vorliegenden Turbine besteht darin, dafs diese glatten Laufräder in der Weise angeordnet sind, dafs sie nach einander bethätigt werden müssen, indem der von dem ersten Laufrade abgleitende Strahl auf ein zweites Rad wirkt und letzteres mit der ihm noch innewohnenden Kraft antreibt u. s. w., bis der Strahl, vom letzten Laufrade abgleitend, seine ganze Energie an die Turbine abgegeben hat.

Auf diese Weise wird die Energie des treibenden Fluidums in denkbar vollkommenster Weise ausgenutzt.

In den beiliegenden Zeichnungen ist diese neue Turbine dargestellt.

Fig. ι und 2 veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der gebräuchlichen, bei der neuen Turbine jedoch in besonderer Weise angewendeten glatten Laufräder.

Fig. 3 ist ein Horizontalschnitt der neuen Turbine mit zwei gemä'fs der vorliegenden Erfindung angeordneten Laufrädern und den Vorrichtungen zum Uebertragen der Arbeit dieser Laufräder auf eine Arbeitswelle. Fig. 4 giebt einen Schnitt nach 1-2 der Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt nach 3-4 der Fig. 3.

Fig. 6 zeigt eine neue Ausführungsform eines glatten Laufrades, welches an Stelle mehrerer in oben erwähnter Weise angeordneter Laufräder benutzt werden kann und welches dann dieselben Wirkungen erzielt, wie diese mehreren in genannter Weise angeordneten Laufräder.

Das Laufrad ohne Schaufeln hat bei der neuen Turbine vortheilhaft die Gestalt einer Scheibe α mit einem sie umgebenden Rand b, so dafs eine Art Schale oder Tasse gebildet wird (Fig. 1).

Das treibende Fluidum wird gegen die innere Fläche des Randes b (Fig. 1) der Scheibe a durch Röhren, Kanäle u. s. w. in Gestalt von Strahlen geführt, die zu diesem Rande unter einem passenden Winkel geneigt sind, um so viel als möglich Stöfse und einen durch letztere bewirkten Arbeitsverlust zu vermeiden.

Die lebendige Kraft des Strahles bezw. der Strahlen wirkt also auf die innere, glatte Oberfläche des Randes b der Scheibe a in Richtung der Strahlen. Der Wasser-, Dampf- oder Gasstrahl fliefst dauernd gegen diese innere Fläche des Randes und nimmt das Rad vermöge der von ihm ausgeübten Reibung sowie des Druckes mit, den er auf diese Fläche ausübt, indem er stets bemüht ist, zuerst in seiner ursprünglichen Richtung und dann tangential zu dem inneren Umfange des Randes b zu entweichen. Da nun das treibende Fluidum durch den Rand b verhindert ist, in diesen Richtungen zu entweichen, so wirkt das Fluidum kräftig gegen den Rand, theilt dem Rade α seine lebendige Kraft mit und setzt es dadurch in Umdrehung.

Damit die Fluidumstrahlen, welche aus den Kanälen ausströmen, nicht denjenigen Strahlen begegnen, die bereits auf das Rad gewirkt

haben, geben die Erfinder entweder diesen Strahlen eine Neigung oder dem inneren Rande b eine konische Gestalt.

Die gröfste Nutzwirkung wird erzielt, wenn das bewegende Fluidum, nachdem es seine Arbeit verrichtet hat, aus dem Rade mit der Umfangsgeschwindigkeit des letzteren entweicht.

Der Fluidumstrahl kann auch unter einem bestimmten Winkel auf ein glattes Rad ohne Rand zur Wirkung gebracht werden (Fig. 2), indem man den Strahl auf die Ober- oder Unterfläche b'² eines solchen Rades a² richtet.

Bei der neuen Turbine sind nun mehrere solcher Räder derart angeordnet, dafs der das erste Rad verlassende Fluidumstrahl das zweite, sodann das dritte u. s. w. Laufrad treffen mufs. Alle Laufräder sind von einander unabhängig drehbar und übertragen ihre Arbeit mit Hülfe passender Vorrichtungen auf dieselbe Arbeitswelle. Eine solche Anordnung der Räder gestattet nämlich, alle noch in dem Fluidum vorhandene lebendige Kraft zu gewinnen, nachdem dasselbe seine Wirkung auf eines der Räder beendet hat.

Drehen sich diese Räder concentrisch zu einander, so wird der Rand des mittelsten Rades von den staffeiförmig wachsenden Rändern der übrigen Räder umgeben; die Ränder entfernen sich also langsam von dem Punkte, wo das Fluidum auf das erste Rad einwirkt.

Das bewegende Fluidum entströmt tangential aus dem ersten Rade und trifft auf das zweite Rad mit der Geschwindigkeit, welche es im Augenblicke dieses Ausströmens besitzt; das Fluidum wirkt dann mit dieser übrig gebliebenen Geschwindigkeit auf das zweite Rad in derselben Weise, wie dies bei dem ersten Rade der Fall war.

Durch Hinzufügen weiterer Räder, von denen jedes die noch vorhandene lebendige Kraft des aus dem vorhergehenden Rade ausströmenden Fluidums aufnimmt, kann man erreichen, dafs von dem Fluidum alle Arbeit, die es im Stande ist, zu liefern, abgeleitet bezw. nutzbar gemacht wird.

Die Fig. 3, 4 und 5 veranschaulichen eine Ausführungsform einer nach dem eben erläuterten Grundgedanken construirten Turbine, bei welcher z. B. zwei Laufräder ohne Schaufeln, die durch Dampf getrieben werden können, vorhanden sind. Der Dampf tritt durch das Rohr η ein; er strömt dann durch die Vertheilungskanäle pp¹ und entweicht durch deren Mündungen 0 o¹, um gegen die innere Oberfläche des Randes des Laufrades c, nahezu in Richtung einer Tangente an dasselbe, zu strömen; sodann strömt der Dampf auf dieser Oberfläche entlang und nimmt das Rad durch Reibung und Druck mit, bis er dieses Rad c in tangentialer Richtung verläfst, um gegen die innere Oberfläche des Randes f'² eines zweiten Laufrades/ zu strömen. Auf dieses Rad wirkt nun der Dampf in derselben Weise wie zuvor mit der ihm verbliebenen Kraft und daher mit verringerter Geschwindigkeit.

Das Rad c läuft mit der Spitze c¹ in einem verschiebbaren Lager c², welches gegen die Spitze c¹ durch eine Feder c³ gedrückt wird. Die Welle e endigt in einen konisch-bogenförmigen Theil d\ Der Theil d^l dreht sich zwischen den Rollen e e¹ e². Diese Lagerungs-.weise des glatten Laufrades macht es möglich, dafs sich das Rad während seiner Drehung so verschiebt, dafs es sich stets im Gleichgewicht befindet.

Die Rollen e, e^l und e² drehen sich in Aussparungen e³ e⁴ e⁵ (Fig. 5) im Umfange einer Büchse/¹, die dem zweiten glatten Laufrade/ als Achse dient. Das Rad / läuft somit concentrisch mit dem Rade c, und es empfängt sein Rand f'² den aus dem Rande c* des Rades c austretenden Dampf, nachdem derselbe auf letzteres einen Theil seiner Kraft übertragen . hat. Der Dampf strömt also gegen den Rand/² mit der Geschwindigkeit, welche er in dem Augenblicke besitzt, wo er den Rand c⁴ in tangentialer Richtung verläfst; die Räder c und / drehen sich daher in demselben Sinne, jedoch mit verschiedenen Geschwindigkeiten.

Um die von den beiden Rädern geleistete Arbeit auf dieselbe Welle zu übertragen, werden die Rollen e, e¹ und e'² nicht allein durch das Ende d¹ der Welle d des Rades c, sondern auch durch die Büchse f¹ des Rades / mitgenommen. Die Rollen laufen dann auf den Bahnen g und g¹ eines Gehäuses g'², dessen Achse g³ in einem auf dem Bett i des Motors befestigten Bock h lagert.

Die Achse g^s überträgt ihre Drehbewegung auf eine Welle / mit Hülfe der Zahnräder k, k^l und k'². Ferner wird die Welle Z noch durch ein Zahnrad m angetrieben, welches mit einem anderen, auf der Büchse/³ des Rades/ befestigten oder mit derselben aus einem Stück gegossenen Zahnrade/⁴ kämmt.

Auf diese Weise wird die Arbeit der Räder c und / auf die Welle Z mit Hülfe der Rollen e e¹ e², des Gehäuses g² und des Getriebes k, k¹, /f², /* und m übertragen. Die Durchmesser der Zahnräder sind so bemessen, dafs die Räder c und / der Turbine trotz ihrer verschiedenen Umdrehungsgeschwindigkeiten der Welle Z eine gleiche Geschwindigkeit ertheilen.

Die Laufräder c und / sind in einem Gehäuse q eingeschlossen, aus welchem der Dampf, nachdem er zur Wirkung gelangt ist, durch die Oeffnung q¹ (Fig. 4) entweicht.

Anstatt mehrere Laufräder von der in Fig. ι und 2 dargestellten Gestalt anzuwenden und in beschriebener Weise anzuordnen, kann

man auch das in Fig. 6 dargestellte konische Rad ohne Schaufeln a¹ anwenden, so zwar, dafs es mit seinem gröfseren Durchmesser in die Nähe der Ausströmungsöffnungen für das treibende Fluidum und mit seinem kleineren Durchmesser auf die entgegengesetzte Seite, nämlich da zu liegen kommt, wo das Fluidüm, nachdem es seine Arbeit verrichtet hat, ausströmt.

Mit diesem Rade, welches man sich durch die Verschmelzung mehrerer tassenförmiger Räder von der in Fig. ι dargestellten Gestalt entstanden denken kann, die, von verschiedenen Durchmessern, concentrisch zu einander in bestimmten Abständen auf einer Achse angeordnet waren, erreicht man genau dieselbe Wirkung wie mit der soeben beschriebenen Anordnung von mehreren Rädern.

Die den Strahlen mitgetheilte Richtung ist in diesem Falle derart, dafs das bewegende Fluidum an der inneren Seitenwandung des Rades α¹ bis zur AusströmungsöfFnung hin in Schraubenwindungen entlang fliefst. In dem Mafse, als sich die Schnelligkeit des Fluidums verringert, wirkt das Fluidum nach und nach auf Theile des konischen Rades, deren Umfangsgeschwindigkeiten, von dem gröfsten Durchmesser nach der Mündung des Rades hin gerechnet, in entsprechender Weise abnehmen.
■; Es erhellt daher, dafs, wenn der konische Mantel des Rades so lang gebaut ist, dafs das Fluidum aus der Mündung des Rades nur mit geringster Geschwindigkeit entweicht, das Fluidum dem Rade durch Reibung und Druck, genau wie bei der vorigen Anordnung, seine ganze lebendige Kraft mitgetheilt haben mufs.

Claims (1)

1. ^; Patent-Ansprüche:
   i. Eine Turbine, bei welcher mehrere tassenförmige, von einander unabhängig drehbare Laufräder (c f) concentrisch in einander liegend und so angeordnet sind, dafs der Rand (f-) des einen Rades (f) stets den Rand (c^) des vorhergehenden Rades (c) überragt, in der Weise, dafs der gegen den Rand des innersten Rades geführte Fluidumstrahl letzteres in Bewegung setzt und, dasselbe verlassend, gegen den Rand des zweiten Rades wirkt u. s. w., wodurch der Strahl an diese Räder seine ganze Kraft abgiebt und dieselben in gleicher Richtung, aber mit verschiedenen Geschwindigkeiten dreht, worauf die Räder ihre Arbeit gleichzeitig mit Hülfe einer passenden Uebersetzung auf eine Welle (I) übertragen.
   Eine Turbine nach Anspruch i, bei welcher an Stelle der tassenförmigen Laufräder einfach glatte, scheibenförmige Laufräder, welche einander mit ihren Rändern stufenweise überragen, vorgesehen sind, gegen deren Oberflächen der Fluidumstrahl, vom mittleren Rade beginnend, unter einem passenden Winkel wirkt.
   Eine Turbine nach Anspruch ι und 2, bei welcher an 'Stelle mehrerer sich mit verschiedener Schnelligkeit, entsprechend der abnehmenden Kraft des treibenden Fluidums, drehender Räder ein einziges konisches Rad (Fig. 2) ohne Schaufeln vorgesehen ist, in welches die Fluidumstrahlen an der Stelle seines gröfsten Durchmessers eingeführt werden und dessen kleinster oder Mündungsdurchmesser derart bemessen ist, dafs die an der inneren Wandung des Rades schraubenförmig in die Höhe gleitenden Strahlen des Fluidums fortschreitend gegen sich der Drehachse nähernde Flächen des Rades wirken, deren Umfangsgeschwindigkeiten sich proportional zur abnehmen-: den Kraft des Fluidums verringern.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.