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Gasturbine Gegenstand der Erfindung ist eine Gasturbine. Der Erfindung
gemäß besteht diese im wesentlichen aus einer drehbar gelagerten Welle, aus einer
fest auf dieser Welle angeordneten Ringscheibe, welche zum mindesten auf einer ihrer
beiden Seiten mindestens ein die Welle konzentrisch umgebendes Schaufelkranzpaar
trägt, deren durch einen Ring voneinander getrennte und nach außen hin wiederum
durch einen Ring abgeschlossene Schaufelkränze jeweils auf einer ihrer Kreishälften
aus Antriebsschaufeln und auf der anderen Kreishälfte aus Absaugeschaufeln bestehen,
die, von Schaufelkranz zu Schaufelkranz gesehen, gruppenweise um 18o° gegeneinander
versetzt sind, aus je einer Verbrennungskammer für jeden Schaufelkranz, aus mindestens
einer von der Welle her angetriebenen Ladepumpe für die Verbrennungskammern, aus
von der Welle her gesteuerten Ventilen zwischen den Ladepumpen und den zugehörigen
Verbrennungskammern, aus von der Welle her gesteuerten Ventilen zwischen den Verbrennungskammern
und den zugehörigen Schaufelkränzen sowie aus je einem Abgasstutzen für jeden der
Schaufelkränze, wobei diese Bauelemente der Turbine nach der weiteren Erfindung
so zusammenwirken, daß auf je zwei Umläufe ihrer Welle in jeder der Verbrennungskammern
je eine Verbrennung erfolgt, und wobei weiter die Auslässe der Verbrennungskammern
so gestaltet, gegenüber den zugehörigen Schaufelkränzen so angeordnet und auf eine
solche Weise ventilgesteuert sind, daß die daraus austretenden Verbrennungsgase
die Antriebsschaufeln des jeweils zugehörigen Schaufelkranzes während der Dauer
einess jeden zweiten Vorbeiganges beaufschlagen.
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Gasturbinen gemäß der Erfindung laufen naturgemäß um so gleichmäßiger
und erschütterungsfreier, je größer die ,Anzahl der Schaufelkranzpaare ist.
Dabei
genügen jedoch bereits zwei solcher Schaufelkranzpaare durchaus, um einen den meisten
praktischen Erfordernissen genügenden Lauf der Turbine zu bewirken. Diese beiden
Schaufelkranzpaare können erfindungsgemäß sowohl auf einer Seite der Ringscheibe
als auch zu beiden Seiten derselben ihren Platz finden, wobei allerdings die Anordnung
auf einer Seite eine Reihe von Vorteilen konstruktiver Art bietet. Den höchsten
Ansprüchen an gleichmäßigem und erschütterungsfreiem Lauf anderseits genügen solche
Gasturbinen gemäß der Erfindung, bei denen auf jeder Seite der Ringscheibe zwei
Schaufelradpaare angeordnet sind.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel einer Gasturbine gemäß
der Erfindung mit je zwei Schaufelkranzpaaren auf jeder Seite der Ringscheibe dargestellt.
Es veranschaulichen darin " Fig. i die teilweise in der Ebene I-I der Fig. 2 geschnittene
Vorderansicht einer Gasturbine gemäß der Erfindung mit je zwei Schaufelradkränzen
auf jeder Seite der auf der drehbar gelagerten Welle fest angeordneten Ringscheibe,
Fig. 2 einen Querschnitt durch dieselbe Gasturbine in der Mittelebene der in der
Fig. i gezeigten vorderen Ladepumpen, in der gekrümmten Mittelfläche der daran anschließenden
Verbrennungskammern sowie in der gekrümmten Mittelfläche des zugehörigen Abgasauslasses,
Fig. 3 die schematische Darstellung einer in ein Gehäuse eingebauten Gasturbine
gemäß den Fig. i und 2, Fig.4 die schematische Darstellung einer in ein offenes
Gestell eingebauten Gasturbine gemäß den Fig. i und 2 und Fig.5 das Arbeitsschema
einer aus zwei Ringscheibenpaaren bestehenden Gasturbine gemäß der Erfindung.
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Die in den Zeichnungen dargestellte Gasturbine besteht im wesentlichen
aus der drehbar gelagerten Welle i, auf welcher die Ringscheibe 2 fest angeordnet
ist. An die Stelle einer Ringscheibe kann dabei auch ein Speichenrad zweckdienlicher
Art treten. Beiderseits der Ringscheibe 2 sind je zwei Schaufelkranzpaare, die Welle
i konzentrisch umgebend, angeordnet, deren Antriebsschaufeln 3' und deren Absaugeschaufeln
3", sich gruppenweise über je eine Kreishälfte erstreckend, zwischen Ringen 4 gehalten
werden, die ihrerseits wieder, soweit erforderlich, auf jede zweckdienliche Weise,
wie z. B. durch Schweißnähte, miteinander verbunden sein können.
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Innerhalb der beiderseitigen Schaufelkranzpaare sind die Ladepumpen
5"' und 5"" einerseits und die Ladepumpen 5h' und 5h" anderseits radial angeordnet,
und zwar sowohl die Pumpen 5"' und 59 ' als auch die Pumpen 5h' und 5h" um 18o°
gegeneinander versetzt, wie weiterhin wiederum die beiderseitigen Pumpenpaare 5"',
5." und 51,', 5h" um go° gegeneinander versetzt. Die in an sich bekannter
Weise über Pleuel auf und ab bewegten Kolben 6 der Ladepumpen 5"', 5"", 5h und
51," sind in ihren Böden mit selbsttätig wirkenden Ventilen 7 versehen, welche
sich während der Abwärtsbewegung derselben selbsttätig öffnen und während der Aufwärtsbewegung
ebenso selbsttätig wieder schließen. Dadurch wird bewirkt, daß die Ladepumpen 5"',
50", 5h und 5a" im Verlauf je einer Drehung der Welle i Frischluft ansaugen und
diese verdichten.
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Die auf solche Weise verdichtete Frischluft tritt dabei aus den Ladepumpen
in Verbrennungskammern über, von denen je zwei auf dem Kopf einer jeden Ladepumpe
angeordnet sind, wie z. B. die Verbrennungskammern 84 und 82 auf Jlem Kopf der Ladepumpe
5ä und die Verbrennungskammern 83 und 81 auf dem Kopf der Ladepumpe 5,". Gesteuert
wird der Übertritt der verdichteten Frischluft aus den Pumpenräumen in die jeweils
zugehörigen Verbrennungskammern dabei durch von der Welle i her betätigte Ventile
9, die vorzugsweise als Schieberventile ausgebildet sind, und zwar so, daß die beiden
Verbrennungskammern abwechselnd, d. h. also im Verlauf von zwei Wellenumdrehungen
je einmal, aufgeladen werden.
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In den Verbrennungskammern kann nun entweder ein in die verdichtete
Luft eingespritzter Brennstoff unmittelbar verbrannt oder aber ein durch Einspritzen
von Brennstoff in die Luft erzeugtes zündfähiges Gemisch in an sich bekannter Weise
durch zweckdienliche Zündvorrichtungen zur Explosion gebracht werden. Das Einspritzen
des Brennstoffes erfolgt dabei durch die Einspritzvorrichtungen io, deren Arbeiten
ebenso wie das etwa vorhandener Zündvorrichtungen ebenfalls von der Welle i her
geregelt wird.
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Die Verbrennungskammer 81 der Ladepumpe 5v" ist dabei, von der Ringscheibe
2 her gezählt, dem ersten Schaufelkranz, die Verbrennungskammer 82 der Ladepumpe
5"' dem zweiten Schaufelkranz, die Verbrennungskammer 8s der Ladepumpe
5," dem dritten Schaufelkranz und die Verbrennungskammer 84 der Ladepumpe
5"' dem vierten Schaufelkranz zugeordnet und in entsprechender Weise die an die
Ladepumpen 5h' und 5h," angeschlossenen Verbrennungskammern den vier Schaufelkränzen
auf der anderen Seite der Ringscheibe 2. Zwischen den in den Einlaßwinkel der Antriebsschaufeln
3' gekrümmten Mündungen der Verbrennungskammern 81, 82, 83 und 84 sowie auch der
Verbrennungskammern auf der anderen Seite der Ringscheibe 2 und den Schaufelkränzen
sind die ebenfalls von der Welle i her gesteuerten Ventile ix, vorzugsweise wiederum
Schieberventile, vorgesehen. Öffnet sich ein solches Ventil ii, was im Verlauf von
je zwei Wellenumdrehungen für die Dauer einer halben Wellenumdrehung geschieht,
so werden während dieses Zeitraums die Antriebsschaufeln 3' des jeweils zugeordneten
Schaufelkranzes beaufschlagt. Danach schließt sich das Ventil ii wieder, und die
verbrauchten Antriebsgase werden durch den zugeordneten Abgasstutzen 12"' oder 12,
" bzw. i2h' oder i2h" ins Freie geblasen. Erfindungsgemäß werden die Abgasstutzen
einer Turbinenseite um 18o° gegeneinander versetzt und die Abgasstutzenpaare der
beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Turbine um go° gegeneinander versetzt
angeordnet. Vorteilhafterweise werden in diesen Abgasstutzen Leitschaufeln
13 von zweckdienlicher Krümmung angeordnet.
Gasturbinen gemäß
der Erfindung können konstruktive Abwandlungen der verschiedensten Art erfahren,
ohne daß dadurch das Prinzip der Erfindung berührt würde. So kann es beispielsweise
unter Umständen von Vorteil sein, die Ladepumpen außerhalb der Schaufelkränze anzuordnen.
Das kann etwa geboten sein, wenn die Aufgabe gestellt ist, eine Turbine möglichst
geringen Durchmessers zu entwerfen. ' Gasturbinen der in den Fig. i und 2 dargestellten
Art können sowohl, wie es beispielsweise in der Fig. 3 gezeigt ist, in einem mit
an sich bekannten Befestigungsaugen =q. versehenen, gegebenenfalls mehrteiligen
Gehäuse 15 angeordnet werden. Von besonderem Vorteil aber kann es sein, derartige
Gasturbinen in einfachen, aus mit Füßen 16 versehenem U-förmigem Bügel 1.7, einem
in halber Höhe mit diesem verschweißten oder vernieteten waagerechten Rahmen 18
sowie ebenfalls mit Füßen 16 versehenen und an ihren freien Enden mit dem Rahmen
18 verschweißten oder vernieteten Stützen =g bestehenden Gestellen anzuordnen. Derartige
einfache Gestelle sind nicht nur überaus leicht und werkstoffsparend, vielmehr bieten
sie auch den Vorteil einer ganz besonders intensiven Kühlung, da die Kühlluft bei
Anwendung solcher Gestelle auf keine Weise behindert ist.
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Die Arbeitsweise einer Seite einer Gasturbine, wie sie in den Fig.
i und 2 dargestellt ist, ergibt sich ohne weiteres aus dem in der Fig. 5 wiedergegebenen
Arbeitsschema. Es erhellt daraus, daß allein schon eine Gasturbine gemäß der Erfindung
mit zwei Schaufelkranzpaaren, d. h. also mit nur vier Schaufelkränzen, einen außerordentlich
ruhigen Lauf haben muß und daß demzufolge durch das Hinzufügen zweier weiterer,
in ihrer Wirkung überdies noch um go° versetzter Schaufelradpaare notwendigerweise
zu einem praktisch vollkommenen Lauf führen wird, was natürlich nicht wegnimmt,
daß die Zahl der Schaufelkranzpaare unter bestimmten Voraussetzungen, etwa bei Geräten
von besonders großer Leistung, noch erhöht werden kann.