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Mehrstufige Scheibenradturbine.
Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Scheibenradturbine und besteht in der Vereinigung zweier Merkmale, die für sich allein schon bekannt sind, nicht aber in ihrer Vereinigung. Diese Merkmale bestehen darin, dass die Turbine wenigstens im vollbeaufschlagten Teil erstens bei Umfangsgeschwindigkeiten von über 160 m/sek am mittleren Beaufschlagungsdurchmesser der Laufräder Verhältnisse der absoluten
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weist, die kleiner als 2 sind, und dass zweitens die Austrittswinkel der Leit- und Laufradschaufeln grösser als 200 sind. Durch die Vereinigung dieser Merkmale wird eine unerwartete Steigerung des Wirkungsgrades von Dampfturbinen in einem bedeutenden Umfange erreicht.
Da die Wahl eines bestimmten (u bei gegebener Drehzahl und Stufenzahl (Gefälle) den Durchmesser oder bei gegebenem Durchmesser und Gefälle die Drehzahl oder schliesslich bei gegebenem Durchmesser und gegebener Drehzahl die Stufenzahl (Gefälle) festlegt, so kommen beide Kombinationsmerkmale in den Abmessungen bestimmter Turbinenteile eindeutig zum Ausdruck.
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung noch näher erläutert werden.
Fig. 1 und 2 zeigen das Geschwindigkeitsdiagramm bzw. den Sehauf elplan einer vollbeaufschlagten Druckstufe einer Scheibenradturbine nach vorliegender Erfindung, während Fig. 3 und 4 das Geschwindigkeitsdiagramm bzw. den Schaufelplan einer Druckstufe einer Turbine veranschaulichen, welche dasselbe Wärmegefälle wie die in Fig. 2 gezeigte Stufe verarbeitet, jedoch mit entsprechend den früher als am günstigsten betrachteten Austrittswinkeln der Leit- und Laufschaufeln, die kleiner sind als 200, nämlich 14 bzw. 18 , und einem Verhältnis (##) grösser als 2, nämlich 2-3.
In den Geschwindigkeitsdiagrammen Fig. 1 und 3 bezeichnet c0 die absolute Geschwindigkeit des Dampfes beim Austritt aus dem Leitrad und or, den Neigungswinkel dieser Geschwindigkeit gegen die Umfangsgeschwindigkeit. ? 1 und W2 bedeuten die relativen Geschwindigkeiten des Dampfes beim Eintritt in die Laufschaufelung bzw. Austritt aus derselben, und ssr. ss2 sind die Neigungswinkel dieser Relativgeschwindigkeiten gegen die Umfangsgeschwindigkeiten. Schliesslich bedeutet c2 die absolute Geschwindigkeit des Dampfes beim Austritt aus dem Laufrad bzw.
Eintritt in das Leitrad der nächsten Stufe, und (1. 2 bezeichnet den Neigungswinkel dieser Geschwindigkeit zur Umfangsgeschwindigkeit. u bezeichnet die mittlere Umfangsgeschwindigkeit der Laufschaufelung.
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ausfallen, was günstigere Verlustbeiwerte zu erzielen gestattet sowie bei gegebener Dampfmenge und gegebenem Gefälle bei gleichbleibenier Leitkanalhöhe einen kleineren Durchmesser der Stufe anzuwenden erlaubt, so dass trotz Anwendung grösserer Umfangsgeschwindigkeiten die Radreibung kleiner wird als in dem Falle, wo die Winkel al und ss2 kleiner gewählt sind. Das hängt mit dem Umstand zusammen, dass die Radreibung im Quadrat der Durchmesser wächst.
Durchgeführte Berechnungen haben ergeben, dass mit einer Schaufelung nach Fig. 2 am Radumfang ein Wirkungsgrad von 87'2%, mit einer Schaufelung nach Fig. 4 dagegen nur ein solcher von 82'2% erreichbar ist.
Bei einer Turbine der beschriebenen Bauart ergeben sich für die einzelnen Stufen allerdings verhältnismässig grosse Austrittsgeschwindigkeiten aus den Laufschaufelkanälen. Da aber diese Geschwindigkeiten-vom Auslassverlust der letzten Stufe abgesehen-in den nachfolgenden Stufen wegen der vorteilhaften flachen Form, die sich für die Leitschaufeln dieser Stufen ergibt, in besonders günstiger Weise wieder ausgenutzt werden können, so übt jener Umstand keinen nachteiligen Einfluss auf den Gesamtwirkungsgrad der Turbine aus.
Es ist nicht erforderlich, dass die Turbine durchwegs die erwähnten Merkmale aufweist ; zur Erreichung des angestrebten hohen Wirkungsgrades ist es jedoch wesentlich, dass wenigstens der vollbeaufschlagte Teil in der angegebenen Weise ausgebildet ist.