Die Erfindung betrifft eine Entspannungs-Turbine zur Entspannung von Gas. Ferner richtet sich die Erfindung auf eine Anordnung mit einer derartigen Entspannungs-Turbine. Die Erfindung ist auch auf ein Entspannungs-System mit einer solchen Entspannungs-Turbine gerichtet. Unter Gas wird hier eine Substanz verstanden, die sich bereits unter Normal-Bedingungen im gasförmigen Aggregats-Zustand befindet. Auch Dampf wird hier als Gas betrachtet. Als Dampf wird hier ein Gas verstanden, das im Allgemeinen noch in Kontakt mit der flüssigen Phase steht, aus der es durch Verdampfung hervorgegangen ist. Die Erfindung kann somit bei der Gas-Entspannung bzw. Dampf-Entspannung Anwendung finden.The invention relates to a relaxation turbine for the relaxation of gas. Furthermore, the invention is directed to an arrangement with such a relaxation turbine. The invention is also directed to a relaxation system with such a relaxation turbine. By gas is meant here a substance which is already under normal conditions in the gaseous aggregate state. Also steam is considered here as gas. Steam is understood herein to mean a gas that is generally still in contact with the liquid phase from which it has evolved by evaporation. The invention can thus be used in gas relaxation or steam relaxation application.
Bei kleineren Gas-Volumen-Strömen wird Gas bekanntlich oftmals über Drossel-Organe, wie Schieber, Regel-Ventile oder Klappen, entspannt. Die Enthalpie des Gases bleibt konstant. Technische Arbeit wird dabei nicht gewonnen.For smaller gas volume flows gas is known, often via throttle organs, such as slides, control valves or flaps, relaxed. The enthalpy of the gas remains constant. Technical work is not won.
Bei größeren Gas-Volumen-Strömen werden im Allgemeinen Entspannungs-Turbinen eingesetzt. In Abhängigkeit des zu entspannenden Gases muss die Entspannungs-Turbine ggf. beheizt werden, um Kondensation und Tropfen-Schlag infolge der auftretenden Temperatur-Senkung des Gases zu verhindern (Joule-Thomson-Effekt). Die bekannten Entspannungs-Turbinen stoßen bei kleinen Gas-Volumen-Strömen und großen Gas-Druck-Verhältnissen mit ihrem Wirkungsgrad und spezifischen Kosten an ihre Grenzen. Sie arbeiten nur bei Stufen-Druck-Zahlen unter 1,5 energieeffizient. Die Stufen-Druck-Zahl bezieht die spezifische Stutzen-Arbeit auf das Quadrat der Umfangs-Geschwindigkeit.For larger gas volume flows, expansion turbines are generally used. Depending on the gas to be expanded, the expansion turbine may need to be heated to prevent condensation and dripping due to the temperature drop of the gas (Joule-Thomson effect). The known relaxation turbines reach their limits at low gas volume flows and large gas-pressure ratios with their efficiency and specific costs. They only work energy efficiently at step pressure numbers below 1.5. The step pressure number relates the specific neck work to the square of the peripheral velocity.
Aus der EP 0 097 924 B1 ist eine Turbinen-Pumpe bekannt, die ein Gehäuse mit ringartigen Seiten-Kanälen umfasst. In dem Gehäuse sind zwei drehantreibbare Lauf-Räder angeordnet, deren Schaufeln sich in den Seiten-Kanälen befinden. Bei dieser Pumpe tritt ein hoher Verschleiß auf.From the EP 0 097 924 B1 For example, a turbine pump is known that includes a housing having annular side channels. In the housing two rotary drivable wheels are arranged, the blades are located in the side channels. This pump is subject to high wear.
Die US 5,599,163 offenbart eine Seitenkanal-Pumpe mit einem Lauf-Rad, das in einem Gehäuse der Seitenkanal-Pumpe drehbar gelagert ist. In dem Gehäuse ist ein ringartiger Seiten-Kanal gebildet.The US 5,599,163 discloses a side channel pump with a barrel wheel rotatably mounted in a housing of the side channel pump. In the housing, a ring-like side channel is formed.
Aus der Veröffentlichung von Gerd Grabow „Veränderung der Geometrie bei Radial-Seitenkanalmaschinen reduziert die Drehzahl” im Maschinenmarkt, Würzburg 105 (1999), 28, Seiten 28 bis 32, ist eine weitere Seitenkanal-Maschine bekannt.From the publication by Gerd Grabow "Change of geometry in radial side channel machines reduces the speed" in the machine market, Würzburg 105 (1999), 28, pages 28 to 32, another side channel machine is known.
Die Veröffentlichung „Charakteristiken der Seitenkanalmaschine als Turbine und Pumpe” von Gerd Grabow und Nguyen Duc Suong in „Forschung im Ingenieurwesen – Engineering Research” Bd. 60 (1994), Nr. 4, Seiten 65 bis 75 offenbart Charakteristiken von Seitenkanalmaschinen.The publication "Turbine and Pump Side Channel Machine Characteristics" by Gerd Grabow and Nguyen Duc Suong in "Research in Engineering - Engineering Research" Vol. 60 (1994), No. 4, pages 65 to 75 discloses characteristics of side channel machines.
Aus der US 3,880,549 ist eine Turbine bekannt, die mindestens ein Lauf-Rad in einem Gehäuse umfasst. Für die Inbetriebnahme der Turbine ist eine Kondensat-Drainage nach dieser Druckschrift äußerst wichtig.From the US 3,880,549 For example, a turbine is known that includes at least one barrel wheel in a housing. For the commissioning of the turbine, a condensate drainage according to this document is extremely important.
Die DE 2 033 353 A offenbart eine Entspannungs-Turbine, die einen Seiten-Kanal aufweist. Tangential zum Gehäuse sind Auslässe zur Entfernung von Staub vorgesehen. Das Gehäuse weist auch abnehmbare Wandteile auf, und zwar an Stellen, an denen sich Staub ansammeln und seine korrosive Wirkung ausüben könnte.The DE 2 033 353 A discloses a relaxation turbine having a side channel. Tangential to the housing are provided outlets for the removal of dust. The housing also has removable wall parts at locations where dust could accumulate and exert its corrosive action.
Aus der DE 35 32 168 A1 ist eine Radial-Turbine bekannt, die eine Leitspirale aufweist. Die im Umfang der Leitspirale abgeschiedenen Partikel werden durch einen beziehungsweise mehrere daran angeordnete Ausblase-Stutzen abgeführt.From the DE 35 32 168 A1 is known a radial turbine having a Leitspirale. The particles deposited in the circumference of the guide spiral are removed by one or more blow-off nozzles arranged thereon.
Die EP 0 418 887 A1 offenbart einen Diffusor für Dampf-Turbinen. Der Diffusor hat im Kranz des letzten Leitrades über den Leitschaufeln eine Sammelkammer, in die ein Spalt aus einem Zwischenradraum mündet. Die Sammelkammer ist über Kanäle mit einer Ringkammer verbunden. Die Ringkammer ist im Kranz über den Leitschaufeln angeordnet, in denen je ein langer Radial-Spalt am Bauch und mehrere, kürzere Spalten am Rücken ausgebildet sind. Hierdurch soll Kondensat besonders einfach abführbar sein.The EP 0 418 887 A1 discloses a diffuser for steam turbines. The diffuser has in the rim of the last stator over the vanes a collection chamber into which a gap opens out of a Zwischenradraum. The collection chamber is connected via channels with an annular chamber. The annular chamber is arranged in the ring over the guide vanes, in each of which a long radial gap on the abdomen and several, shorter gaps are formed on the back. This condensate should be particularly easy to dissipate.
Aus der DE 160 983 A sind verschiedene Kondenswasser-Abscheider für Dampf-Turbinen bekannt. Die Leit-Schaufeln enthalten gemäß einer Ausführungsform Kammern, die durch Schlitze in der konkaven Schaufel-Wand mit einer benachbarten Zelle kommunizieren.From the DE 160 983 A Various condensate separators are known for steam turbines. The vane vanes, in one embodiment, contain chambers communicating through slots in the concave vane wall with an adjacent cell.
Die JP 59190402 A offenbart eine Radial-Turbine. An den Schaufeln ist eine Kondensat-Sammelnut vorgesehen.The JP 59190402 A discloses a radial turbine. On the blades a condensate collection groove is provided.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entspannungs-Turbine bereitzustellen, die auch bei kleinen Drehzahlen einen besonders hohen Wirkungsgrad hat. Eine entsprechende Anordnung mit einer solchen Entspannungs-Turbine soll ebenfalls geschaffen werden. Ferner soll auch ein entsprechendes Entspannungs-System mit einer derartigen Entspannungs-Turbine geschaffen werden. Ferner soll Tropfen-Schlag vermieden bzw. reduziert werden.The invention has for its object to provide a relaxation turbine, which has a particularly high efficiency, even at low speeds. A corresponding arrangement with such a relaxation turbine should also be created. Furthermore, a corresponding expansion system with such a relaxation turbine to be created. Furthermore, drop impact should be avoided or reduced.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen 1, 16 und 20 angegebenen Merkmale gelöst. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass die Entspannungs-Turbine einen ringartigen bzw. ringförmigen Seiten-Kanal für das Gas hat. Die Entspannungs-Turbine nutzt somit die von Seitenkanal-Verdichtern bekannte Seitenkanal-Technik bzw. -Führung. Das Gas wird somit im Wesentlichen ringartig in dem Seiten-Kanal geführt. Es wird dabei vorzugsweise in dem Seiten-Kanal durch die auftretende Zentrifugal-Kraft radial nach außen gedrückt und anschließend wieder zum radial innen liegenden Bereich des Seiten-Kanals geführt, wo es wieder in die Schaufel-Zellen zwischen benachbarten Lauf-Rad-Schaufeln eintritt und der Zentrifugal-Kraft erneut unterliegt.This object is achieved by the features specified in claims 1, 16 and 20 features. The core of the invention lies in that the expansion turbine has a ring-like side channel for the gas. The expansion turbine thus utilizes the side channel technology or guide known from side channel compressors. The gas is thus conducted substantially annularly in the side channel. It is preferably pressed in the side channel by the centrifugal force occurring radially outward and then led back to the radially inner region of the side channel, where it re-enters the blade cells between adjacent barrel-wheel blades and again subject to the centrifugal force.
Die mindestens eine Kondensat-Nut ist eine bevorzugte Maßnahme gegen Tropfen-Schlag. Tropfen haben eine höhere Dichte als Gas und bewegen sich aufgrund der Flieh-Kraft an dem Gehäuse in dem Seiten-Kanal. Sie können durch die mindestens eine Kondensat-Nut von dem Gas-Strom separiert werden und über die mindestens eine Gas-Auslass-Öffnung aus der Entspannungs-Turbine herausgeführt werden.The at least one condensate groove is a preferred measure against drop impact. Drops have a higher density than gas and move due to the centrifugal force on the housing in the side channel. They can be separated from the gas stream by the at least one condensate groove and led out of the expansion turbine via the at least one gas outlet opening.
Vorzugsweise hat die erfindungsgemäße Entspannungs-Turbine bei einstufiger Ausgestaltung für gleiche Druck-Verhältnisse und Volumen- bzw. Massen-Ströme eine wesentlich kleinere, spezifische Drehzahl als eine bekannte, einstufige Axial- oder Radial-Entspannungs-Turbine. Sie hat vorzugsweise eine spezifische Drehzahl zwischen 1,5 und 16 min–1. Die Betriebs-Drehzahl der erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine liegt bei einstufiger Ausgestaltung insbesondere zwischen 2.000 und 25.000 Umdrehungen pro Minute, bevorzugter zwischen 3.000 und 15.000 Umdrehungen pro Minute. Dies führt dazu, dass die Herstellungskosten für die erfindungsgemäße Entspannungs-Turbine wesentlich kleiner als für eine bekannte Entspannungs-Turbine sind. Bei der erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine können nämlich gängige, fettgeschmierte Wälz-Lager eingesetzt werden. Ferner können mit der erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine deutlich höhere Stufen-Druck-Verhältnisse bei gutem Wirkungsgrad umgesetzt werden als bei bekannten Entspannungs-Turbinen, wodurch die Herstellungs-Kosten der Entspannungs-Turbine ebenfalls deutlich reduziert werden können. Der geförderte Volumen-Strom liegt vorzugsweise zwischen 200 und 10.000 m3 pro Stunde, bevorzugter zwischen 200 und 5.000 m3 pro Stunde.Preferably, the expansion turbine according to the invention in single-stage design for equal pressure ratios and volume or mass flows a much smaller, specific speed than a known, single-stage axial or radial expansion turbine. It preferably has a specific speed between 1.5 and 16 min -1 . The operating speed of the expansion turbine according to the invention is in one-stage embodiment, in particular between 2,000 and 25,000 revolutions per minute, more preferably between 3,000 and 15,000 revolutions per minute. As a result, the manufacturing costs for the expansion turbine according to the invention are substantially smaller than for a known expansion turbine. In fact, in the expansion turbine according to the invention, common grease-lubricated roller bearings can be used. Furthermore, with the expansion turbine according to the invention significantly higher stage-pressure ratios can be implemented with good efficiency than in known expansion turbines, whereby the manufacturing cost of the expansion turbine can also be significantly reduced. The volume flow delivered is preferably between 200 and 10,000 m 3 per hour, more preferably between 200 and 5,000 m 3 per hour.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 15, 17 bis 19 und 21 bis 28 angegeben.Further advantageous embodiments are specified in the subclaims 2 to 15, 17 to 19 and 21 to 28.
Die zweckmäßige Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist für die Entspannung trockener Gase, wie Erdgas, bevorzugt. Die mindestens eine Lager-Einrichtung befindet sich somit in dem Seiten-Kanal bzw. in dem Arbeits-Raum der Entspannungs-Turbine. Das Gas kann an die Lager-Einrichtung gelangen bzw. diese umströmen.The expedient embodiment according to claim 2 is preferred for the relaxation of dry gases, such as natural gas. The at least one storage device is thus located in the side channel or in the working space of the expansion turbine. The gas can reach the storage device or flow around it.
Die bevorzugte Ausgestaltung nach Anspruch 3 eignet sich insbesondere für die Entspannung von feuchten Gasen bzw. Dampf. Dampf hat eine hohe Feuchtigkeit und somit eine hohe Spül-Wirkung. Die mindestens eine Lager-Einrichtung befindet sich nicht in dem Seiten-Kanal bzw. in dem Arbeits-Raum der Entspannungs-Turbine, sodass das feuchte Gas bzw. der Dampf nicht zu der mindestens einen Lager-Einrichtung gelangen kann.The preferred embodiment according to claim 3 is particularly suitable for the relaxation of moist gases or steam. Steam has a high humidity and thus a high rinsing effect. The at least one storage device is not located in the side channel or in the working space of the expansion turbine, so that the moist gas or the steam can not get to the at least one storage device.
Durch die bevorzugte Ausgestaltung nach Anspruch 6 wird bereichsweise eine besonders hohe Geschwindigkeit des Gases in dem Gas-Einlass-Stutzen erzielt. Der Gas-Einlass-Stutzen ist vorzugsweise für überkritische Druck-Verhältnisse als Laval-Düse ausgebildet. Für unterkritische Druck-Verhältnisse hat der Gas-Einlass-Stutzen vorzugsweise eine herkömmliche düsenartige Verengung bzw. ein herkömmliches Reduzier-Stück.By the preferred embodiment according to claim 6, a particularly high velocity of the gas in the gas inlet nozzle is partially achieved. The gas inlet nozzle is preferably designed for supercritical pressure conditions as a Laval nozzle. For subcritical pressure conditions, the gas inlet nozzle preferably has a conventional nozzle-like constriction or a conventional reducing piece.
Vorzugsweise ist der wirksame minimale Strömungs-Querschnitt des Gas-Einlass-Stutzens veränderbar, um optimale Betriebs-Verhältnisse in Abhängigkeit von Gas-Temperatur, Gas-Massen/Volumen-Strom und/oder Gas-Eintritts-Druck zu erreichen. Als Verstell-Einrichtungen für die Veränderung des minimalen wirksamen Strömungs-Querschnitts des Gas-Einlass-Stutzens kann ein Elektro-Motor, eine Druck-Mess-Dose oder ein Bi-Metall-Element herangezogen werden, die jeweils mit dem zu entspannenden Gas in Verbindung stehen. Bei überkritischen Druck-Verhältnissen ist der Temperatur-Abfall des zu entspannenden Gases stromabwärts des Gas-Einlass-Stutzens zu beachten, der bei Überschall-Geschwindigkeiten eines zu entspannenden, feuchten Gases zur Kondensation und zum Tropfen-Schlag führen kann. Um dies zu verhindern, kann ein Teil des zu entspannenden Gases vor bzw. stromaufwärts der Verengung abgezweigt werden und zur Beheizung der Verengung herangezogen werden. Alternativ kann das Gas vor der Verengung aufgeheizt oder getrocknet werden. Ein Tropfen-Separator kann alternativ vor der Verengung vorgesehen sein.Preferably, the effective minimum flow cross-section of the gas inlet nozzle is changeable to achieve optimum operating ratios as a function of gas temperature, gas mass / volume flow and / or gas inlet pressure. As adjustment means for changing the minimum effective flow cross-section of the gas inlet nozzle, an electric motor, a pressure measuring box or a bimetal element can be used, each with the gas to be expanded in combination stand. At supercritical pressure conditions, the temperature drop of the gas to be expanded downstream of the gas inlet nozzle should be noted, which may result in condensation and droplet impact at supersonic velocities of a wet gas to be relaxed. To prevent this, a part of the gas to be expanded may be branched off upstream or upstream of the constriction and used to heat the constriction. Alternatively, the gas may be heated or dried prior to constriction. A drop separator may alternatively be provided before the constriction.
Gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 11 erfolgt eine Mehrfach-Beaufschlagung des Lauf-Rads an den mehreren Gas-Einlass-Öffnungen. Eine derartige Beaufschlagung ist insbesondere bei kleinen Druck-Verhältnissen des zu entspannenden Gases und bei hohen Gas-Volumen-Strömen vorteilhaft. Es können zwei, drei, vier, fünf ... Gas-Einlass-Öffnungen und Gas-Auslass-Öffnungen vorhanden sein, die vorzugsweise gleichmäßig an dem Gehäuse verteilt angeordnet sind. Den Öffnungen sind entsprechende Stutzen zugeordnet. Vorzugsweise ist jeder Öffnung ein entsprechender Stutzen zugeordnet.According to the advantageous embodiment of claim 11, a multiple admission of the barrel wheel at the plurality of gas inlet openings. Such loading is particularly advantageous at low pressure ratios of the gas to be relaxed and at high gas volume flows. There may be two, three, four, five ... gas inlet openings and gas outlet openings, which are preferably arranged distributed uniformly on the housing. The openings are associated with corresponding nozzles. Preferably, each opening is associated with a corresponding nozzle.
Die zweckmäßige Ausgestaltung nach Anspruch 13 führt zu einem besonders hohen Wirkungsgrad.The expedient embodiment according to claim 13 leads to a particularly high efficiency.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 18 wird eine besonders wirtschaftliche Anordnung geschaffen. Ferner ist diese äußerst kompakt. Eine äußerst einfache Montage ist ebenfalls möglich.The advantageous embodiment according to claim 18, a particularly economical arrangement is created. Furthermore, this is extremely compact. An extremely simple installation is also possible.
Vorzugsweise sind die mit dem Gas in Kontakt kommenden Bereiche der Entspannungs-Turbine beschichtet. Insbesondere ist die mindestens eine Lauf-Rad-Schaufel und/oder der den Seiten-Kanal begrenzende Bereich des Gehäuses und/oder der Gas-Einlass-Stutzen und/oder der Gas-Auslass-Stutzen entsprechend beschichtet. Der Lotus-Effekt kann dabei genutzt werden. Die Beschichtung kann zur Wirkungsgrad-Erhöhung der Entspannungs-Turbine durch Reduzierung der auftretenden Reibung und/oder zur Reduzierung von Schmutz-Anlagerungen eingesetzt werden. Eine Eloxierung kann auch Anwendung finden.Preferably, the areas of the expansion turbine which come into contact with the gas are coated. In particular, the at least one runner-wheel blade and / or the side channel limiting region of the housing and / or the gas inlet nozzle and / or the gas outlet nozzle is coated accordingly. The lotus effect can be used. The coating can be used to increase the efficiency of the expansion turbine by reducing the friction occurring and / or to reduce dirt deposits. Anodizing can also be used.
Vorzugsweise hat das Entspannungs-System mindestens einen Schall-Dämpfer, der benachbart zu der Entspannungs-Turbine in dem Rohr-Leitungs-System angeordnet ist. Der mindestens eine Schall-Dämpfer kann als Tiefpassfilter ausgestaltet sein. Er kann stromaufwärts und/oder stromabwärts der Entspannungs-Turbine angeordnet sein.Preferably, the expansion system has at least one sound damper located adjacent to the expansion turbine in the pipe-line system. The at least one sound damper can be configured as a low-pass filter. It may be located upstream and / or downstream of the expansion turbine.
Vorzugsweise ist eine Regel-Einrichtung vorgesehen. Beispielsweise kann die Temperatur eines Dampfes in dem Gas-Auslass-Stutzen so geregelt werden, dass der minimale, kritische Dampf-Anteil von etwa 88% eingehalten wird, um zu starke Erosions-Wirkungen durch Tropfen-Schlag zu verhindern. Vorzugsweise kann auch die Drehzahl des Lauf-Rads, der Gas-Massen-Strom und/oder der Gegen-Druck geregelt werden. Vorzugsweise kann auch ein konstanter Massen-Strom oder ein von einer anderen Prozess-Größe abhängiger Massen-Strom eingestellt werden. Entsprechende Werte können von einer Sensor-Einrichtung erfasst werden, die dann verarbeitet werden.Preferably, a control device is provided. For example, the temperature of a vapor in the gas outlet nozzle can be controlled to maintain the minimum, critical vapor fraction of about 88% to prevent excessive erosion effects from dripping. Preferably, the rotational speed of the running wheel, the gas mass flow and / or the counter-pressure can be controlled. Preferably, a constant mass flow or a dependent of a different process size mass flow can be adjusted. Corresponding values can be detected by a sensor device, which are then processed.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügte, teilweise stark vereinfachte Zeichnung bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft beschrieben. Dabei zeigen:Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described by way of example with reference to the accompanying, partially greatly simplified drawing. Showing:
1 eine schematische Teil-Ansicht eines Entspannungs-Systems mit einer nicht-erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine, 1 1 is a schematic partial view of a relaxation system with a non-inventive expansion turbine,
2 eine perspektivische Darstellung des im Wesentlichen in 1 dargestellten Entspannungs-Systems, 2 a perspective view of the substantially in 1 illustrated relaxation system,
3 einen Schnitt durch eine nicht-erfindungsgemäße Entspannungs-Turbine gemäß einer alternativen Ausführungsform, 3 a section through a non-inventive expansion turbine according to an alternative embodiment,
4 einen Schnitt durch eine nicht-erfindungsgemäße Entspannungs-Turbine gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform, 4 a section through a non-inventive expansion turbine according to another alternative embodiment,
5 eine schematische Seiten-Ansicht einer nicht-erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine gemäß einer weiteren Ausführungsform, 5 1 is a schematic side view of a non-inventive expansion turbine according to another embodiment,
6 eine Ansicht der in 5 dargestellten Entspannungs-Turbine von oben, 6 a view of in 5 illustrated relaxation turbine from above,
7 einen Schnitt durch eine nicht-erfindungsgemäße Entspannungs-Turbine gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform, 7 a section through a non-inventive expansion turbine according to another alternative embodiment,
8 eine Ansicht der in 7 dargestellten Entspannungs-Turbine von oben, 8th a view of in 7 illustrated relaxation turbine from above,
9 eine schematische Ansicht, die den Gas-Einlass-Stutzen einer nicht-erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine zeigt, 9 a schematic view showing the gas inlet nozzle of a non-inventive expansion turbine,
10 einen Schnitt durch den in 9 dargestellten Gas-Einlass-Stutzen gemäß der Schnittlinie X-X, 10 a section through the in 9 illustrated gas inlet nozzle according to the section line XX,
11 eine alternative Ausgestaltung des Gas-Einlass-Stutzens einer nicht-erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine, 11 an alternative embodiment of the gas inlet nozzle of a non-inventive expansion turbine,
12 einen Schnitt durch den in 11 dargestellten Gas-Einlass-Stutzen gemäß der Schnittlinie XII-XII, 12 a section through the in 11 illustrated gas inlet nozzle according to the section line XII-XII,
13 eine weitere Ausgestaltung des Gas-Einlass-Stutzens einer nicht-erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine, 13 a further embodiment of the gas inlet nozzle of a non-inventive expansion turbine,
14 einen Schnitt durch den in 13 dargestellten Gas-Einlass-Stutzen gemäß der Schnittlinie XIV-XIV, 14 a section through the in 13 illustrated gas inlet nozzle according to the section line XIV-XIV,
15 eine Ansicht, die weitere verschiedene Ausgestaltungen eines Gas-Einlass-Stutzens veranschaulicht, 15 a view illustrating further various embodiments of a gas inlet nozzle,
16 eine axiale Seiten-Ansicht einer Lauf-Rad-Schaufel, die bei einer erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine eingesetzt werden kann, 16 an axial side view of a run-wheel-blade, which can be used in a relaxation turbine according to the invention,
17 eine radiale Draufsicht auf die in 16 dargestellte Lauf-Rad-Schaufel, 17 a radial plan view of the in 16 illustrated run-wheel-blade,
18 eine axiale Seiten-Ansicht einer weiteren Lauf-Rad-Schaufel, die bei einer erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine eingesetzt werden kann, 18 an axial side view of another run-wheel blade, which can be used in a relaxation turbine according to the invention,
19 eine radiale Draufsicht auf die in 18 dargestellte Lauf-Rad-Schaufel, 19 a radial plan view of the in 18 illustrated run-wheel-blade,
20 eine axiale Seiten-Ansicht einer weiteren Lauf-Rad-Schaufel, die bei einer erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine eingesetzt werden kann, 20 an axial side view of another run-wheel blade, which can be used in a relaxation turbine according to the invention,
21 eine radiale Draufsicht auf die in 20 dargestellte Lauf-Rad-Schaufel, 21 a radial plan view of the in 20 illustrated run-wheel-blade,
22 eine axiale Seiten-Ansicht einer weiteren Lauf-Rad-Schaufel, die bei einer erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine ein gesetzt werden kann, 22 an axial side view of another run-wheel blade, which can be set in a relaxation turbine according to the invention,
23 eine radiale Draufsicht auf die in 22 dargestellte Lauf-Rad-Schaufel, 23 a radial plan view of the in 22 illustrated run-wheel-blade,
24 eine eine Trommelläufer-Beschaufelung veranschaulichende Darstellung, die bei einer erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine Anwendung finden kann, 24 an illustration illustrating a drum rotor blading which may find application in an expansion turbine according to the invention,
25, 26 axiale Teil-Ansichten einflutiger Lauf-Räder, die bei einer erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine eingesetzt werden können, 25 . 26 axial partial views of single-flow running wheels, which can be used in an expansion turbine according to the invention,
27 bis 29 eine weitere Ausgestaltungs-Möglichkeit einer Lauf-Rad-Schaufel, die bei einer erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine eingesetzt werden kann, 27 to 29 Another embodiment of a run-wheel blade, which can be used in a relaxation turbine according to the invention,
30 einen Teil-Schnitt durch das Gehäuse einer erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine, 30 a partial section through the housing of a relaxation turbine according to the invention,
31 eine Teil-Ansicht eines weiteren Lauf-Rads, das bei einer erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine eingesetzt werden kann. 31 a partial view of another run-wheel, which can be used in a relaxation turbine according to the invention.
32 einen Schnitt durch einen weiteren Gas-Einlass-Stutzen, der bei einer erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine eingesetzt werden kann, 32 a section through a further gas inlet nozzle, which can be used in a relaxation turbine according to the invention,
33 eine vereinfachte Ansicht einer nicht-erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine mit zwei Gas-Einlass-Öffnungen und Gas-Auslass-Öffnungen, 33 a simplified view of a non-inventive expansion turbine with two gas inlet openings and gas outlet openings,
34 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer nicht-erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbine, 34 a view of another embodiment of a non-inventive expansion turbine,
35 einen Schnitt durch die in 34 dargestellte Entspannungs-Turbine gemäß der Schnittlinie XXXV-XXXV, und 35 a section through the in 34 illustrated relaxation turbine according to the section line XXXV-XXXV, and
36 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Entspannungs-System. 36 a section of a relaxation system according to the invention.
Zunächst bezugnehmend auf die 1 und 2 umfasst ein Entspannungs-System eine Entspannungs-Turbine 1, einen mit der Entspannungs-Turbine 1 gekoppelten elektrischen Generator 2, eine mit dem elektrischen Generator 2 in elektrischer Verbindung stehende Regel-/Rückspeisungs-Einrichtung 3 und ein Rohr-Leitungs-System 4 (nur teilweise dargestellt) für das zu entspannende bzw. entspannte Gas. Die Entspannungs-Turbine 1 ist in das Rohr-Leitungs-System 4 eingesetzt. Das zu entspannende Gas tritt in die Entspannungs-Turbine 1 ein und wird dort entspannt. Dabei reduziert sich vorzugsweise der Druck des Gases. Ein Teil der inneren Energie des Gases wird freigesetzt. In der Entspannungs-Turbine 1 wird außerdem die kinetische Strömungs-Energie des zu entspannenden Gases in Rotations-Energie umgewandelt. Der elektrische Generator 2 wird dadurch betrieben. Stromabwärts der Entspannungs-Turbine 1 ist das Gas entspannt. Durch die Regel-/Rückspeisungs-Einrichtung 3 kann beispielsweise die Temperatur, der Druck und/oder der Volumen-/Massen-Strom des Gases geregelt werden. Sie dient außerdem zur Rückspeisung des elektrischen Stroms in ein Stromnetz.Referring first to the 1 and 2 For example, a relaxation system includes a relaxation turbine 1 , one with the relaxation turbine 1 coupled electric generator 2 , one with the electric generator 2 electrically connected control / feedback device 3 and a pipe-line system 4 (only partially shown) for the gas to be relaxed or relaxed. The relaxation turbine 1 is in the pipe-line system 4 used. The relaxing gas enters the relaxation turbine 1 and relax there. This preferably reduces the pressure of the gas. Part of the internal energy of the gas is released. In the relaxation turbine 1 In addition, the kinetic flow energy of the gas to be expanded is converted into rotational energy. The electric generator 2 is operated by it. Downstream of the expansion turbine 1 the gas is relaxed. Through the control / feedback device 3 For example, the temperature, the pressure and / or the volume / mass flow of the gas can be regulated. It also serves to regenerate the electrical power in a power grid.
Die Entspannungs-Turbine 1 umfasst ein mit einer Vielzahl von Lauf-Rad-Schaufeln 5 versehenes Lauf-Rad 6, das in einem Gehäuse 7 um eine Mittel-Längs-Achse 8 drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 7 umfasst einen zentralen Gehäuse-Körper 9, der zwischen zwei einander gegenüberliegenden Gehäuse-Deckeln bzw. Lager-Schilde 10, 11 angeordnet ist. Das Lauf-Rad 6 ist drehfest auf einer Welle 12 angeordnet, die in den Lager-Schilden 10, 11 drehbar gelagert ist.The relaxation turbine 1 Includes one with a variety of barrel-wheel blades 5 provided barrel wheel 6 that in a housing 7 around a central longitudinal axis 8th is rotatably mounted. The housing 7 includes a central housing body 9 between two opposite housing lids or bearing shields 10 . 11 is arranged. The running wheel 6 is rotatable on a shaft 12 arranged in the camp shields 10 . 11 is rotatably mounted.
In dem Gehäuse-Körper 9 ist ein ringförmiger Seiten-Kanal 13 ausgebildet, der sich konzentrisch und beabstandet um die Mittel-Längs-Achse 8 erstreckt und einen konstanten Querschnitt aufweisen kann. Der Gehäuse-Körper 9 weist eine Außen-Wandung 14 auf, die den Seiten-Kanal 13 nach radial außen begrenzt und im Wesentlichen konzentrisch zu der Mittel-Längs-Achse 8 verläuft. Er hat auch eine der Außen-Wandung 14 gegenüberliegende innere Begrenzungs-Wandung, die den Seiten-Kanal 13 nach radial innen begrenzt und im Wesentlichen konzentrisch zu der Mittel-Längs-Achse 8 verläuft. Ferner hat der Gehäuse-Körper 9 zwei einander gegenüberliegende Seiten-Wandungen 15, 16, die von der Außen-Wandung 14 nach innen vorspringen und den Seiten-Kanal 13 axial begrenzen. In jeder Seiten-Wandung 15, 16 ist eine zentrale Öffnung bzw. Bohrung 17 ausgebildet, die von der Welle 12 jeweils durchsetzt wird. In jeder Öffnung 17 ist eine Dichtung 18 angeordnet, die innen an der Seiten-Wandung 15 bzw. 16 und außen an der Welle 12 anliegt und verhindert, dass Gas aus dem Seiten-Kanal 13 durch die Öffnungen 17 austreten kann.In the housing body 9 is an annular side channel 13 formed concentrically and spaced around the central longitudinal axis 8th extends and may have a constant cross-section. The body of the case 9 has an outer wall 14 on that the side channel 13 bounded radially outwardly and substantially concentric with the central longitudinal axis 8th runs. He also has one of the outer wall 14 opposite inner boundary wall, which is the side channel 13 bounded radially inwardly and substantially concentric with the central longitudinal axis 8th runs. Furthermore, the housing body 9 two opposite side walls 15 . 16 from the outside wall 14 to project inward and the side channel 13 axially limit. In every side wall 15 . 16 is a central opening or drilling 17 trained by the wave 12 each interspersed. In every opening 17 is a seal 18 arranged inside on the side wall 15 respectively. 16 and outside on the shaft 12 abuts and prevents gas from the side channel 13 through the openings 17 can escape.
In jedem Lager-Schild 10, 11 ist ein Wälz-Lager 19 (nur eines dargestellt) zur Lagerung der Welle 12 untergebracht. Jedes Wälz-Lager 19 hat einen mit der Welle 12 in Verbindung stehenden Innen-Ring 20 und einen mit dem jeweiligen Lager-Schild 10 bzw. 11 in Verbindung stehenden Außen-Ring 21, die durch zwischengeschaltete Lager-Kugeln 22 als Wälz-Körper voneinander getrennt sind. Die Innen-Ringe 20 sind drehfest auf die Welle 12 aufgeschrumpft, während die Außen-Ringe 21 drehfest an dem jeweiligen Lager-Schild 10 bzw. 11 festgelegt sind. Die Innen-Ringe 20 sind ferner durch einen Halte-Körper 23 axial fixiert, der außen an der benachbarten Seiten-Wandung 15 bzw. 16 anliegt und in eine entsprechend angepasste Bohrung bzw. Öffnung in dem jeweiligen Lager-Schild 10 bzw. 11 angeordnet ist. Die Halte-Körper 23 werden ferner von der Welle 12 durchdrungen.In every camp shield 10 . 11 is a Wälz bearing 19 (only one shown) for storage of the shaft 12 accommodated. Every rolling stock 19 has one with the wave 12 related interior ring 20 and one with the respective camp sign 10 respectively. 11 related outer ring 21 , which are interposed by bearing balls 22 are separated as Wälz body. The inner rings 20 are rotationally fixed to the shaft 12 Shrunk while the outer rings 21 rotatably on the respective bearing plate 10 respectively. 11 are fixed. The inner rings 20 are further by a holding body 23 axially fixed, the outside of the adjacent side wall 15 respectively. 16 is present and in a correspondingly adapted bore or opening in the respective bearing plate 10 respectively. 11 is arranged. The holding body 23 be further from the shaft 12 penetrated.
Der Gehäuse-Körper 9 hat ferner einen Gas-Einlass-Stutzen 24 und einen Gas-Auslass-Stutzen 25, die im Wesentlichen benachbart zueinander angeordnet sind. Der Gas-Einlass-Stutzen 24 mündet über eine Gas-Einlass-Öffnung 26 in den Seiten-Kanal 13, während der Gas-Auslass-Stutzen 25 über eine Gas-Auslass-Öffnung 27 mit dem Seiten-Kanal 13 in Strömungs-Verbindung steht.The body of the case 9 also has a gas inlet nozzle 24 and a gas outlet nozzle 25 which are arranged substantially adjacent to each other. The gas inlet nozzle 24 flows through a gas inlet opening 26 in the side channel 13 while the gas outlet nozzle 25 via a gas outlet opening 27 with the side channel 13 is in flow communication.
An den Gas-Einlass-Stutzen 24 ist eine Rohr-Leitung 28 (nur teilweise dargestellt) zur Führung des zu entspannenden Gases in die Entspannungs-Turbine 1 angeschlossen, während an den Gas-Auslass-Stutzen 25 eine Rohr-Leitung 29 (nur teilweise dargestellt) zur Führung des entspannten Gases aus der Entspannungs-Turbine 1 angeschlossen ist. Die Rohr-Leitung 28 und die Rohr-Leitung 29 sind Bestandteil des Rohr-Leitungs-Systems 4. Zwischen der Gas-Einlass-Öffnung 26 und der Gas-Auslass-Öffnung 27 ist ein bekannter Unterbrecher in dem Seiten-Kanal 13 angeordnet.To the gas inlet nozzle 24 is a pipe pipe 28 (only partially shown) to guide the gas to be relaxed in the relaxation turbine 1 connected while on the gas outlet nozzle 25 a pipe pipe 29 (shown only partially) to guide the expanded gas from the expansion turbine 1 connected. The pipe line 28 and the pipe line 29 are part of the pipe-line system 4 , Between the gas inlet opening 26 and the gas outlet opening 27 is a known breaker in the page channel 13 arranged.
Die Welle 12 durchdringt das Lager-Schild 11. Sie ragt somit aus dem Gehäuse 7 hinaus und ist mit dem elektrischen Generator 2 mechanisch verbunden. Der elektrische Generator 2 umfasst eine Welle 30, die über eine Kupplung 31 mit der Welle 12 in drehmomentübertragender Weise verbunden ist. Die Kupplung 31 hat eine Feder 32, die in entsprechende Nuten 75 in der Welle 12 und in der Welle 30 zur Drehmoment-Übertragung zwischen diesen eingreift. Alternativ können auch Kupplungs-Hälften mit Spann-Ringen auf den Wellen 12, 30 festgeklemmt sein. Sie können ebenfalls mit Paßfeder-Verbindungen mit den Wellen 12, 30 die Drehmoment-Übertragung zwischen diesen sichern. Die beiden Kupplungs-Hälften übertragen mittels ineinander greifender Klauen das Drehmoment zwischen den beiden Wellen 12, 30.The wave 12 penetrates the bearing shield 11 , It thus protrudes from the housing 7 out and in with the electric generator 2 mechanically connected. The electric generator 2 includes a wave 30 that have a clutch 31 with the wave 12 connected in a torque-transmitting manner. The coupling 31 has a spring 32 that are in corresponding grooves 75 in the wave 12 and in the wave 30 for torque transmission between them engages. Alternatively, you can also use coupling halves with clamping rings on the shafts 12 . 30 be clamped. You can also use feather key connections with the shafts 12 . 30 secure the torque transmission between them. The two coupling halves transmitted by means of interlocking claws the torque between the two shafts 12 . 30 ,
Auf der Welle 30 ist drehfest ein Generator-Rotor angeordnet, der gegenüber dem Generator-Gehäuse bzw. -Ständer drehbar ist. Der elektrische Generator 2 ist vorzugsweise als Synchron-Generator ausgebildet. Der Generator-Rotor trägt Spulen oder Permanent-Magnete. Das Generator-Gehäuse kann aus Magnet-Eisen-Blechen gebildet sein, die elektrisch voneinander isoliert sind. Die mechanische Leistung durch die Drehung des Generator-Rotors wird in dem Generator 2 in elektrische Leistung umgewandelt. Die Umwandlung beruht auf der Lorentz-Kraft, die auf bewegte, elektrische Ladungen in einem Magnet-Feld wirkt.On the wave 30 a generator rotor is rotatably mounted, which is rotatable relative to the generator housing or stand. The electric generator 2 is preferably designed as a synchronous generator. The generator rotor carries coils or permanent magnets. The generator housing may be formed of magnetic iron sheets which are electrically isolated from each other. The mechanical power through the rotation of the generator rotor is in the generator 2 converted into electrical power. The transformation is based on the Lorentz force, which acts on moving, electrical charges in a magnetic field.
Der Generator 2 ist über eine elektrische Leitung 33 mit der Regel-/Rückspeisungs-Einrichtung 3 verbunden. Die Regel-/Rückspeisungs-Einrichtung 3 ist über eine elektrische Leitung 34 an ein Stromnetz, beispielsweise ein öffentliches Stromnetz, angeschlossen. Sie kann eine Betriebs-Anzeige 35 haben, die anzeigt, ob sich der elektrische Generator 2 in Betrieb befindet. Der Betrieb kann durch eine grüne Hinweis-Lampe angezeigt werden, während der Nicht-Betrieb beispielsweise durch eine rote Hinweis-Lampe angezeigt wird. Über eine Anzeige 36 kann die Höhe der aktuellen Wattstunde angezeigt werden, die eine Energie-Einheit ist. Über die Anzeige 37 kann die aktuelle Lauf-Zeit des elektrischen Generators 2 angezeigt werden. Über eine Anzeige 38 kann die nächste fällige Wartung angezeigt werden. Die Anzeigen 35, 36, 37, 38 sind Bestandteil der Regel-/Rückspeisungs-Einrichtung 3.The generator 2 is via an electrical line 33 with the control / feedback device 3 connected. The control / feedback device 3 is via an electrical line 34 to a power grid, such as a public power grid, connected. It can be a business ad 35 have that indicates if the electric generator 2 in operation. Operation may be indicated by a green indicator lamp, while non-operation may be indicated by a red indicator lamp, for example. About an ad 36 The current watt-hour, which is an energy unit, can be displayed. About the ad 37 can be the current run time of the electric generator 2 are displayed. About an ad 38 the next due maintenance can be displayed. The ads 35 . 36 . 37 . 38 are part of the control / feedback system 3 ,
Nachfolgend wird der Betrieb des Entspannungs-Systems beschrieben. Als zu entspannendes Gas wird beispielhaft Dampf herangezogen. Der Dampf strömt gemäß dem Strömungs-Pfeil 39 über die Rohr-Leitung 28 in den an diese angeschlossenen Gas-Einlass-Stutzen 24 und gelangt dann über die Gas-Einlass-Öffnung 26 in den Seiten-Kanal 13. Der Dampf hat dabei vorzugsweise einen Druck von etwa 4 bis 10 bar. Er strömt vorzugsweise mit einem Volumen-Strom zwischen 200 m3/h und 10.000 m3/h und hat eine Temperatur zwischen 140°C und 500°C. Der Dampf trifft in dem Seiten-Kanal 13 auf die Lauf-Rad-Schaufeln 5 des Lauf-Rads 6 und versetzt dieses in eine Rotations-Bewegung um die Mittel-Längs-Achse 8. Über die Gas-Auslass-Öffnung 27 verlässt der entspannte Dampf wieder den Seiten-Kanal 13. Er hat dabei in dem Seiten-Kanal 13 einen angularen Weg von etwa 300° zurückgelegt. Der Unterbrecher verhindert, dass der Dampf von der Gas-Auslass-Öffnung 27 weiter zu der Gas-Einlass-Öffnung 26 gelangen kann. Der Dampf tritt dann über den Gas-Auslass-Stutzen 25 aus der Entspannungs-Turbine 1 aus und strömt in der Rohr-Leitung 29 gemäß dem Strömungs-Pfeil 40 weg von der Entspannungs-Turbine 1. Die Temperatur und der Druck des entspannten Dampfes sind vorzugsweise wesentlich kleiner als der anfängliche Druck bzw. die anfängliche Temperatur des zu entspannenden Dampfes. Die Temperatur des entspannten Dampfes liegt bei etwa 100°C, während der Druck des entspannten Dampfes etwa bei 1 bar liegt. Nachdem die Wälz-Lager 19 über Dichtungen 18 von dem Seiten-Kanal 13 getrennt sind und somit der Dampf nicht zu diesem gelangen kann, ist diese Entspannungs-Turbine 1 besonders für Gase mit hoher Feuchtigkeit, wie Dampf, geeignet.The operation of the relaxation system will be described below. As a relaxing gas, steam is used as an example. The steam flows according to the flow arrow 39 over the pipe line 28 in the connected to this gas inlet nozzle 24 and then passes over the gas inlet port 26 in the side channel 13 , The steam preferably has a pressure of about 4 to 10 bar. It flows preferably with a volume flow between 200 m 3 / h and 10,000 m 3 / h and has a temperature between 140 ° C and 500 ° C. The steam hits in the side channel 13 on the barrel-wheel blades 5 of the running wheel 6 and puts this into a rotational movement about the central longitudinal axis 8th , Via the gas outlet opening 27 the relaxed steam leaves the side channel again 13 , He has in the side channel 13 traveled an angular distance of about 300 °. The breaker prevents the steam from the gas outlet opening 27 continue to the gas inlet opening 26 can get. The steam then passes over the gas Outlet pipe 25 from the relaxation turbine 1 out and flows in the pipe line 29 according to the flow arrow 40 away from the relaxation turbine 1 , The temperature and pressure of the relaxed vapor are preferably substantially less than the initial pressure or temperature of the steam to be relaxed. The temperature of the expanded steam is about 100 ° C, while the pressure of the expanded steam is about 1 bar. After the rolling bearings 19 about seals 18 from the side channel 13 are separated and therefore the steam can not get to this is this relaxation turbine 1 especially suitable for gases with high humidity, such as steam.
Die mit dem Lauf-Rad 6 in drehfester Verbindung stehende Welle 12 wird dabei ebenfalls in eine entsprechende Rotations-Bewegung versetzt. Diese Rotations-Bewegung wird über die Kupplung 31 auf die Welle 30 des elektrischen Generators 2 übertragen. Dadurch rotiert auch der Generator-Rotor des elektrischen Generators 2 in dem stationären Generator-Gehäuse. Elektrische Energie wird erzeugt, die über die Leitung 33 in die Regel-/Rückspeisungs-Einrichtung 3 geführt wird. Die elektrische Energie wird dann über die Leitung 34 in ein Strom-Netz eingebracht.The one with the barrel wheel 6 in a rotatably connected shaft 12 is also put into a corresponding rotation movement. This rotation movement is via the clutch 31 on the wave 30 of the electric generator 2 transfer. This also rotates the generator rotor of the electric generator 2 in the stationary generator housing. Electrical energy is generated by the line 33 in the control / feedback device 3 to be led. The electrical energy is then transferred via the line 34 introduced into a power grid.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 3 eine alternative Ausführungsform der Entspannungs-Turbine 1 erläutert. Identische Komponenten erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei der vorherigen Ausführungsform, auf die verwiesen wird. Konstruktiv anders ausgebildete, aber funktionell gleichartige Komponenten erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgeordneten „a”. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vorherigen Ausführungsform im Wesentlichen durch die Ausbildung des Gehäuses 7a. Dieses ist im Wesentlichen zweiteilig und umfasst zwei Gehäuse-Teile 41, 42, die den Seiten-Kanal 13 begrenzen. In den Gehäuse-Teilen 41, 42 ist das Lauf-Rad 6 drehbar gelagert. Dafür ist in jedem Gehäuse-Teil 41, 42 wieder ein Wälz-Lager 19 untergebracht. Benachbart zu den Wälz-Lagern 19 ist jeweils eine Dichtung 18 angeordnet, die ferner benachbart zu dem Lauf-Rad 6 angeordnet ist. Die Wälz-Lager 19 sind lediglich durch die Dichtungen 18 von dem Seiten-Kanal 13 bzw. dem Arbeits-Raum getrennt. Sie sind somit im Wesentlichen in dem Arbeits-Raum der Entspannungs-Turbine 1a angeordnet. Die Entspannungs-Turbine 1a ist insbesondere für trockene Gase, wie Erdgas, vorgesehen. Das zu entspannende Gas führt wegen seiner Trockenheit zu keinen Schäden an den Wälz-Lagern 19. Wenn mit dieser Entspannungs-Turbine 1a ein Gas mit hoher Feuchtigkeit entspannt werden würde, wäre es durchaus möglich, dass Schmier-Fett bzw. Schmier-Öl aus den Wälz-Lagern 19 gewaschen wird, was später zu Lager-Schäden führt.The following is with reference to 3 an alternative embodiment of the expansion turbine 1 explained. Identical components are given the same reference numerals as in the previous embodiment referred to. Structurally different, but functionally similar components receive the same reference numerals with a subordinate "a". This embodiment differs from the previous embodiment essentially by the formation of the housing 7a , This is essentially in two parts and comprises two housing parts 41 . 42 that the side channel 13 limit. In the housing parts 41 . 42 is the barrel wheel 6 rotatably mounted. This is in every case part 41 . 42 again a Wälz camp 19 accommodated. Adjacent to the Wälz camps 19 is each a seal 18 further disposed adjacent to the barrel wheel 6 is arranged. The rolling bearings 19 are only through the seals 18 from the side channel 13 or the work space separately. They are thus essentially in the working space of the expansion turbine 1a arranged. The relaxation turbine 1a is especially intended for dry gases, such as natural gas. Due to its dryness, the gas to be expanded does not cause any damage to the rolling bearings 19 , If with this relaxation turbine 1a A gas with high humidity would be relaxed, it would be quite possible that lubricating grease or lubricating oil from the rolling bearings 19 is washed, which later leads to bearing damage.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 4 eine weitere Ausführungsform beschrieben. Identische Komponenten erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorherigen Ausführungsformen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, aber funktionell gleichartige Komponenten erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgeordneten „b”. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch ihre Kompaktheit und die reduzierte Komponenten-Anzahl aus. Die Gehäuse-Teile 41b, 42b begrenzen wieder den Seiten-Kanal 13. Zwischen den Gehäuse-Teilen 41b, 42b ist das Lauf-Rad 6 untergebracht. Das Gehäuse-Teil 42b hat eine zentrale Aufnahme 43, die durch eine nach hinten springende Wandung 44 begrenzt ist. Die Wandung 44 springt von der dem Gehäuse-Teil 41b abgewandten Seite des Gehäuse-Teils 42b weg und ist im Querschnitt im Wesentlichen ringförmig ausgebildet. Die Welle 12b durchsetzt die Aufnahme 43 und ist dort über zwei Wälz-Lager 19 drehbar gelagert. Die Wälz-Lager 19 sind dabei innenseitig an der Wandung 44 fixiert. An der Wandung 44 ist außen ein im Wesentlichen ringförmiger Generator-Stator 45 befestigt. Die Welle 12b weist endseitig einen Abschluss-Körper 46 auf, von dem ein Träger-Teil 47 radial nach außen vorspringt. An dem radial äußeren Ende des Träger-Teils 47 ist ein im Querschnitt im Wesentlichen ringförmiger Generator-Rotor 48 vorgesehen, der benachbart zu dem Generator-Stator 45 angeordnet ist und diesen radial außen umgibt. Der Generator-Rotor 48 springt von dem Träger-Teil 47 in Richtung auf das Lauf-Rad 6 vor. Er ist drehfest mit der Welle 12b verbunden. Die Entspannungs-Turbine 1b ist wieder insbesondere für trockene Gase vorgesehen. Im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsformen sitzen hier das Lauf-Rad 6 und der Generator-Rotor 48 gemeinsam auf der Welle 12b.The following is with reference to 4 another embodiment described. Identical components are given the same reference numerals as in the previous embodiments, the description of which is hereby incorporated by reference. Structurally different but functionally similar components receive the same reference numerals with a subordinate "b". This embodiment is characterized by its compactness and reduced component count. The housing parts 41b . 42b again limit the page channel 13 , Between the housing parts 41b . 42b is the barrel wheel 6 accommodated. The housing part 42b has a central recording 43 passing through a backward wall 44 is limited. The wall 44 jumps from the housing part 41b opposite side of the housing part 42b away and is substantially annular in cross-section. The wave 12b intervenes the recording 43 and is there over two Wälz bearings 19 rotatably mounted. The rolling bearings 19 are inside on the wall 44 fixed. On the wall 44 outside is a substantially annular generator stator 45 attached. The wave 12b has a terminus body at the end 46 on which a carrier part 47 protrudes radially outward. At the radially outer end of the carrier part 47 is a generator rotor in cross-section substantially annular 48 provided adjacent to the generator stator 45 is arranged and surrounding it radially on the outside. The generator rotor 48 jumps from the carrier part 47 towards the barrel wheel 6 in front. He is rotatable with the shaft 12b connected. The relaxation turbine 1b is again intended especially for dry gases. In contrast to the previous embodiments sit here the barrel wheel 6 and the generator rotor 48 together on the wave 12b ,
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 5 und 6 eine weitere Ausführungsform beschrieben. Identische Komponenten erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorherigen Ausführungsformen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Komponenten erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgeordneten „c”. Im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsformen sind hier zwei benachbart zueinander angeordnete Gas-Einlass-Stutzen 24c vorgesehen, die über zwei Gas-Einlass-Öffnungen 26 mit dem Seiten-Kanal 13 in Strömungs-Verbindung stehen. Das Lauf-Rad 6 wird somit zweiflutig tangential beaufschlagt. Gemäß 6 erweitert sich der Seiten-Kanal 13 von dem Gas-Einlass-Stutzen 24c zu dem Gas-Auslass-Stutzen 25c, was sich auf die Energie-Umsetzung in der Entspannungs-Turbine 1c vorteilhaft auswirkt. Die Entspannungs-Turbine 1c ist eine Reaktions-Turbine. Das Gas wird über einen gemeinsamen Gas-Auslass-Stutzen 25c aus dem Seiten-Kanal 13 abgeführt. Ein Unterbrecher 49 ist zwischen den Gas-Einlass-Stutzen 24c und dem Gas-Auslass-Stutzen 25c angeordnet. Der Gas-Druck ändert sich hier zwischen den Gas-Einlass-Öffnungen 26 und der Gas-Auslass-Öffnung 27.The following is with reference to the 5 and 6 another embodiment described. Identical components are given the same reference numerals as in the previous embodiments, the description of which is hereby incorporated by reference. Structurally different but functionally similar components receive the same reference numerals with a subordinate "c". In contrast to the previous embodiments, here are two adjacent gas inlet inlet nozzle 24c provided, which has two gas inlet openings 26 with the side channel 13 to be in fluid communication. The running wheel 6 is thus subjected to double-flow tangential. According to 6 the side channel expands 13 from the gas inlet nozzle 24c to the gas outlet nozzle 25c , which refers to the energy conversion in the expansion turbine 1c beneficial effect. The relaxation turbine 1c is a reaction turbine. The gas is via a common gas outlet nozzle 25c from the side channel 13 dissipated. A breaker 49 is between the gas Inlet port 24c and the gas outlet nozzle 25c arranged. The gas pressure changes here between the gas inlet openings 26 and the gas outlet opening 27 ,
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 7 und 8 eine weitere bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Identische Komponenten erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorherigen Ausführungsformen, auf deren Beschreibung verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Komponenten erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgeordneten „d”. Im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsformen ist hier der Gas-Einlass-Stutzen 24d düsenartig ausgebildet. Er verjüngt sich in Strömungs-Richtung des Gases. Seine wirksame Eintritts-Öffnung ist größer als seine wirksame Austritts-Öffnung. Dies hat zur Folge, dass die Strömungs-Geschwindigkeit des Gases über die Länge des Gas-Einlass-Stutzens 24d zunimmt. Vorzugsweise ist der Gas-Einlass-Stutzen 24d als Laval-Düse ausgebildet. Der Querschnitt des Gas-Einlass-Stutzens 24d verengt sich somit zunächst und erweitert sich dann bis zu der eigentlichen Gas-Einlass-Öffnung 26 wieder. Die Entspannungs-Turbine 1d ist eine Aktions-Turbine. Der Druck des Gases ändert sich in dem Seiten-Kanal 13 zwischen der Gas-Einlass-Öffnung 26 und der Gas-Auslass-Öffnung 27 nicht. Durch die Impuls-Wirkung des Gases wird das Lauf-Rad 6 angetrieben.The following is with reference to the 7 and 8th a further preferred embodiment described. Identical components are given the same reference numerals as in the previous embodiments, to the description of which reference is made. Structurally different but functionally similar components receive the same reference numerals with a subordinate "d". In contrast to the previous embodiments, here is the gas inlet nozzle 24d formed like a nozzle. It tapers in the flow direction of the gas. Its effective inlet opening is larger than its effective outlet opening. This has the consequence that the flow velocity of the gas over the length of the gas inlet nozzle 24d increases. Preferably, the gas inlet nozzle 24d designed as a Laval nozzle. The cross section of the gas inlet nozzle 24d thus initially narrows and then expands to the actual gas inlet opening 26 again. The relaxation turbine 1d is an action turbine. The pressure of the gas changes in the side channel 13 between the gas inlet opening 26 and the gas outlet opening 27 Not. By the impulse effect of the gas becomes the running wheel 6 driven.
Vorzugsweise ist der minimale Strömungs-Querschnitt des Gas-Einlass-Stutzens 24d veränderbar. Hierdurch können optimale Verhältnisse in Abhängigkeit der Temperatur, des Massen-/Volumen-Stroms und/oder des Eintritts-Drucks des zu entspannenden Gases erreicht werden. Als Stell-Glieder zur Veränderung des Strömungs-Querschnitts des Gas-Einlass-Stutzens 24d können Elektro-Motoren, Druck-Mess-Dosen und/oder Bi-Metall-Elemente herangezogen werden. Nachfolgend werden verschiedene Verstell-Einrichtungen beschrieben.Preferably, the minimum flow cross section of the gas inlet nozzle 24d variable. As a result, optimal conditions depending on the temperature, the mass / volume flow and / or the inlet pressure of the gas to be expanded can be achieved. As adjusting members for changing the flow cross-section of the gas inlet nozzle 24d Electric motors, pressure measuring cans and / or bi-metal elements can be used. Various adjustment devices will be described below.
In den 9 und 10 ist ein sich verengender Gas-Einlass-Stutzen 24e gezeigt, an den die Rohr-Leitung 28 angeschlossen ist. Der Gas-Einlass-Stutzen 24e ist durch einen rohrartigen Folien-Körper 50 gebildet. Der Folien-Körper 50 ist in seinem wirksamen minimalen Strömungs-Querschnitt veränderbar. Dafür läuft ein Einstell-Ring 51 im Wesentlichen geschlossen um den Folien-Körper 50 herum und liegt außen an diesen an. Der Einstell-Ring 51 erstreckt sich über eine axiale Teil-Länge des Folien-Körpers 50. Er hat eine radiale Einstell-Öffnung 52, die im Wesentlichen von zwei mit dem eigentlichen Einstell-Ring 51 verbundenen, nach radial außen vorspringenden Anschluss-Laschen 53 begrenzt ist. Die Anschluss-Laschen 53 verlaufen parallel zueinander. Jede Anschluss-Lasche 53 weist eine Öffnung 54 auf. Die Öffnungen 54 werden von einer Gewinde-Spindel 55 durchsetzt, die durch einen Stell-Motor 56 drehantreibbar ist. An der oberen Anschluss-Lasche 53 ist eine Gewinde-Mutter 57 befestigt, die ebenfalls von der Gewinde-Spindel 55 durchdrungen wird. Der Stell-Motor 56 steht über eine elektrische Leitung 58 mit einem Regler 59 in elektrischer Verbindung. Der Regler 59 kann beispielsweise den Volumen-/Massen-Strom des zu entspannenden Gases messen und in Abhängigkeit der gemessenen Größe den Stell-Motor 56 betätigen. Über den Stell-Motor 56 kann der Durchmesser des Einstell-Rings 51 und dadurch auch der des Folien-Körpers 50 verändert werden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass dabei der Abstand der Anschluss-Laschen 53 zueinander verändert wird. Als Stell-Größe dient hier eine Weg-Strecke.In the 9 and 10 is a narrowing gas inlet nozzle 24e shown to the the pipe line 28 connected. The gas inlet nozzle 24e is through a tubular film body 50 educated. The foil body 50 is variable in its effective minimum flow cross-section. For this a setting ring runs 51 essentially closed around the film body 50 around and lies on the outside of this. The adjusting ring 51 extends over an axial part length of the film body 50 , He has a radial adjustment opening 52 Essentially of two with the actual adjustment ring 51 connected, radially outwardly projecting connection tabs 53 is limited. The connection tabs 53 run parallel to each other. Each connection tab 53 has an opening 54 on. The openings 54 be from a threaded spindle 55 interspersed by a servo motor 56 is rotary drivable. At the upper connection tab 53 is a threaded nut 57 attached, also from the threaded spindle 55 is penetrated. The positioning motor 56 is via an electrical line 58 with a regulator 59 in electrical connection. The regulator 59 For example, it can measure the volume / mass flow of the gas to be expanded and, depending on the measured size, the actuator motor 56 actuate. About the servo motor 56 can be the diameter of the adjusting ring 51 and thereby also the film body 50 to be changed. This is due to the fact that while the distance of the connection tabs 53 is changed to each other. As a control variable here serves a path route.
In den 11 und 12 ist eine weitere Verstell-Einrichtung dargestellt. Diese umfasst im Gegensatz zu der vorherigen Verstell-Einrichtung eine Kolben-Stange 60, die durch eine Druck-Mess-Dose 61 axial verschiebbar ist. Die Kolben-Stange 60 durchdringt wieder die Öffnungen 54 in den Anschluss-Laschen 53, um den Abstand der Anschluss-Laschen 53 zueinander zu verändern. Dafür hat die Kolben-Stange 60 einen verbreiterten Kopf 62, der außen an den die Öffnung 54 umlaufenden Bereich der oberen Anschluss-Lasche 53 anliegt. Die Druck-Mess-Dose 61 kann einen Verstell-Druck auf die Kolben-Stange 60 ausüben. Als Regel-Größe für die Druck-Mess-Dose 61 wird hier der Druck des zu entspannenden Gases herangezogen.In the 11 and 12 a further adjustment device is shown. This comprises, in contrast to the previous adjustment means a piston rod 60 passing through a pressure-measuring box 61 is axially displaceable. The piston rod 60 penetrates the openings again 54 in the connection tabs 53 to the distance of the connection tabs 53 to change each other. For that has the piston rod 60 a widened head 62 , the outside to the opening 54 circumferential area of the upper connection tab 53 is applied. The pressure measuring box 61 can apply an adjustment pressure to the piston rod 60 exercise. As a rule size for the pressure measuring box 61 Here, the pressure of the gas to be relaxed is used.
Bei der Verstell-Einrichtung gemäß den 13 und 14 ist eine Verstell-Stange 63 vorgesehen, deren Kopf 64 wieder an der oberen Anschluss-Lasche 53 zum Einwirken auf diese anliegt. Die Verstell-Stange 63 ist in einer Führungs-Einrichtung 65 axial verschiebbar geführt. Sie ist mit ihrem dem Kopf 64 gegenüberliegenden Ende an einen Bi-Metall-Streifen 66 angeschlossen, der an einer Lager-Einrichtung 67 einseitig eingespannt ist. Die Form des Bi-Metall-Streifens 66 verändert sich bei einer Änderung der Temperatur des zu entspannenden Gases, sodass hier als Regel-Größe die Gas-Temperatur herangezogen wird. Eine Temperatur-Änderung sorgt für eine Verbiegung des Bi-Metall-Streifens 66. In 14 ist die neutrale Ruhe-Stellung des Bi-Metall-Streifens 66 dargestellt. Bei einer Temperatur-Änderung des zu entspannenden Gases biegt sich der Bi-Metall-Streifen 66, so dass dadurch die angeschlossene Verstell-Stange 63 entsprechend axial bewegt wird. Das mit der Verstell-Stange 63 verbundene Ende des Bi-Metall-Streifens 66 kann sowohl nach oben als auch nach unten ausgelenkt werden.In the adjustment device according to the 13 and 14 is an adjustment rod 63 provided, whose head 64 again at the top connection tab 53 to act on these. The adjustment rod 63 is in a leadership facility 65 guided axially displaceable. She is with her head 64 opposite end to a bi-metal strip 66 connected to a warehouse facility 67 is clamped on one side. The shape of the bi-metal strip 66 changes when the temperature of the gas to be expanded changes, so that the gas temperature is used as the control variable. A change in temperature causes bending of the bi-metal strip 66 , In 14 is the neutral resting position of the bi-metal strip 66 shown. With a temperature change of the gas to be relaxed bends the bi-metal strip 66 , so that thereby the connected adjusting rod 63 is moved axially accordingly. The with the adjustment rod 63 connected ends of the bi-metal strip 66 can be deflected both up and down.
In 15 ist eine weitere mögliche Ausgestaltung des düsenartigen Gas-Einlass-Stutzens 24d gezeigt. Die düsenartige Verengung kann beispielsweise durch perforiertes Blech 68 gebildet sein, das nach außen hin mit Glasvlies abgedeckt ist. Der Raum zwischen dem Glasvlies und der Außen-Wandung des Gas-Einlass-Stutzens 24d kann mit geeignetem schallabsorbierenden Material gefüllt sein. Alternativ können auch akustische Resonatoren zur Pegel-Minderung benachbart zu der Verengung in den Gas-Einlass-Stutzen 24d integriert sein, um den Schall an der Stelle zu mindern, an der er hauptsächlich entsteht. Dies ist an der Stelle, wo das zu entspannende Gas die höchste Strömungs-Geschwindigkeit hat. Bei der Verengung kann ein Strömungs-Kanal 70 vorgesehen sein, durch den ein Teil-Strom des zu entspannenden Gases strömen kann, um die Verengung zu erwärmen. Dies ist in 15 oben dargestellt. Alternativ kann die Verengung auch durch eine Wandung gebildet werden, die in 15 unten dargestellt ist. Diese kann elektrisch beheizt werden. Um die Aufheizung der Verengung weiter zu erhöhen, kann auch ein Strömungs-Kanal 70a die Verengung durchsetzen (15 unten).In 15 is another possible embodiment of the nozzle-like gas inlet nozzle 24d shown. The nozzle-like constriction can, for example, perforated metal sheet 68 be formed, that is covered on the outside with glass fleece. The space between the glass fleece and the outside wall of the gas inlet neck 24d can be filled with a suitable sound-absorbing material. Alternatively, acoustic resonators may also be used for level reduction adjacent to the throat in the gas inlet nozzle 24d be integrated to reduce the sound at the point where it arises mainly. This is where the gas to be relaxed has the highest flow velocity. At the constriction can be a flow channel 70 be provided through which a partial flow of the gas to be expanded can flow to heat the constriction. This is in 15 shown above. Alternatively, the constriction can also be formed by a wall, which in 15 shown below. This can be heated electrically. To further increase the heating of the constriction can also be a flow channel 70a enforce the narrowing ( 15 below).
In den 16 bis 23 sind verschiedene Lauf-Rad-Schaufeln 5 dargestellt, die bei den erfindungsgemäßen Entspannungs-Turbinen 1, 1a, 1b, 1c, 1d eingesetzt werden können.In the 16 to 23 are different barrel-wheel blades 5 shown in the expansion turbines according to the invention 1 . 1a . 1b . 1c . 1d can be used.
Gemäß den 16, 17 ist die Lauf-Rad-Schaufel 5 in radialer Richtung bogenförmig gekrümmt. Sie weist eine vorauseilende obere und untere Kante 71 auf, die über einen nach hinten gekrümmten, folgenden Wandungs-Bereich 72 miteinander verbunden sind. Ihre Seiten-Flächen 74 verlaufen parallel zueinander.According to the 16 . 17 is the barrel wheel scoop 5 arcuately curved in the radial direction. It has a leading upper and lower edge 71 on, over a curved backward, following wall area 72 connected to each other. Your page surfaces 74 run parallel to each other.
Gemäß den 18, 19 erstreckt sich die Lauf-Rad-Schaufel 5 im Wesentlichen gerade in einer radialen Richtung. Sie weist eine nach radial außen und in axialer Richtung jeweils geschlossene, nach vorne offene Ausnehmung 73 auf. Ihre Seiten-Flanken 74 verjüngen sich entgegen der bestimmungsgemäßen Bewegungs-Richtung der Lauf-Rad-Schaufel 5. Die Ausnehmung 73 erstreckt sich dabei zwischen den Seiten-Flanken 74 bogenförmig gekrümmt.According to the 18 . 19 extends the barrel-wheel blade 5 substantially straight in a radial direction. It has a radially outwardly and in the axial direction in each case closed, forwardly open recess 73 on. Your side flanks 74 taper opposite to the intended direction of movement of the barrel-wheel blade 5 , The recess 73 extends between the side flanks 74 arcuately curved.
Die Lauf-Rad-Schaufel 5 nach 20, 21 ist ähnlich wie die Lauf-Rad-Schaufel 5 nach den 18, 19 ausgebildet. Die Ausnehmung 73 hat hier jedoch zwei Seiten-Wände, die gerade zusammenlaufen und einen Winkel zueinander einschließen. Die Ausnehmung 73 ist außerdem tiefer ausgebildet.The barrel wheel scoop 5 to 20 . 21 is similar to the barrel wheel scoop 5 after the 18 . 19 educated. The recess 73 However, here has two side walls that just converge and enclose an angle to each other. The recess 73 is also designed deeper.
Die Lauf-Rad-Schaufel 5 nach den 22, 23 erstreckt sich von ihrer unteren Kante 71 in Richtung auf ihre obere Kante 71 nach schräg vorne.The barrel wheel scoop 5 after the 22 . 23 extends from its lower edge 71 towards their upper edge 71 sloping forward.
Die obere Kante 71 ist somit gegenüber der unteren Kante 71 vorauseilend. Die Lauf-Rad-Schaufel 5 nach den 22, 23 ist somit schräg gestellt.The upper edge 71 is thus opposite the lower edge 71 ahead in haste. The barrel wheel scoop 5 after the 22 . 23 is thus tilted.
Gemäß 24 ist das Lauf-Rad 6 als Trommelläufer ausgebildet. Es umfasst eine runde Trag-Scheibe, auf welcher die Lauf-Rad-Schaufeln 5 befestigt sind. Die Lauf-Rad-Schaufeln 5 springen von der Trag-Scheibe in axialer Richtung vor und sind in einem Ring-Bereich der Trag-Scheibe angeordnet.According to 24 is the barrel wheel 6 trained as a drum runner. It includes a round support disc on which the barrel-wheel blades 5 are attached. The barrel-wheel blades 5 project from the support disk in the axial direction and are arranged in a ring area of the support disk.
Bezugnehmend auf 25 können die Lauf-Rad-Schaufeln 5 jeweils gerade nach radial außen verlaufen und im Wesentlichen senkrecht zu der Dreh-Richtung des Lauf-Rads 6 stehen.Referring to 25 Can the run-wheel blades 5 each run straight radially outward and substantially perpendicular to the rotational direction of the barrel wheel 6 stand.
Gemäß 26 können die Lauf-Rad-Schaufeln 5 schräg zu der Dreh-Richtung des Lauf-Rads 6 stehen. Verschiedene Winkel α können vorliegen.According to 26 Can the run-wheel blades 5 oblique to the rotational direction of the barrel wheel 6 stand. Different angles α can be present.
Die Lauf-Rad-Schaufeln 5 können auch wie bei einer Pelton-Turbine ausgestaltet sein (27 bis 29). Sie weisen dann zwei becherförmige Halb-Schaufeln 76 auf, die nebeneinander angeordnet sind und einen gekrümmten Boden haben. Dies ist insbesondere bei Aktions-Turbinen zweckdienlich.The barrel-wheel blades 5 can also be designed as a Pelton turbine ( 27 to 29 ). They then have two cup-shaped half-blades 76 on, which are arranged side by side and have a curved bottom. This is particularly useful with action turbines.
Wie aus 30 hervorgeht, kann in der den Seiten-Kanal 13 begrenzenden Wandung des Gehäuses 7, 7a, 7b, 7c, 7d mindestens eine umlaufende Kondensat-Nuten 77 ausgebildet sein, die zu dem Seiten-Kanal 13 hin offen ist. Kondensat, das in dem Seiten-Kanal 13 kondensiert, kann über die mindestens eine Kondensat-Nut 77 zu der Auslass-Öffnung 27 geführt werden.How out 30 can be seen in the the side channel 13 limiting wall of the housing 7 . 7a . 7b . 7c . 7d at least one circulating condensate grooves 77 be formed leading to the side channel 13 is open. Condensate in the side channel 13 condenses, can over the at least one condensate groove 77 to the outlet opening 27 be guided.
Die mindestens eine Kondensat-Nut 77 kann sich über den gesamten Umfang des Gehäuses 7, 7a, 7b, 7c, 7d erstrecken. Hier sind zwei Kondensat-Nuten 77 vorgesehen. Die mindestens eine Kondensat-Nut 77 kann sich aber auch nur über einen entsprechenden Teil-Umfang des Gehäuses 7, 7a, 7b, 7c, 7d erstrecken. In dem Gehäuse 7, 7a, 7b, 7c, 7d können mehrere Tropfen-Fenster ausgebildet sein, damit das Kondensat nach außen gelangen kann. Dies kann durch eine angeschlossene Absaug-Einrichtung gefördert werden.The at least one condensate groove 77 can be over the entire circumference of the case 7 . 7a . 7b . 7c . 7d extend. Here are two condensate grooves 77 intended. The at least one condensate groove 77 but can also only have a corresponding part-extent of the housing 7 . 7a . 7b . 7c . 7d extend. In the case 7 . 7a . 7b . 7c . 7d a plurality of droplet windows can be formed so that the condensate can escape to the outside. This can be promoted by a connected suction device.
Gemäß 31 sind in dem Lauf-Rad 6 im Fuß-Bereich der Lauf-Rad-Schaufeln 5 einzelne Kondensat-Nuten 77 vorgesehen. Beispielsweise kann benachbart zu jeder, zu jeder zweiten, dritten, vierten ... Lauf-Rad-Schaufel 5 eine einzelne Kondensat-Nut 77 vorgesehen sein, die sich lediglich über einen Teil-Umfang des Lauf-Rads 6 erstreckt. Das Kondensat kann von den Teil-Kondensat-Nuten 77 durch Verbindungen zu der Auslass-Öffnung 27 abgesaugt werden.According to 31 are in the run-wheel 6 in the foot area of the run-wheel blades 5 individual condensate grooves 77 intended. For example, adjacent to each, every second, third, fourth ... run-wheel blade 5 a single condensate groove 77 be provided, which extends only over a partial circumference of the barrel wheel 6 extends. The condensate may be from the partial condensate grooves 77 through connections to the outlet port 27 be sucked off.
In 32 ist ein Vorleit-Rad 78 dargestellt, das in dem Gas-Einlass-Stutzen 24, 24c, 24d, 24e bzw. stromaufwärts von diesem angeordnet sein kann. Es umfasst einen Schaufel-Ring 79, von dem Schaufeln 80 nach radial innen vorspringen. Der Schaufel-Ring 79 und die Schaufeln 80 sind einstückig ausgebildet. Sie sind aus einem elastischen Material, wie Federblech, gebildet. Wenn das zu entspannende Gas durch das Vorleit-Rad 78 strömt, werden die Schaufeln 80 ausgelenkt und geben dem zu entspannenden Gas einen Drall.In 32 is a lead-in wheel 78 shown in the gas inlet nozzle 24 . 24c . 24d . 24e or upstream of this can be arranged. It includes a shovel ring 79 , from the shovels 80 project radially inward. The scoop ring 79 and the blades 80 are integrally formed. They are made of an elastic material, such as spring steel. If the gas to be relaxed by the Vorleit-wheel 78 flows, the blades become 80 deflected and give the relaxing gas a twist.
Bei einer alternativen Ausführungsform sind in einem Vorleit-Rad 78 Schaufeln 80 angeordnet, die manuell verstellt werden können. Alternativ können auch Schaufeln 80 vorgesehen sein, die starr und bereits schräggestellt angeordnet sind, um dem zu entspannenden Gas einen Drall zu geben. Der Gas-Einlass-Stutzen 24, 24c, 24d, 24e kann auch entsprechend angeordnet sein, vorzugsweise schräg, um dem zu entspannenden Gas bei Eintritt in den Seiten-Kanal 13 einen Drall zu geben.In an alternative embodiment, in a feed wheel 78 shovel 80 arranged, which can be adjusted manually. Alternatively, you can also use shovels 80 be provided, which are arranged rigidly and already tilted to give the gas to be relaxed a spin. The gas inlet nozzle 24 . 24c . 24d . 24e may also be arranged accordingly, preferably obliquely to the gas to be relaxed when entering the side channel 13 to give a spin.
Wie aus 33 hervorgeht, kann auch eine Mehrfach-Beaufschlagung des Lauf-Rads 6 erfolgen. Dafür sind zwei im Wesentlichen einander gegenüberliegende Gas-Einlass-Stutzen 24, 24c, 24d, 24e vorgesehen, denen jeweils ein Gas-Auslass-Stutzen 25 und ein Unterbrecher 49 in dem Seiten-Kanal 13 zugeordnet sind. Das zu entspannende Gas gelangt über die beiden Gas-Einlass-Stutzen 24, 24c, 24d, 24e in den Seiten-Kanal 13 und verlässt den Seiten-Kanal 13 nach einem angularen Weg von etwa 180° über den nachfolgenden Gas-Auslass-Stutzen 25 wieder. Eine andere Anzahl von Stutzen 24, 24c, 24d, 24e, 25 ist alternativ möglich.How out 33 can also be a multiple admission of the barrel-wheel 6 respectively. For this are two substantially opposite gas inlet nozzle 24 . 24c . 24d . 24e each provided with a gas outlet nozzle 25 and a breaker 49 in the side channel 13 assigned. The gas to be released passes through the two gas inlet sockets 24 . 24c . 24d . 24e in the side channel 13 and leaves the side channel 13 after an angular path of about 180 ° over the subsequent gas outlet nozzle 25 again. Another number of nozzles 24 . 24c . 24d . 24e . 25 is possible as an alternative.
Auch in den 34 und 35 ist eine Mehrfach-Beaufschlagung dargestellt. Die Mehrfach-Beaufschlagung erfolgt dort zentral von innen. Hierfür sind zwei Führungs-Leitungen 81 vorgesehen, die an den Gas-Einlass-Stutzen 24 angeschlossen sind und gekrümmt verlaufen. Die Führungs-Leitungen 81 führen das zu entspannende Gas von radial innen zu den Lauf-Rad-Schaufeln 5 derart, dass das Lauf-Rad 6 in Rotations-Richtung bei Beaufschlagung gedreht wird.Also in the 34 and 35 a multiple charge is shown. The multiple admission takes place there centrally from the inside. There are two guide lines for this purpose 81 provided to the gas inlet nozzle 24 are connected and curved. The guide lines 81 This leads to relaxing gas from radially inward to the barrel-wheel blades 5 such that the barrel wheel 6 is rotated in the direction of rotation when acted upon.
In 36 ist eine Maßnahme dargestellt, wie die entstehenden Geräusche in dem Entspannungs-System begrenzt bzw. reduziert werden können. Stromaufwärts des Gas-Einlass-Stutzens 24 ist ein erster Schall-Dämpfer 82 angeordnet, der ein Rohr-Stück 83 aus perforiertem Blech umfasst. Das Rohr-Stück 83 ist von einem Glasfaservlies 84 umgeben. Das Glasfaservlies 84 ist von einer Edelstahlwolle oder Steinwolle 85 umgeben. Der Schall-Dämpfer 82 wird durch das Rohr-Stück 83, das Glasfaservlies 84 und die Edelstahlwolle bzw. Steinwolle 85 gebildet. Das Geräusch des zu entspannenden Gases wird somit in dem Schall-Dämpfer 82 reduziert. Stromabwärts des Gas-Auslass-Stutzens 25 ist ein weiterer Schall-Dämpfer 86 angeordnet, dessen Aufbau dem Aufbau des Schall-Dämpfers 82 entsprechen kann. In dem Schall-Dämpfer 86 wird das Geräusch des entspannten Gases weiter reduziert.In 36 is shown a measure how the resulting noise in the relaxation system can be limited or reduced. Upstream of the gas inlet nozzle 24 is a first sound damper 82 arranged, which is a pipe piece 83 made of perforated sheet metal. The pipe piece 83 is from a glass fiber fleece 84 surround. The glass fiber fleece 84 is from a stainless steel wool or rock wool 85 surround. The sound damper 82 gets through the pipe piece 83 , the fiberglass fleece 84 and the stainless steel wool or rock wool 85 educated. The sound of the gas to be relaxed is thus in the sound damper 82 reduced. Downstream of the gas outlet neck 25 is another sound damper 86 arranged, whose structure corresponds to the construction of the sound damper 82 can correspond. In the sound damper 86 the noise of the expanded gas is further reduced.
Es ist für den Fachmann klar, dass die verschiedenen Ausgestaltungen bzw. Ausführungsformen – soweit möglich – beliebig miteinander kombiniert werden können. Die in der Beschreibung verwendeten Bezugszeichen sind nicht beschränkend zu verstehen.It is clear to the person skilled in the art that the various configurations or embodiments can be combined with each other as far as possible. The reference numbers used in the description are not intended to be limiting.
Die Entspannungs-Turbine kann insbesondere zur Erdgas-Entspannung in Erdgas-Netzen, zur Dampf-Entspannung in Dampf-Netzen bei zum Beispiel Brauereien oder Sterilisatoren oder Styropor-Verschäumungs-Anlagen, zur Abgas-Entspannung bei Fahrzeugen mit Verbrennungs-Motoren oder zum Ersatz von Kondensatoren bei hohen Druck-Verhältnissen durch Turbinen eingesetzt werden. Sie kann einfach in bestehende Netze über ihre Stutzen 24, 25 angeschlossen werden.The expansion turbine can in particular for natural gas relaxation in natural gas networks, for steam relaxation in steam networks in, for example, breweries or sterilizers or Styrofoam foaming systems for exhaust gas relaxation in vehicles with combustion engines or replacement of Capacitors are used at high pressure ratios by turbines. She can easily put into existing nets via her neck 24 . 25 be connected.
