DE19931738C2 - Turbine mit axialer An- und radialer Abströmung - Google Patents
Turbine mit axialer An- und radialer AbströmungInfo
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
- F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
- F01D1/06—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially radially
- F01D1/08—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially radially having inward flow
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
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Abstract
Turbine mit axialer An- und radialer Abströmung. DOLLAR A Das antreibende Medium strömt von beiden gegenüberliegenden Seiten durch Düsen (9) in das innere Turbinenrad (5) in dessen Strömungskanal (7) gleichmäßig durch das äußere Turbinenrad (6) aus dem peripheren Auslaß (11).
Description
Für die Beschreibung der bestehenden technischen Systeme zum
Stand der Technik werden Dampfturbinen genannt, obwohl die erfin
dungsgemäße Turbine mit jedem anderen Medium funktioniert, wie
z. B. mit Verbrennungsgas, Druckluft, Wasser. Je nach Anforderung
werden Dampfturbinen unterschiedlich konstruiert. Man unterschei
det grob dabei drei Konstruktionsarten:
1. Die Kondensationsturbine. Bei dieser wird die gesamte ther
modynamisch nutzbare Energie des hochgespannten Dampfes zur
Erzeugung mechanischer Energie verwendet, wobei der Dampf kon
densiert. Meist wird diese Turbinenart dreistufig betrieben,
der hochgespannte, z. B. 300 bar, 535 Grad Celsius, Dampf strömt
in den Hochdruckteil, von dort in den Mitteldruckteil und zu
letzt in den Niederdruckteil mit angeschlossenem Kondensator
und Wärmetauscher.
Häufig soll jedoch ein Teil der nutzbaren Dampfwärme für an
dere Zwecke, etwa als Prozeßwärme oder (bei Kraft-Wärme-Kopp
lung) als Fernwärme eingesetzt werden. In diesen Fällen erlau
ben es 2. Gegendruckturbinen, den Dampf lediglich teilweise
zu entspannen, d. h. der Dampf verläßt die Turbine auf einem
ausreichend hohen Druck- und Temperaturniveau, bei dem er für
Prozeß- oder Fernwärme genutzt werden kann.
In 3. Anzapf- oder Entnahmeturbinen wird der Dampf auf dem
gewünschten Energieniveau direkt aus den Turbinen entnommen.
Im Unterschied zu Gegendruckturbinen können hier die mecha
nische Leistung an der Turbinenwelle und die thermische Leist
ung des Abzapfdampes weitgehend unabhängig voneinander gesteu
ert werden.
Allen vorgenannten Turbinenarten gemeinsam ist der grundsätz
liche Aufbau von Leitschaufeln oder Düsen (1) und den Lauf
schaufeln (2). Zur vollen Ausnutzung der im Dampf enthaltenen
Energie werden meist mehrere Stufen hintereinander angeordnet,
wobei sich Leit- und Laufschaufeln abwechseln, die Leitschaufeln
sind dabei am Gehäuse feststehend angebracht. Durch alle
Räder strömt nacheinander die gleiche Menge Dampf. Da aber mit
dem schrittweisen Abbau des anfänglichen hohen Damfdruckes das
Dampfvolumen mehr und mehr zunimmt, müssen die Durchschnitts
querschnitte an den Schaufeln der einzelnen Laufräder und
den Leitschaufeln immer größer werden, die somit im Abdampf
größer sind als im Dampfeintritt (3). Die Strömungsrichtung
verläuft bei vorgenannten herkömmlichen Turbinenarten
nahezu parallel der Achse (4).
Die Untersuchung des Strömungsverlaufs an herkömmlichen
Turbinen zeigt zwei Nachteile auf:
- 1. An den Grenzschichten der Kanten sowohl bei den Lauf- als auch bei den Leitschaufeln entstehen kleine Verwirbelungen infolge der aneinander vorbeilaufenden Kanten. Dadurch wird die Strömung behindert.
- 2. Die Strömung durchläuft auf relativ kurzem Weg die Schau feln. Herkömmliche Turbinen können daher nur mit relativ ho hen Strömungsdrücken betrieben werden, mindestens 6 bis 10 bar in der Niederdruckstufe, für Kleinanlagen also kaum geeignet.
Der bekannte nächstkommende Stand der Technik, nach der
US-PS 1415219, zeigt einen scheibenförmigen beschaufelten
Turbinenläufer für Dampf mit radial auswärts angeordneten
drei weiteren Stufen für dann kondensierenden Dampf. Die erste
beschaufelte Stufe wird beiderseits mit Dampf über je drei
Düsen beaufschlagt, wobei die Düsen in Nabennähe angeordnet
sind und den Dampf von Stufe zu Stufe radial auswärts die
Turbine über eine Spirale verläßt.
Die gestellte Aufgabe besteht aus drei Teilen:
- 1. Wie können aneinander vorbeilaufende Turbinenräder ver mieden werden?
- 2. Wie kann die Strömungsrichtung in den Turbinenrädern gleich bleiben? (In jeder Leitschaufel in herkömmlichen Turbinen wird die Strömungsrichtung geändert.)
- 3. Wie kann der Produktionsaufwand durch eine einfache Konstruk tion verringert werden?
Die nachstehende Lösung erfüllt die in der Aufgabe genannten
Anforderungen.
Turbinenlaufschaufelrad (5) und Turbinenlaufschaufelrad (6)
sind nicht auf der Achse nebeneinander, sondern übereinander ange
ordnet und fest miteinander verbunden, sie laufen mit gleicher
Drehzahl. Die Einlaßdüsen (9) liegen vor dem Laufradkanal (8)
des inneren Turbinenrades (5) auf beiden Seiten des Gehäuses
sich gegenüber. In der peripheren Mitte des inneren Turbinen
rades (5) befindet sich ein Strömungskanal (7). Das Medium
durchströmt die Einlaßdüsen (9) und Laufradkanäle (8), die
ummantelt sind (10), trifft im Strömungskanal (7) zusammen,
umläuft dort, bevor es in das äußere Turbinenrad (6) eintritt,
und verläßt es über den Auslaßkanal (11) der Turbine.
Von dort könnte das Medium in die Düsen der nächsten Turbine
geleitet werden, von denen mehrere (im genau berechneten, dem
Volumen des Mediums angepaßten Durchmesser und Breite der
Schaufelräder) auf einer Achse hintereinander angeordnet sein
können. Aussteifungen als Ringe (12) sind an der Gehäusewand
auch mit der Funktion von berührungslosen Dichtungen angebracht.
Die Position 13 zeigt die Verschraubung der Gehäusewände.
Die Testmaschine lief bereits bei 1 bar Überdruck mit
4 Düsen. Die übereinander angeordneten Turbinenräder macht die
Konstruktion sehr stabil und ist sehr einfach herzustellen.
Claims (2)
1. Turbine mit axialer An- und radialer Abströmung,
bestehend aus einem inneren Laufschaufelrad (5), welches
in der peripheren Mitte seiner ummantelten Lauffläche (10)
einen nach außen offenen Strömungskanal (7) aufweist und ein
weiteres außen liegendes Laufschaufelrad (6) fest auf dem
inneren Laufschaufelrad (5) angebracht ist, wobei es sich
über dem nach außen offenen Strömungskanal (7) befindet,
und daß sich an beiden gegenüberliegenden Laufschaufelseiten
des inneren Laufschaufelrades (5) Düsen (9) für das antreibende
Medium befinden.
2. Turbine nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Medium entweder Dampf, Verbrennungsgas, Druckluft, Öl
oder Wasser ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19931738A DE19931738C2 (de) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | Turbine mit axialer An- und radialer Abströmung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19931738A DE19931738C2 (de) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | Turbine mit axialer An- und radialer Abströmung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19931738A1 DE19931738A1 (de) | 2001-01-25 |
DE19931738C2 true DE19931738C2 (de) | 2001-08-09 |
Family
ID=7914021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19931738A Expired - Fee Related DE19931738C2 (de) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | Turbine mit axialer An- und radialer Abströmung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19931738C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10236273B4 (de) * | 2002-08-08 | 2005-12-08 | Alfred Frohnert | Turax-Motor mit dreifachem Wirkungsprinzip |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
UA142357U (uk) * | 2020-01-31 | 2020-05-25 | Іван Іванович Котурбач | Низьковитратна парова турбіна низького тиску |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US1415219A (en) * | 1919-08-19 | 1922-05-09 | Carrey Rotary Engine Company | Turbine |
-
1999
- 1999-07-08 DE DE19931738A patent/DE19931738C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
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US1415219A (en) * | 1919-08-19 | 1922-05-09 | Carrey Rotary Engine Company | Turbine |
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DE10236273B4 (de) * | 2002-08-08 | 2005-12-08 | Alfred Frohnert | Turax-Motor mit dreifachem Wirkungsprinzip |
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Publication number | Publication date |
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DE19931738A1 (de) | 2001-01-25 |
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