DE206163C - - Google Patents
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- DE206163C DE206163C DENDAT206163D DE206163DA DE206163C DE 206163 C DE206163 C DE 206163C DE NDAT206163 D DENDAT206163 D DE NDAT206163D DE 206163D A DE206163D A DE 206163DA DE 206163 C DE206163 C DE 206163C
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F01D1/026—Impact turbines with buckets, i.e. impulse turbines, e.g. Pelton turbines
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
PATENTSCHRIFT
KLASSE 14 c. GRUPPE
Treibmittel.
Die meisten bis jetzt bekannt gewordenen mehrstufigen Aktionsdruckstufenturbinen sind
in den ersten Stufen partiell, in den letzten voll beaufschlagt. Die an das Aktionsprinzip
gebundene Möglichkeit der partiellen Beaufschlagung gewährt den großen Vorteil, daß
wegen der peripherischen Beschränkung des Durchflußquerschnittes seiner radialen Abmessung
(Schaufelbreite)" eine vorteilhafte Größe
ίο gegeben werden kann. Bei allen diesen partiell
beaufschlagten Turbinen nimmt der beaufschlagte Bogen von Stufe zu Stufe bei wesentlich gleichbleibender Schaufelbreite
sprungweise zu, bis er bei einer Stufe die Totalität erreicht. Von da an wird das Mittel
der Schaufelverbreiterung von Druckstufe zu Druckstufe oder der Vergrößerung des Beaufschlagungsdurchmessers
mit Wiederbeginn der partiellen Beaufschlagung angewendet, um die
ao der Expansion des Treibmittels entsprechenden Durchflußquerschnittsvergrößerungen zu
bewirken; immer aber entwickelt sich die partielle Beaufschlagung durch sprungweise peripherische
Vergrößerungen des Beaufschlagungsbogens von Druckstufe zu Druckstufe bis zur totalen Beaufschlagung. Dabei findet diese
peripherische Vergrößerung von Stufe zu Stufe so statt, daß der Eintritt in ein Leitrad um
eben diese peripherische Vergrößerung im Sinne der Peripherie länger ist als der Austritt
aus dem vorangehenden.
Die Vorteile der partiellen Beaufschlagung werden nun dadurch geschmälert, daß der aus
einem Laufrad austretende Treibmittelstrahl, dessen peripherische Ausdehnung gleich derjenigen
des Austrittes aus dem vorhergehenden Leitrad ist, sich plötzlich peripherisch ausbreiten
muß, daß alle nicht ganz nahe der Strömungsmittelline gelegenen Stromfäden vor ihrem Eintritt in das folgende Leitrad zweimal
um einen nahezu oder ganz rechten Winkel abgelenkt werden müssen, ohne daß hierzu geeignete Leitmittel vorhanden sind,
daß also die Austrittsgeschwindigkeit des Treibmittelstrahls fast vollständig verloren
geht. Dieser Verlust an und für sich kann gemindert werden durch Verringerung der Treibmittelgeschwindigkeit,
d. h. des Druckgefälls pro Druckstufe, d. h. durch Vermehrung der Stufenzahl, wenn man die Nachteile größerer
Baulänge der Turbine und größerer Radreibungsverluste in den Kauf nehmen will.
Bei der total beaufschlagten Turbine tritt die Treibmittelgeschwindigkeitsvernichtung, wenigstens
bei nicht allzu sprungweiser Schaufel-Verbreitung von Stufe zu Stufe nicht auf, weil
da die sprungweise peripherische Ausbreitung des Treibmittelstrahls nicht auftritt. Dies hat
bis jetzt bei partiell beaufschlagten Aktionsdruckstufenturbinen das Bestreben der Erbauer
unterhalten, die Totalität der Beaufschlagung möglichst rasch zu erreichen, also
die Sprünge in der Beaufschlagungsbogenlänge möglichst groß zu machen und die Schaufelbreite vor Erreichung der Totalität nicht zu
vergrößern, hat aber auch zu Aktionsdruckstufenturbinen geführt, welche von Anfang an
total beaufschlagt sind, . wobei die im Hoch-
(2. Auflage, ausgegeben am 14. December 1910J
druckteil der Turbine sich fühlbar machenden großen Nachteile der totalen Beaufschlagung ,
(kleine Schaufelbreiten, unbequem zu formende Leitapparate, kleine Druckgefälle, große Stufenzahl)
den Preis darstellen, welcher für die Erhaltung der Austrittsgeschwindigkeit bezahlt
wird. ■
Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine partiell beaufschlagte Aktionsdruckstufenturbine,
bei welcher die Vernichtung der Austrittsgeschwindigkeit vermieden wird, ohne daß
die Vorteile der partiellen Beaufschlagung geschmälert werden, bei welcher also mit größeren
Austrittsgeschwindigkeiten, also auch mit größeren Geschwindigkeiten überhaupt, d. h.
mit größerem Druckgefälle pro Stufe, mit weniger Stufen, mit geringerer Baulänge und
mit weniger Konstruktionsteilen gearbeitet wird. In vielen Fällen der Anwendung, z. B.
bei großen Turbinen, findet die Erhaltung der Austrittsgeschwindigkeit innerhalb einer Gruppe
von Druckstufen statt, während sie beim Übergang von einer Gruppe zur nächstfolgenden
verloren geht. Dabei tritt aber die bei den bisher bekannt gewordenen partiell beaufschlagten
Aktionsdruckstufenturbinen bei jeder der zahlreichen Stufen auftretende Vernichtung
der Austrittsgeschwindigkeit nur einmal oder höchstens zwei- bis dreimal — je beim
Übergang von einer Gruppe zur nächstfolgenden — auf.
Die Erfindung gestattet also bei einer partiell beaufschlagten Aktionsdruckstufenturbine
(für dampf- oder gasförmige Treibmittel), bei welcher mehrere Druckstufen zu Gruppen angeordnet
sind, daß die Austrittsgeschwindigkeit am Ende jeder Druckstufe in der nächstfolgenden
dieser Gruppe ausgenutzt wird. Dies wird dadurch bewirkt, daß dem Dampf bei der Expansion durch eine Druckstufengruppe
nirgends Gelegenheit zu einer plötzlichen (sprungweise) Querschnittserweiterung geboten
wird. Letztere ist eine allmähliche und erfolgt bei konstanter Beaufschlagungslänge nur
in radialer Richtung und kann auf Lauf- und Leitradzellen beliebig verteilt sein. In jeder
.Druckstufengruppe ist also bei wesentlich gleichem Beaufschlagungsdurchmesser die Beaufschlagungslänge
konstant. Die Schaufelbreite nimmt von Stufe zu Stufe bis zu einem praktisch zulässigen Höchstmaße zu, hierauf
beginnt eine neue Druckstufengruppe mit denselben Eigenschaften wie die vorhergehende.
Bei Übergang von der ersten zur zweiten Gruppe nimmt die Beaufschlagungslänge mit
einem großen Schritte zu, die Schaufelbreite mit einem großen Schritte ab, letztere um in
der zweiten Druckstufengruppe bei konstanter Beaufschlagungslänge wieder zuzunehmen, bis
zum praktisch zulässigen Höchstmaße. Hierauf beginnt wieder eine Druckstufengruppe usw.
Das praktisch zulässige Höchstmaß ist von mehreren Faktoren abhängig; von bestimmendem
Einfluß auf dasselbe sind: die Größe der Turbineneinheit, die Tourenzahl, der Druck
und die zulässige Beanspruchung des Materials. Es ist Sache des Konstrukteurs, bei jeder
Druckstufengruppe dieses Höchstmaß festzusetzen und wie weit er unter demselben bleiben
will.
Die Zeichnungen veranschaulichen beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes.
In Fig. ι ist ein Achsialschnitt durch eine solche Turbine dargestellt. Beispielsweise
haben hier die beiden ersten Gruppen gleichen Durchmesser der Beaufschlagung, eine dritte
Gruppe hat einen größeren. Das Treibmittel, z. B. Dampf, tritt bei e in den Einströmungsraum, expandiert in den'Leitzellen der ersten
Druckstufengruppe, wobei die der Expansion entsprechende Querschnittserweiterung nur in
radialer Richtung erfolgt. Die Beaufschlagungslänge ist konstant (Fig. 2), ^1 und v%
sind die Verschiebungen der Beaufschlagungen gegeneinander; sie ergeben sich durch die
Schaufelung und die Geschwindigkeiten entsprechend Fig. la, welche einen Teil der Abwicklung
der Beaufschlagungsebene bildet. Der Ausströmungsraum f der ersten Druck-Stufengruppe
ist zugleich der Einströmungsraum der folgenden; letztere beginnt mit einer
kleineren Leitzellenbreite; die beaufschlagte Länge ist aber größer und bleibt für die
Druckstufengruppe konstant (Fig. 3). Der Ausströmungsraum g (Fig. 1) der zweiten
Gruppe ist der Einströmungsraum der folgenden. Fig. 4 zeigt die konstante Beaufschlagungslänge
dieser Gruppe usw. Der Dampf durchströmt so sämtliche Druckstufengruppen und tritt bei h in den Ausströmungsraum der
Turbine.
In Fig. ι findet eine allmähliche radiale Erweiterung
in den Leitzellen statt. Die Breite der Leitzelle ist an ihrem Austritt größer als
an ihrem Eintritt. Die Laufradzellen zeigen konstante Schaufelbreite vom Eintritt bis zum
Austritt, entsprechend der Breite der beiden benachbarten Leitzellen; Fig. 5 unterscheidet
sich von Fig. 1 nur dadurch, daß die radiale Erweiterung nicht mehr in die Leitzellen 1
(Fig. 2 bis 4) verlegt ist, sondern in die Laufradzellen. Letztere schaffen einen allmählichen
Übergang von einer Leitzellenbreite zu der folgenden. In Fig. 6 ist die radiale Erweiterung
auf Leit- und Laufradzellen verteilt.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung des Expansionsvorganges.
Die Vorteile dieser Erfindung gegenüber der bis jetzt bekannt gewordenen partiell beaufschlagten,
mehrstufigen Aktionsdruckstufenturbine sind folgende: Die Austrittsgeschwin-
digkeit wird innerhalb einer Gruppe nirgends vernichtet; dieselbe geht nur am Ende einer
Gruppe verloren. Bei gleicher Stufenzahl, wird also ein besserer Wirkungsgrad erreicht.
Bei den bis jetzt bekannt gewordenen Turbinen dieser Gattung muß zwischen Laufrad
der einen Stufe und Leitrad der folgenden ein großer Zwischenraum gelassen werden, damit
sich der Dampf in demselben verbreiten kann.
ίο Dieser große Zwischenraum bedingt an und
für sich schon eine Vernichtung der Austrittsgeschwindigkeit. Bei Turbinen nach vorliegender
Erfindung kann dieser Raum auf ein nur durch Herstellungsrücksichten bestimmtes Maß reduziert werden, wodurch auch die Baulänge
kürzer wird. Zufolge Ausnutzung der Austrittsgeschwindigkeit kann bei gleichem Wirkungsgrad die Stufenzahl erheblich vermindert
werden, sowohl weil der Wirkungsgrad jeder Stufe erhöht wird, als auch weil mit größeren Treibmittelgeschwindigkeiten
ohne Verlust eines großen Teiles derselben gearbeitet werden darf.
Gegenüber den voll beaufschlagten Aktionsdruckstufenturbinen
besitzt die Turbine nach vorliegender Erfindung alle Vorteile der partiellen Beaufschlagung, nämlich geringe Stufenzahl,
daher kleinere Baukosten, kleinere Leerlaufsarbeit, besseren Wirkungsgrad.
Claims (2)
1. Partiell beaufschlagte mehrstufige Aktionsturbine für dampf- oder gasförmige
Treibmittel, bestehend aus einer oder mehreren Gruppen, dadurch gekennzeichnet, daß jede aus mehreren Druckstufen mit
wesentlich gleichem Beaufschlagungsdurchmesser bestehende Gruppe eine konstante peripherische Ausdehnung der Beaufschlagung
und eine Zunahme der Durchflußquerschnitte durch auf Leit- und Laufradzellen beliebig verteilte radiale Erweiterung
besitzt.
2. Ausführungsform nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die radiale
Erweiterung in einer Gruppe ein praktisch zulässiges Höchstmaß erreicht, worauf bei
gleichbleibendem Beaufschlagungsdurchmesser unter plötzlicher peripherischer Erweiterung
und plötzlicher radialer Verengung die radiale Erweiterung in der folgenden Druckstufengruppe wieder beginnt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE206163T |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE206163C true DE206163C (de) |
Family
ID=5791010
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (2)
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FR (1) | FR368915A (de) |
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Also Published As
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---|---|
FR368915A (de) |
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