DE2417880A1 - CONVERGING / DIVERGING NOZZLE UNIT FOR GENERATING AND EXPANSION OF A SUPER SOUND FLOW - Google Patents

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8 MÖNCHEN 15 LANDWEHRSTR. 35 · POSTFACH 1048 MONKS 15 LANDWEHRSTR. 35 POST BOX 104

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München, den 11. April 1974 Anwaltsaktenz.: 194 - Pat. 1Munich, April 11, 1974 Lawyer files: 194 - Pat. 1

PATENTANMELDUNGPATENT APPLICATION

John S. Sohre,
93, G-rier Road
Vernon, Connecticut
USAJohn S. Sohre,
93, G-rier Road
Vernon, Connecticut
United States

Konvergierende/divergierende Düseneinheit zur Erzeugung ' und Expansion einer Ueberschallströmung.Converging / diverging nozzle unit for generating ' and expansion of a supersonic flow.

Die Erfindung betrifft eine konvergierende/divergierende Düseneinheit zur Erzeugung, und Expansion einer Ueberschallströmung eines kompressiblen Fluids für Turbinenantrieb.The invention relates to a converging / diverging nozzle unit for generating and expanding a supersonic flow a compressible fluid for turbine propulsion.

Konvergierende/divergierende Düsen dienen dazu, einen Ueberschallstrom zu erzeugen und zu expandieren ( bei einem etwa 1,85 übersteigenden Druckverhältnis) um eine/ hochenergetischen Strom in einen Strahl von hoher Strömungs- Converging / diverging nozzles are used to generate and expand a supersonic flow (with a about 1.85 exceeding pressure ratio) to create a / high-energy flow in a jet of high flow

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geschwindigkeit, mit gutem Wirkungsgrad und minimalem Stoss, und geringer Strömungsablösung oder Strahlablenkung, umzuwandeln. speed, with good efficiency and minimal shock, and low flow separation or jet deflection.

Spezielle Probleme bei der Ueberschallexpansion für Turbinen sind die Ueberschall-Stossfronten und Strahlablenkungen bei einem Druckverhältnis über dem Sollwert sowie die Expansions-Kompressionsstösse und die Strömungsablösung bei einem solchen unter dem Sollwert. Diese Vorgänge haben unerwünschte Auswirkungen, wie Vergeudung der zur Verfügung stehenden Energie, labile Strömungsverhältnisse, leistungsarmer Betrieb, und Schwingungsbeanspruchungen der Turbinenschaufeln, wodurch diese beschädigt werden. Letzteres ist ein besonders schwerwiegendes Problem.Special problems with the cover expansion for Turbines are the supersonic shock fronts and jet deflections at a pressure ratio above the setpoint as well the expansion-compression shocks and the flow separation if it is below the setpoint. These operations have undesirable effects, such as waste of the available resources standing energy, unstable flow conditions, low-power operation, and vibration loads on the turbine blades, thereby damaging them. The latter is a particularly serious problem.

Die Strömungsablösung führt zu kräftigen Wirbelschleppen am Düsenausgang, woraus sich Druckschwankungen, Schwingungsbeanspruchungen der Turbinenschaufeln, ein schlechter Wirkungsgrad und sogar Zerstörung der Düsenausgänge ergeben.The flow separation leads to strong wake vortices at the nozzle outlet, resulting in pressure fluctuations and vibration loads on the turbine blades poor efficiency and even destruction of the nozzle outlets.

Die Strahlablenkung ist ein Problem, das besonders bei einem Druckverhältnis über dem Sollwert auftritt; es besteht übrigens eine direkte Beziehung zwischen Strahlablenkung und Machzahl. Unter Druckverhältnis ist natürlich das Verhältnis zwischen dem Druck am Düseneingang und dem am Düsenausgang zu verstehen. Der Abströmwinkel des Fluids (unter Fluid sollen nachfolgend Gase und Dämpfe oder tropfbare Flüssigkeiten, vorzugsweise aber Gase und Dämpfe verstanden werden) aus den Düsen ist ebenfalls abhängig vom Druckverhältnis. Der Abströmwinkel ist der spitze Winkel zwischen der Strömungsrichtung und der Ebene der Düsenausgänge. Beim Entwurf einer Turbine sindJet deflection is a problem that occurs particularly at a pressure ratio above the set point; it Incidentally, there is a direct relationship between beam deflection and Mach number. Under pressure is natural to understand the relationship between the pressure at the nozzle inlet and that at the nozzle outlet. The outflow angle of the Fluids (in the following, the term fluid refers to gases and vapors or drip liquids, but preferably gases and vapors are understood) from the nozzles is also depending on the pressure ratio. The outflow angle is the acute angle between the flow direction and the Nozzle exit level. When designing a turbine are

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Druckverhältnis und Abströmwinkel massgebliche Faktoren; eine Vergrösserung des Druckverhältnisses wird eine Ablenkung des Düsenstrahls im Sinne einer Vergrösserung des Abströmwinkels verursachen. Diese Strahlablenkung kann zu Stosswellen, Expansionswellen, Druckgradienten, und den dadurch resultierenden Beanspruchungen der Laufschaufeln, führen. Die Folge davon sind Brüche der Schaufeln, eine Vergrösserung des auf den Rotor wirkenden Axialschubs und unberechenbare Schwankungen dieser Beanspruchung, sowie eine beträchtliche Verringerung des Gesamt wirkungsgrad es.Pressure ratio and outflow angle are decisive factors; an increase in the pressure ratio is a deflection of the nozzle jet in the sense of an increase in the Cause discharge angle. This deflection of the beam can lead to shock waves, expansion waves, pressure gradients and the the resulting stresses on the blades. The consequence of this is breakage of the blades, one Increase in the axial thrust acting on the rotor and unpredictable fluctuations in this load, as well as a considerable reduction in its overall efficiency.

Die Strahlablenkung beeinflusst auch den Strahleintritt in die Schaufelkanäle ungünstig. Die Querschnittsfläche des Strahls beim Eintritt in die Schaufeln ist direkt abhängig vom Abströmwinkel aus den Düsen. Eine Ablenkung des Strahls durch ein grösseres Druckverhältnis vergrössert die Querschnittsfläche des Strahls beim Eintritt in den. Schaufelkanal. Die Turbine wird nicht richtig funktionieren, wenn, das Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche des Strahls und der Halsfläche des Schaufelkanals den zugrunde gelegten Sollwert überschreitet.The jet deflection also has an unfavorable effect on the jet entry into the blade channels. The cross-sectional area of the jet as it enters the blades is directly dependent on the outflow angle from the nozzles. A deflection of the jet by a higher pressure ratio increases the cross-sectional area of the jet upon entry in the. Blade channel. The turbine will not work properly function if, the ratio between the cross-sectional area of the jet and the throat area of the vane channel den exceeds the underlying setpoint.

Es sind zwei verschiedene Arten von Düsen zur konvergent/divergenten Ueberschallexpansion bekannt. Die erste Art besitzt ein konvergent/divergentes Längsprofil, das an den gegenüberliegenden Seiten zweier Nachbardüsen· angebracht ist, so dass sich, in einer Dimension, ein konvergierend/divergierender Durchgang zwischen diesen profilierten Seiten ergibt. Die Ober- und die Unterseite dieser Durchgänge sind zueinander parallel, so dass die Höhe dieser konvergent/ divergenten Durchgänge konstant ist. Die Höhe zwischen Düsenein- und ausgang kann sich aber auch linear ändern.There are two different types of nozzles for convergent / divergent Over-sound expansion known. The first type has a convergent / divergent longitudinal profile that is attached to the opposite sides of two adjacent nozzles · is attached so that, in one dimension, a converging / diverging Passage between these profiled sides results. The top and bottom of these passages are parallel to each other so that the height of these convergent / divergent passages is constant. The height between The nozzle inlet and outlet can also change linearly.

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Die andere bekannte Art von Düsen besitzt runde Düsendurchgänge, wie z.B. die ausgebohrten und geriebenen Düsenblöcke, Diese Düsen haben einen kreisrunden Querschnitt, sind also zwei-dimensional konvergent/divergent. Jedenfalls wird die Divergenz und der Hals des Durchgangs nicht durch die Umflache der Innen- und der Aussenwand der Durchgänge bestimmt.The other known type of nozzle has round nozzle passages, such as the drilled and rubbed nozzle blocks, These nozzles have a circular cross-section, so they are two-dimensionally convergent / divergent. In any case the divergence and the neck of the passage is not due to the surface area of the inner and outer walls of the passages certainly.

Diese zwei bekannten Düsentypen weisen jedoch beide die oben besprocbaaen Nachteile auf wie z.B. Strahlablösung, Strahlablenkung und Schwingungsbeanspruchung der Turbinenschaufeln. Diese bekannten Düsen haben gewöhnlich einen sehr kleinen Abstand (meistens in der G-rössenordnung von 1,6 mm) von den Laufschaufeln. Jede Stosswelle, die in dem expandierenden Fluidstrom auftritt, muss entweder in dieser kleinen Lücke aufgelöst werden oder aber die Schaufeln werden in Flatterschwingungen versetzt. Da jedoch die meisten Stosswellen nicht in dieser Lücke aufgelöst werden können, treten diese unerwünschten Flatterschwingungen auf.However, these two known nozzle types both have the disadvantages discussed above, such as jet separation, Jet deflection and vibration stress on the turbine blades. These known nozzles usually have a very small spacing (mostly on the order of 1.6 mm) from the blades. Every shock wave that occurs in the expanding fluid flow occurs, must either be resolved in this small gap or else the blades are set in flutter vibrations. But since most of them If shock waves cannot be resolved in this gap, these undesirable flutter vibrations occur.

Die herkömmlichen konvergent/divergenten Düsen vom Ueberschall-Typ weisen ebenfalls eine Strömungsunterbrechung beim Düsenaustritt auf wegen der physikalischen Tatsache, dass ein kleiner Abstand (Austrittskante) zwischen zwei nebeneinander liegenden Strömungsdurchgängen bestehen muss. Diese Strömungsunterbrechung beeinflusst den Wirkungsgrad ebenfalls in negativer Weise.The conventional convergent / divergent nozzles of the supersonic type also have a flow interruption at the nozzle exit due to the physical fact that there is a small distance (exit edge) between two adjacent flow passages must exist. This flow interruption affects the efficiency also in a negative way.

Die herkömmlichen konvergent/divergenten Düsenkonfi— gurationen stellen noch ein Raumproblem. Bei den eindimensional profilierten Düsen wird ein grösserer Durchsatz dadurch erreicht, dass der Abstand zwischen den profilierten Wänden vergrössert wird. Dadurch wird aber auch die Ausdehnung tangential zum Turbinenrad vergrössert. Bei den runden DüsenThe conventional convergent / divergent nozzle configurations Gurations still pose a problem of space. With the one-dimensional profiled nozzles, a greater throughput is achieved achieves that the distance between the profiled walls is increased. This also increases the expansion enlarged tangentially to the turbine wheel. With the round nozzles

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wird ein grösserer Durchsatz durch, eine Erweiterung des kreisförmigen Durchgangs erreicht, also auch hier eine Ausdehnung in tangentialer Richtung. Dementsprechend wird für einen grösseren Durchsatz ein grösserer Kreisumfang des Turbinensatzes nötig, was jedoch meistens unerwünscht ist oder zu hohen Umfangsgeschwindigkeiten führt.a greater throughput, an extension of the circular passage achieved, so here also an expansion in the tangential direction. Accordingly, will for a larger throughput, a larger circumference of the turbine set is necessary, which, however, is mostly undesirable or leads to high peripheral speeds.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten and andere, dem Stand der Technik anhaftenden Probleme durch eine verbesserte und neue Düseneinheit zu vermeiden.The invention is based on the above-mentioned and others adhering to the prior art Avoid problems with an improved and new nozzle unit.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine konvergierend/divergierende Düse zur Ueberschallexpansion eines für ein Turbinenrad bestimmten Triebmitiä-S, gekennzeichnet durch eine Anzahl einzeln nebeneinander angeordneter Düsen, welche konvergente Strömungsdurchgänge begrenzen, wobei · jeder dieser Strömungsdurchgänge einen Einlauf und stromabwärts vom Eingang in der Strömungsrichtung des Triebmittels einen Hals besitzt, und eine gemeinsame, divergierende Expansionskammer, die sich etwa vom Hals dieser konvergenten Strömungsdurchgänge stromabwärts bis zum Turbinenrad erstreckt, gelöst.According to the invention, this object is achieved by means of a converging / diverging nozzle for overlapping expansion one for a turbine wheel intended drive center S, marked by a number of individually arranged side by side Nozzles which delimit convergent flow passages, each of these flow passages having an inlet and downstream of the entrance in the direction of flow of the Propulsion means has a neck, and a common, diverging expansion chamber, which extends approximately from the neck of these convergent flow passages extending downstream to the turbine wheel, solved.

Die Düseneinheit der vorliegenden Erfindung vefügt also über eine gemeinsame Expansionskammer die mit einer Anzahl konvergenten Düsensegmenten in Verbindung steht. Die individuellen divergierenden Durchgänge der herkömmlichen konvergenten/divergenten Düsen werden demgemäss eliminiert und durch eine gemeinsame Expansionskammer ersetzt. Die einzelnen konvergenten Düsensegmente sind also an der engsten Stelle oder nahe dabei mit der gemeinsamen Expansionskammer verbunden so, dass der Dampf oder das die Turbine antreibende Fluid, in den konvergierenden Teilen der einzelnen Düsen einer Expansion bis zur Ueberschallge-The nozzle unit of the present invention thus has a common expansion chamber with a Number of convergent nozzle segments is connected. The individual divergent passages of the conventional convergent / divergent nozzles are accordingly eliminated and replaced by a common expansion chamber. The individual convergent nozzle segments are therefore on the narrowest point or close to it connected to the common expansion chamber so that the steam or the Turbine driving fluid, in the converging parts of the individual nozzles an expansion up to Ueberschallge-

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schwindigkeit (Mach. 1) ausgesetzt wird und anschliessend in der gemeinsamen Kammer mit Ueberschallgeschwindigkeit bis zum Düsenaustrittsdruck expandiert wird. Die gemeinsame Expansionskammer ist eine divergierende Kammer, aber die Divergenzrichtung kann schräg, vorzugsweise rechtwinklig zur Konvergenzrichtung der einzelnen konvergierenden Düsendurchgänge verlaufen. Allgemein gesagt findet in Bezug auf die Drehrichtung der Turbinenschaufeln die Unterschall expansion in einer Richtung statt, die hauptsächlich tangential zum Turbinenrad ist, und die Ueberschallexpansion in einer Richtung, die hauptsächlich radial ist. Die Konvergenz und die Divergenz in der Düse treten also in verschiedenen Richtungen bezüglich der Strömungsrichtung durch die Düse auf.speed (Mach. 1) is suspended and then in the common chamber with supersonic speed is expanded to the nozzle outlet pressure. The common expansion chamber is a divergent chamber, but the The direction of divergence can be inclined, preferably at right angles, to the direction of convergence of the individual converging nozzle passages get lost. Generally speaking, the direction of rotation of the turbine blades is subsonic expansion in one direction that is mainly tangential to the turbine wheel, and the overlap expansion in one Direction that is mainly radial. The convergence and the divergence in the nozzle thus occur in different ways Directions with respect to the direction of flow through the nozzle.

Eine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung wird erreicht durch den Einbau einer oder mehrerer "Ablenkungswände" ("deflection control wall" oder "backup wall") in der gemeinsamen Expansionskammer. Diese Wände sind parallel oder nahezu parallel zur idealen Strömungsrichtung angeordnet, also der Richtung der Strahlablenkung, die bei den herkömmlichen Düsen bei grösseren Druckverhältnissen auftritt entgegengesetzt, und dienen dazu, gerade diese Strahlablenkung zu vermeiden und das Fluid zu zwingen, in der idealen Richtung zu strömen und zu expandieren. Auf diese Weise werden die normalerweise auftretenden Strahlablenkungen mit ihrem inhärenten Leistungsverlust sowie andere Probleme beseitigt.A particularly favorable embodiment of the invention is achieved by installing one or more "deflection control wall" or "backup wall" in the common expansion chamber. These walls are arranged parallel or almost parallel to the ideal flow direction, i.e. opposite to the direction of the jet deflection, which occurs with conventional nozzles at higher pressure ratios, and serve to avoid precisely this beam deflection and to force the fluid in the ideal direction to flow and expand. In this way, the normally occurring beam deflections with their inherent loss of performance and other problems eliminated.

Durch die AbIenkungswände wird der Einströmungswinkel zu den Schaufeln und die Querschnittsfläche des Strahls verringert, womit erreicht wird, dass die Schaufeln über einen breiteren Betriebsbereich ordnungsgemäss beaufschlagt werden und dass keine Yergrösserung der Statorreaktionskraft auftritt (Druckabfall in den Schaufeln).The angle of inflow is determined by the deflection walls to the blades and the cross-sectional area of the jet reduced, whereby it is achieved that the blades are properly acted upon over a wider operating range and that there is no increase in the stator reaction force (pressure drop in the blades).

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G-emäss einer anderen Ausfuhrungsf orm der vorliegenden Erfindung können die einzelnen Düsensegmente "bis in die gemeinsame Expansionskammer hineinragen, so dass der Hals ausgeprägter ist, womit eine wirkungsvollere Konfiguration gegeben ist. Indessen wird auch hier der grösste Teil der U e'b erschall expansion herbeigeführt durch Erweiterung der gemeinsamen Expansionskammer in radialer Richtung, so wie eS dem Leitgedanken der Erfindung entspricht.According to another embodiment of the present According to the invention, the individual nozzle segments "can protrude into the common expansion chamber, so that the neck is more pronounced, giving a more effective configuration. Meanwhile, here too, the greater part of the U e'b sound expansion brought about by expanding the common expansion chamber in the radial direction, as eS corresponds to the guiding principle of the invention.

Gemäss einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die gemeinsame Expansionskammer und die radiale Expansionsstruktur in das Laufrad der Turbine verlegt. Dies ist besonders vorteilhaft wenn eine hohe PS-Leistung von einer geringen Anzahl Turbinenräder verlangt wird.According to another embodiment of the present invention, the common expansion chamber and the radial expansion structure moved into the impeller of the turbine. This is particularly advantageous when high horsepower is required from a small number of turbine wheels.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anschliessend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, worin:Further features and advantages of the invention will then be described using preferred exemplary embodiments described with reference to the accompanying drawings, in which:

Figur 1 eine allgemeine Ansicht zum Teil im Schnitt zeigt von einer Turbomaschine mit ihren Triebmitteleintrittsdüsen. FIG. 1 shows a general view, partly in section, of a turbomachine with its propellant inlet nozzles.

Figur 2 ein Schnitt längs der Linie 2-2 von Figur 1 ist und die konvergierend/divergierende Ueberschallströmungsdüse der vorliegenden Erfindung, so wie sie bei stationären Düsen angewendet wird, zeigt.Figure 2 is a section along line 2-2 of Figure 1 and shows the converging / diverging supersonic flow nozzle of the present invention as applied to stationary nozzles.

Figur 3 ein Schnitt längs der Linie 3-3 von Figur 1 ist und eine Reihe von Düsen zeigt mit deren gemeinsamen Expansionskammer gemäss der vorliegenden Erfindung.Figure 3 is a section on line 3-3 of Figure 1 showing a number of nozzles in common Expansion chamber according to the present invention.

Figur 4 ein Schnitt ist längs der Linie 4-4 von Figur 3.FIG. 4 is a section along line 4-4 of FIG.

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Figur 5 ähnlich, wie Figur 4 ist, mit einer veränderten Wandkonfigurati on.FIG. 5 is similar to FIG. 4, with a modified one Wall configuration.

Figur 5 A ein Schnitt ist, ähnlich wie ein Teil von Figur 2 und die Form der Wand in der veränderten Ausführung von Figur 5 zeigt.Figure 5A is a section, similar to part of Figure 2, and the shape of the wall in the modified version of Figure 5 shows.

Figur 6 ähnlich wie Figur 3 ist und eine andere Ausführung der Erfindung zeigt, und zwar mit AbIenkungswand.Figure 6 is similar to Figure 3 and shows another embodiment of the invention with a deflecting wall.

Figur 6k einen Teil der Figur 6 im Detail zeigt.Figure 6k shows part of Figure 6 in detail.

Figur 7 eine Teilansicht, ähnlich wie Figur 3 ist und eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt, worin die Düsensegmente sich bis in die gemeinsame Expansionskammer erstrecken. Figure 7 is a fragmentary view, similar to Figure 3, showing another embodiment of the present invention; wherein the nozzle segments extend into the common expansion chamber.

Figur 8 ein Schnitt längs der Linie 8-8 der Figur ist.Figure 8 is a section along line 8-8 of the Figure.

Figur 9 eine gemeinsame Expansionskammer gemäss vorliegender Erfindung zeigt, welche im Laufrad liegt.FIG. 9 shows a common expansion chamber according to the present one Invention shows what lies in the impeller.

Figur IO ein Schnitt ist längs der Linie 10-10 der Figur 9.FIG. 10 is a section along the line 10-10 of FIG.

Figur 11 ähnlich wie Figur 10 ist mit mehreren Ablenkungswänden. Figure 11 is similar to Figure 10 with multiple baffles.

Figur 12 ein Schnitt ist längs der Linie 12-12 der Figur 11, und eine vergrösserte und veränderte Teilansicht der Figur 9 zeigt.FIG. 12 is a section along the line 12-12 of FIG. 11, and an enlarged and modified partial view Figure 9 shows.

Figur 13 eine Anwendung der vorliegenden Erfindung auf die stationären Düsen und die Laufschaufeln einer Turbine zeigt.Figure 13 shows an application of the present invention to the stationary nozzles and blades of a Turbine shows.

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In den Figuren 1 und 2 wird ein Turbinenteil gezeigt mit Anwendung der vorliegenden Erfindung. Das Turbinenteil besitzt eine Einlasskammer 12 um Dampf oder ein anderes Triebmittel an die Einheit zu liefern, und ein Turbinengehäuse 14 um ein Turbinenrad 16 aufzunehmen, das auf einer Welle 18 montiert ist. Andere Elemente und Details die normalerweise bei einem Turbinentriebwerk vorzufinden und unnötig zum richtigen Verstehen der vorliegenden Erfindung sind, wurden in den einfachen Darstellungen der Figuren und 2 weggelassen.In Figures 1 and 2, a turbine part is shown using the present invention. The turbine part has an inlet chamber 12 around steam or other To provide propulsion means to the unit, and a turbine housing 14 to receive a turbine wheel 16 which is mounted on a Shaft 18 is mounted. Other elements and details normally found on a turbine engine and are unnecessary for a proper understanding of the present invention have been shown in the simple representations of the figures and 2 omitted.

Die Einlasskammer 12 steht in Verbindung mit einer Reihe von Düsensegmenten 20 die in einem Bogen angeordnet sind , dessen Krümmungsmittelpunkt auf der Verlängerung der Turbinenachse 18 liegt.. Die einzelnen Düsensegmente 20 gehören zu einer konvergierend/divergierenden Düseneinheit 22 die dazu dient, den Dampf oder das Triebmittel vom Einlassraum 12 zu den Turbinenschaufeln 24 zu leiten. Die konvergierende/divergierende Düseneinheit 22 besteht aus einzelnen Düsensegmenten 20, die dazu dienen eine Anzahl konvergierender Stromkanäle 21 entstehen zu lassen, und aus einer gemeinsamen Expansionskammer 26 die mit den Kanälen 21 zwischen den Düsensegmenten 20 verbunder ist. Der Dampf, bzw. das Fluid, strömt durch den Raum 12 in die konvergierende Bahn zwischen den Düsensegmenten und diese Strömung kann, wenn es erwünscht ist, mit Hilfe von passenden Ventilen gesteuert werden. Das Triebmittel, wird mit Unterschallgeschwindigkeit expandiert beim Durchgang zwischen den einzelnen konvergierenden Düsen, wird dann mit Ueberschallgeschwindigkeit in der Expansionskammer expandiert und gelangt schliesslich zu den Schaufeln 24 um das Turbinenrad 16 anzutreiben.The inlet chamber 12 is in communication with a series of nozzle segments 20 which are arranged in an arc are whose center of curvature lies on the extension of the turbine axis 18 .. The individual nozzle segments 20 belong to a converging / diverging nozzle unit 22 which is used to draw the steam or the propellant from the To guide inlet space 12 to the turbine blades 24. The converging / diverging nozzle unit 22 is composed of individual nozzle segments 20, which serve to create a number of converging flow channels 21, and from a common expansion chamber 26 connected to the channels 21 between the nozzle segments 20 is. The steam or the fluid flows through the space 12 into the converging path between the nozzle segments and this flow can, if so desired, be controlled with the aid of suitable valves. The propellant will then expands at subsonic speed as it passes between each converging nozzle expands at supersonic speed in the expansion chamber and finally reaches the blades 24 to drive the turbine wheel 16.

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Wie besser aus einer gemeinsamen Betrachtung der Figuren 1 - 4 zu ersehen ist verringert sich die Breite zwischen den einzelnen Düsensegmenten 20, so dass der Kanal 21 tangential zum Turbinenrad 16 hin konvergiert. Die radiale Höhe der Segmente 20, d.h. die Abmessung in der Richtung des Halbmessers vom Turbinenrad 16 is gegeben durch die Entfernung der linken Teile (Figur 2) der Wände 28 und 30, und diese Höhe ist, wie aus Figur 2 hervorgeht, konstant (obschon sie variabel sein kann wenn erwünscht)» Im Gegensatz hierzu ist wenigstens eine dieser Wände 28 und 30 welche die Expansionskammer begrenzen, z.B. die rechte Seite der Wand 28 in Figur 2, zum Halbmesser des Turbinenrades geneigt so, dass die Kammer 26 sich radial zum Turbinenrad erweitert. Natürlich könnte die Wand 30, wenn erwünscht, auch geneigt sein so, dass die Expansionskammer 26 sich sowohl in Richtung der Achse 18 als in der entgegengesetzten Richtung erweitert. Die Wand 28 endet in einem Teil 32 der senkrecht zum Turbinenrad ist und der zusammen mit einem ähnlichen Teil der Wand einen Düsenaustritt bildet mit einer Austrittskante 33 unmittelbar neben dem Turbinenrad and den Schaufeln 24· Da die Segmente 20 bogenförmig angeordnet sind, müssen die Wände und 30 natürlich auch einen Bogen beschreiben um sich demjenigen der Schaufeln 24 auf dem Turbinenrad anzupassen.How better from a joint consideration of the FIGS. 1 to 4 show that the width between the individual nozzle segments 20 is reduced, so that the channel 21 converges tangentially to the turbine wheel 16. The radial height of the segments 20, i.e. the dimension in the direction the radius of the turbine wheel 16 is given by the removal of the left-hand parts (Figure 2) of the walls 28 and 30, and this height is, as can be seen from Figure 2, constant (although it can be variable if desired) »In contrast this is at least one of these walls 28 and 30 which delimit the expansion chamber, e.g. the right side of the Wall 28 in Figure 2, inclined to the radius of the turbine wheel so that the chamber 26 widens radially to the turbine wheel. Of course, if desired, the wall 30 could also be inclined so that the expansion chamber 26 faces both in the direction of the axis 18 than expanded in the opposite direction. The wall 28 ends in a part 32 which is perpendicular to the turbine wheel and which together with a similar part of the wall forms a nozzle outlet with an outlet edge 33 directly next to the turbine wheel and the blades 24 · Since the segments 20 are arranged in an arc, the walls and of course also describe a bow about yourself of the blades 24 to adapt to the turbine wheel.

Die Figur 3 zeigt die Düseneinheit längs der Linie 3-3 in Figur 1. Die einzelnen Düsen 20 bilden konvergierende Strombahnen 21 welche in Verbindung stehen mit der gemeinsamen Expansionskammer 26. In jeder Strombahn, wo der Querschnitt •am kleinsten ist, wird ein Hals 34 gebildet, der direkt mit der gemeinsamen Expansionskammer 26 verbunden ist. Die Breite der Strombahn 21 wird durch die Entfernung der einzelnen Düsensegmente bestimmt und die Höhe durch die Entfernung der linken Teile (Figur 2) der Wände 28 und 30.FIG. 3 shows the nozzle unit along the line 3-3 in FIG. 1. The individual nozzles 20 form converging ones Current paths 21 which are in communication with the common expansion chamber 26. In each current path, where the cross-section • is the smallest, a neck 34 is formed which is directly connected to the common expansion chamber 26 is connected. The width of the current path 21 is determined by the distance of each The nozzle segments are determined and the height is determined by the removal of the left-hand parts (FIG. 2) of the walls 28 and 30.

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Wie aus den Figuren 1-4 hervorgeht, ist die für eine Ueberschallexpansion eines kompressiblen Mediums notwendige konvergierend/divergierende Form der Düse hier mit der Düseneinheit 22 gegeben. Das Fluid strömt durch den Einlassraum 12 in die konvergierenden Durchgänge 21, die durch die gegenüberliegenden Wände der nebeneinanderliegenden Düsensegmente 20 begrenzt sind. Die Hälse der Durchgänge 21 sind mit der Expansionskammer 26 verbunden und das Triebmittel gelangt aus jedem Durchgang in die gemeinsame, divergierende Expansionskammer, die, wie oben erläutert wurde, in einer Richtng expandiert, die vorzugsweise senkrecht ist zur Richtung in welcher die Düsensegmente 20 konvergieren. Oder anders gesagt, Konvergenz und Divergenz werden in der Düse in verschiednen Richtungen ausgeübt, vorzugsweise in zwei zueinander senkrechten Richtungen in Bezug auf die Strömungsrichtung durch die Düse, oder es kann gesagt werden, dass sich die Ebenen welche in den Richtungen der Konvergenz resp. Divergenz liegen mit einem Winkel von etwa 90° schneiden.As can be seen from Figures 1-4, the for a converging / diverging shape of the nozzle necessary for a shell expansion of a compressible medium given here with the nozzle unit 22. The fluid flows through the inlet space 12 into the converging passages 21 passing through the opposite walls of the adjacent Nozzle segments 20 are limited. The necks of the passages 21 are connected to the expansion chamber 26 and the leavening agent comes from each passage into the common, divergent expansion chamber which, as explained above, expands in a direction that is preferably is perpendicular to the direction in which the nozzle segments 20 converge. Or in other words, convergence and Divergence is exerted in the nozzle in different directions, preferably in two mutually perpendicular directions in relation to the direction of flow through the nozzle, or it can be said that the planes which in the directions of convergence, respectively. Divergence lie with an angle of about 90 ° intersect.

Wie oben erläutert wurde, enden die üblichen konvergierend/divergierenden Düsen direkt an den zugehörigen Turbinenschaufeln. Der Abstand ist gewöhnlich in der G-rössenordnung von 1,5 mm bis 3 mm. Charakteristisch für die erfindungsgemässe Ausführung ist jedoch, dass die Düsensegmente 20 schon in einer wesentlich grösseren Entfernung von den Turbinenschaufeln 24 enden. Die Entfernung des Düsensegmentes 20 von den Turbinenschaufeln ist natürlich abhängig von der Ausführung, sie liegt jedoch in der G-rössenordnung von einigen cm z.B. 1,25 - 25 cm,·oder mehr, so dass die Kammer 26 in der Richtung senkrecht zum Turbinenrad eine relativ grosse lange aufweist. Die radiale Erweiterung der Expansiohskammer verschafft das nötige Volumen um eine Ueberschallexpansion des Triebmittels, das von jedem Durchgang 21 ausgestossen wird, aufzunehmen und dank des hohen Energieniveaus des Triebmittels dieses mit hoher Geschwindigkeit auf die Turbinenschaufel·!! 24 zu strahlen. Da sich die Auslasskanten der Düsen in einem Bereich von Unterschallgeschwindigkeit befinden können, werden alle Ueberschall-As explained above, the usual converging / diverging ends Nozzles directly on the associated turbine blades. The distance is usually of the order of magnitude from 1.5 mm to 3 mm. However, it is characteristic of the embodiment according to the invention that the nozzle segments 20 end at a much greater distance from the turbine blades 24. The removal of the Nozzle segment 20 from the turbine blades is natural depending on the design, but it is in the order of magnitude of a few cm e.g. 1.25 - 25 cm, · or more, so that the chamber 26 in the direction perpendicular to the turbine wheel has a relatively long length. The radial expansion of the expansion chamber creates the necessary volume by one Over-sonic expansion of the propellant that is expelled from each passage 21 to absorb and thanks to the high Energy levels of the propellant this at high speed on the turbine blade · !! 24 to shine. That I the outlet edges of the nozzles in a subsonic speed range can be located, all supersonic

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stosswellen in der gemeinsamen Expansionskammer 26 eliminiert. Die Expansionskammer hat auf ihrer ganzen Länge einen Durchgang ohne Zwischenwände in welchem die Ueberschallexpansion stattfindet und dieser Durchgang erlaubt ein Ausrichten der Strömung und eine Dämpfung von Wirbelschleppen, Stosswellen, Expansionswellen und Druckgradienten so so, dass die Gesamtleistung der Turbine bemerkenswert verbessert wird und Probleme wie Schwingungsbeanspruchungen, Brüche der Schaufeln und der Düsenstege, Axialdruck auf den Rotor, die als Begleiterscheinungen von Strahlablenkung und Strömungsablösungen bei den herkömmlichen Bauarten auftraten, wesentlich vermindert. Die früher durch Strömungsunterbrechung auftretenden Probleme werden ebenfalls vermindert oder beseitigt, da die lange, nicht unterteilte Kammer 2.6 einen gleichförmigen, ununterbrochenen Fluidstrom an die Turbinenschaufeln 24 liefert. Die Wände 28 und 30 erscheinen in Figur 4 gekrümmt wegen der Lage der Schnittlinie 4 - 4 in Figur 3·Shock waves in the common expansion chamber 26 are eliminated. The expansion chamber has a passage over its entire length without partition walls in which the shell expansion takes place and this passage allows an alignment of the flow and a damping of wake vortices, shock waves, expansion waves and pressure gradients in such a way that the overall performance of the turbine is remarkably improved and problems such as vibration stresses are noticeably improved , Fractures of the blades and the nozzle webs, axial pressure on the rotor, which occurred as side effects of jet deflection and flow separation in the conventional designs, significantly reduced. The problems previously encountered by flow interruptions are also reduced or eliminated since the long, undivided chamber 2.6 provides a uniform, uninterrupted flow of fluid to the turbine blades 24. The walls 28 and 30 appear curved in Figure 4 because of the position of the section line 4 - 4 in Figure 3

Die Figuren 5 und 5A zeigen eine abgewandelte Form der Wände 28 und 30, die wie Figur 5A zeigt, leicht gekrümmt sind. Wegen der besonderen Lage der Schnittlinie 4 - 4 in Figur 3 tritt diese Krümmung jedoch nicht in Figur 5 in Erscheinung. Die abgewandelte Form weist "Prandtl-Kanten" .an der Uebergangsstelle der Wände 28 und 30 zum Hals 34 auf. Diese Kanten werden oft als wünschenswert betrachtet, da sie den exakten Beginn der Ueberschallexpansion festlegen. Andere Wandkonfigurationen können in ähnlicher Weise erhalten werden. Dieses Beispiel sollte die Anpassungsfähigkeit der Erfindung an variable thermodynamische Bedingungen demonstrieren und zeigen, dass hierfür nur geringe Aenderungen der Werkstückform nötig sind. Einem weiten Fächer von Bedingungen kann so ohne Aenderung der Düsensegmente Genüge getan werden.FIGS. 5 and 5A show a modified shape of the walls 28 and 30, which, as FIG. 5A shows, is slightly curved are. Because of the special position of the section line 4-4 in FIG. 3, however, this curvature does not appear in FIG Appearance. The modified form has "Prandtl edges" the transition point of the walls 28 and 30 to the neck 34. These edges are often considered desirable because they define the exact start of the cover-wall expansion. Other wall configurations can be obtained in a similar manner. This example should have adaptability of the invention to variable thermodynamic conditions demonstrate and show that only minor changes to the workpiece shape are necessary for this. A wide fan conditions can thus be satisfied without changing the nozzle segments.

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Figur 6 zeigt eine veränderte Ausführung der Figur 3· Die Veränderung besteht in einer Ablenkungswand 36 in der gemeinsamen Expansionskammer 26. Die Wand 36 dient dazu, die Strahlablenkung bei Drücken über einem kritischen Wert zu unterbinden. Der Winkel·^ in Figur 6 ist der Winkel zwischen der Richtung in welcher das Fluid aus dem Durchgang 21 strömt und der Ebene in welcher die Austi'ittsöffnungen der Düsen liegen. Bei den herkömmlichen Düsen würde eine VergrösserungFIG. 6 shows a modified embodiment of FIG. 3. The modification consists in a deflection wall 36 in the common expansion chamber 26. The wall 36 serves to reduce the beam deflection at pressures above a critical value prevent. The angle · ^ in Figure 6 is the angle between the direction in which the fluid flows out of the passage 21 and the plane in which the outlet openings of the nozzles lie. The conventional nozzles would be enlarged

P₁
des Druckverhältnisses _ zu einer Vergrösserung des WinkelsP ₁
the pressure ratio _ to an increase in the angle

^P2 · ^P 2

führen mit Begleiterscheinungen wie Stosswellen und Strömungsablösung, was zu ungünstigen Betriebsverhältnissen führen würde. Das Vorhandensein der Wand 36 dient jedoch dazu, bei einer Abnahme von Po (was zu einer Vergrösserung des Ver-lead with side effects such as shock waves and flow separation, which lead to unfavorable operating conditions would. However, the presence of the wall 36 serves to help a decrease in buttocks (which leads to an increase in

Pi
hältnis _£ führt) den Winkel°< zu verkleinern, so dass diepi
ratio _ £ leads) to reduce the angle ° <so that the

^P2
Strömung aus der Düse den in der divergierenden Kammer zur Verfügung stehenden Raum ausfüllt. Diese Verkleinerung des Winels ⁰^ ist entgegengesetzt zum Effekt der normalerweise auftritt und kann als negative Ablenkung bezeichnet werden. Sie rührt daher, dass die Wand 36 die normalerweise auftretende Strahlablenkung verhindert, und das Gas in eine Richtung lenkt, welche einer Verkleinerung vom Winkel ^<>^· entspricht. Da hiermit der Winkel ⁰^ in Funktion des Verhält- ^P 2
Flow from the nozzle fills the space available in the diverging chamber. This reduction of the angle ⁰ ^ is opposite to the effect that normally occurs and can be referred to as negative distraction. Therefore, it is because the wall 36 prevents the normally occurring beam deflection, and directs the gas in a direction which corresponds to a reduction of the angle ^<> ^ ·. Since this means that the angle ⁰ ^ as a function of the ratio

Pi
nisses —£ korrigiert wird, und zwar in einer Richtung, die derpi
nisses - £ is corrected, in a direction corresponding to the

^P2
bei den herkömmlichen Bauarten auftretenden entgegengesetzt ist, werden die normalerweise entstehenden Stösse und Strömungsablösungen vermieden oder vermindert, sodass geregelte Betriebsverhältnisse herrschen. Die erfindungsgemässe Düseneinheit führt demnach zu einer bedeutenden Verbesserung des Düsenwirkungsgrades. ^P 2
is the opposite of what occurs in conventional designs, the impacts and flow separations that normally occur are avoided or reduced so that regulated operating conditions prevail. The nozzle unit according to the invention accordingly leads to a significant improvement in the nozzle efficiency.

Die Figuren 6 und 6Azeigen, dass ein anderer, bedeutender Vorteil durch den Einbau der Wand 36 erzielt wird. Bisher trat nämlich am Ueberschalleintritt des Fluids in die Laufschaufel ein Problem auf, welches mit dem Verhältnis zwischenFigures 6 and 6A show that another significant benefit is achieved by incorporating wall 36. Until now a problem occurred at the supersonic entry of the fluid into the rotor blade, which is related to the ratio between

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der Fläche f-, des eintretenden Stromes (gemessen senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids vom Düsenauslass zu der Laufschaufel) und der Strömungsquerschnittsfläche f zwischen zwei "benachbarten Laufschaufeln, zusammenhängt. Wenn das Verhältnis i" /f einen "bestimmten Wert überschreitet, kann die Schaufel ihre Aufgabe nicht mehr ordnungsgemäss erfüllen. Wie aus Fig. 6A ersichtlich, führt eine Vergrösserung von e> <. so, wie sie bisher normalerweise vorkam, zu einer Vergrösserung der Fläche f-, , so dass die Schaufeln bei übermässiger Vergrösserung n.: cht richtig arbeiten (oder "verstopfen"). Durch das Vorhandensein der AbIenkungswand 36 wird einethe area f-, of the incoming current (measured perpendicular to the direction of flow of the fluid from the nozzle outlet to the Blade) and the flow cross-sectional area f between two "adjacent blades. If the Ratio i "/ f" exceeds a certain value the shovel no longer fulfills its task properly. As can be seen from FIG. 6A, an increase in e> leads to <. so, as it normally happened up to now, to an enlargement of the area f-, so that the blades with excessive Magnification n .: not working properly (or "clogging"). The presence of the deflecting wall 36 creates a

Vergrösserung des Verhältnisses _1 (mit der zugehörigenEnlargement of the ratio _1 (with the associated

Vergrösserung der Machzahl) zu einer Verkleinerung des Winkels o< und der Fläche n". rühren. Demgemäss können die Schaufeln richtig arbeiten ohne dass ein Reaktionsdruckabfall entsteht und/oder ohne über einem grösseren als bisher möglichen Bereich der Druckverhältnisse oder Machzahlen zu verstopfen. Obschon nur eine Wand 36. in. Figur 6 gezeigt ist, ist es durchaus möglich, dass mehrere solcher Wände, in regelmässigen oder unregelmässigen Abständen den Düsen entlang angebracht werden. Es kann sogar eine Wand für jede zweite Düse vorhanden sein.Increasing the Mach number) leads to a decrease in the angle o < and the surface n ". Accordingly, the blades work properly without a reaction pressure drop occurring and / or without over a larger range than previously possible to clog the pressure ratios or Mach numbers. Although only one wall 36 is shown in Figure 6, it is It is possible that several such walls are attached at regular or irregular intervals along the nozzles. There can even be a wall for every other nozzle.

Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 7 und 8 sind die Enden 20a der Segmente 20 über den Hals 34 hinweg verlängert und ragen teilweise bis in die divergierende Kammer hinein. Der Durchgang 40 zwischen den verlängerten Enden 20a kann parallelwandig, divergent oder konvergent, gerade oder gekrümmt sein. In jedem dieser Fälle, wird, wie in Figur 8 zu sehen ist, der grösste Teil der totalen Divergenz, also der Gasexpansion, zwischen dem Hals 34 und der Hinterkante 38 stets in radialer Richtung durch die Ablenkungswand erzeugt, und der Hals 34 stets durch die Wände 28 und/oder 30 bestimmt. Natürlich kann, wie bereits gesagt, die WandIn the embodiment according to Figures 7 and 8 are the ends 20a of the segments 20 are extended beyond the neck 34 and partially protrude into the diverging chamber into it. The passage 40 between the extended ends 20a can be parallel-walled, divergent or convergent, straight or be curved. In each of these cases, as can be seen in Figure 8, most of the total divergence becomes, that is the gas expansion, between the neck 34 and the rear edge 38 always in the radial direction through the deflection wall generated, and the neck 34 always through the walls 28 and / or 30 determined. Of course, as I said, the wall can

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30 schräg verlaufen, in entgegengesetzter Richtung ,wie die Wand 28. Die Verlängerung der Enden 20 a in die sich radial erweiternde Expansionskammer 26 ermöglicht einen etwas "besser definierten Hals für den Durchgang 21, trägt also zu einem besseren Wirkungsgrad bei. Wie oben erläutert, wird noch einmal darauf hingewiesen, dass der grösste Teil der Expansion in der Kammer 26 stets in einer Richtung senkrecht zum Durchgang, der durch die Elemente 20 zwischen dem Düseneingang und dem Hals 34 gebildet wird, geschieht.30 run obliquely, in the opposite direction, like the wall 28. The extension of the ends 20 a in the radially expanding expansion chamber 26 allows a slightly better defined neck for passage 21, thus contributing to better efficiency. As above explained, it is pointed out again that most of the expansion in the chamber 26 is always in a direction perpendicular to the passage through the elements 20 between the nozzle entrance and the throat 34 is formed, happens.

Wie mit Bezug auf Fig. 12 besprochen werden wird, kann die Stelle des Halses d.h. die Stelle schmälsten Strömungsquerschnittes dadurch gegeben sein, dass eine oder beide Wandsegmente 28a und 30a stromaufwärts vom Hals abgebogen werden. Auf diese Weise kann der Hals, mit 34a in Fig. 8 bezeichnet, durch Veränderung der Durchgangswände stromaufwärts vom Hals in einer radialen Ebene in Bezug auf das Turbinenrad entstehen, anstatt den Abstand zwischen den Stegen zu verändern, wie das bis jetzt der Fall war. Dieser den Hals ergebende Wandverlauf ist in Fig. 8 gestrichelt dargestellt, es versteht sich jedoch,"dass sie bei jedem Ausführungsbeispiel der Erfindung angewendet werden kann. Die totale Ueberschallexpansion kann dadurch geregelt und festgelegt werden, dass man die Höhe der Expansionskammer d.h. den Abstand zwischen den Wänden 28 und 30 variiert. Wie in Fig. 8 gezeigt wird, ergibt der Umriss der Wand in ausgezogener Linie ein bestimmtes Expansionsverhältnis, während der gestrichelte Umriss der Wand 28 ein.anderes Expansionsverhältnis ergibt. Daher macht die vorliegende Erfindung es möglich, das Expansionsverhältnis durch eine Aenderung der Höhe der Expansionskammer zu variieren, anstatt den Abstand der Düsenstegwände zu verändern, so wie es bei bekannten Ausführungen getan wird. Die vorliegendeAs will be discussed with reference to FIG Wall segments 28a and 30a are bent upstream from the neck. In this way the neck, at 34a in FIG. 8 by changing the passage walls upstream of the throat in a radial plane with respect to the turbine wheel are created instead of changing the distance between the webs, as has been the case up to now. This wall profile, which results in the neck, is shown in dashed lines in FIG. 8, but it goes without saying that “they can be applied to any embodiment of the invention. The total over-sound expansion can thereby regulated and determined that the height of the expansion chamber, i.e. the distance between the walls 28 and 30 varies. As is shown in FIG. 8, the outline of the wall in a solid line gives a certain expansion ratio, while the dashed outline of the wall 28 a different expansion ratio results. Therefore, the present invention makes it possible to adjust the expansion ratio to vary by changing the height of the expansion chamber instead of changing the distance between the nozzle web walls, see above as is done with known designs. The present

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Erfindung ermöglicht es also Standard-Düsenblöcke zu stockieren, und diese Blöcke in Installationen zu verwenden wo unterschiedliche Expansionsverhältnisse verlangt werden, welche dann durch Veränderung der radialen Höhe der Expan— sionskammer realisiert werden. Diese Möglichkeit,. Standardblöcke in Installationen mit unterschiedlichen Expansionsverhältnissen zu verwenden, ist ein bedeutender wirtschaftlicher Vorteil, da sie die erfahrungsgemäss hohen Kosten bekannter Installationen stark herabdrückt.Invention thus makes it possible to use standard nozzle blocks stock up and use these blocks in installations where different expansion ratios are required, which are then realized by changing the radial height of the expansion chamber. This possibility,. Standard blocks To use in installations with different expansion ratios is a significant economical one This is an advantage because it greatly reduces the high costs of known installations, which are known from experience.

Alle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,All embodiments of the present invention,

welche bis jetzt beschrieben wurden, haben eine grössere Leistungsfähigkeit als die bekannten Ausführungen, die zum Stand der Technik gehören, und viele bekannte Probleme, wie Strahlablenkung, Strömungsablösung, Strömungsunterbrechung, Schwingungsbeanspruchung und Schaufelbeschädigungen, können, besonders bei anormalen Betriebsbedingungen bedeutend vermindert werden. Hinzu kommt noch, dass ein kleinerer kreisförmiger Umfang benötigt wird, so dass mehr Leistung auf kleinerem Raum produziert werden kann, weil die Richtung der Düsenhöhe, d.h. die radiale Richtung in Bezug auf das Turbinenrad, zur Ueberschallexpansion verwendet wird. Dementsprechend kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung für einen gegebenen Bogen des Turbinenrades mehr Dampf unter höheren Druckverhältnissen bewältigen wie das zuvor möglich war. Bedeutende Ersparnisse können dadurch realisiert werden, dass übliche Unterschallprofile für die Düsensegmente 20 verwendet werden können und dass fertige Blöcke solcher Düsen vorfabriziert und auf Lager gehalten werden können während die divergierende Kammer 26 beim Zusammenbau der Maschine dem Expansionsverhältnis jeder einzelnen Maschine angepasst werden kann. Daher kann der Einzelentwurf und die Einzelherstellung der Düsensegmente eliminiert werden.which have been described so far, have a greater efficiency than the known designs, which for State of the art, and many known problems, such as jet deflection, flow separation, flow interruption, Vibration stress and damage to the blades can, especially under abnormal operating conditions. In addition, there is a smaller circular one Scope is needed so that more power can be produced in a smaller space because of the direction of the Nozzle height, i.e. the radial direction in relation to the turbine wheel, is used for the shell expansion. Accordingly the apparatus of the present invention can take more steam for a given arc of the turbine wheel Cope with higher pressures than was previously possible. Significant savings can be realized by that conventional subsonic profiles can be used for the nozzle segments 20 and that finished blocks of such Nozzles can be prefabricated and kept in stock while the divergent chamber 26 is being assembled Machine can be adapted to the expansion ratio of each individual machine. Therefore, the single design and the individual production of the nozzle segments can be eliminated.

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Die Fig. 9 und 10 zeigen die Anwendung der vorliegenden Erfindung bei einer reinen Reaktionsturbine, welche keine feststehenden Düsen besitzt. Das Turbinenrad sitzt auf der Welle und weist ringförmig angeordnete Schaufeln 54 auf. Die Schaufeln 54 sind an ihrer Innenseite im Rad 50 eingewurzelt und mit der Aussenseite an einem gemeinsamen Umhüllungsring 56 befestigt, der zum drehbaren Satz gehört. Die Welle 52 und der Umhüllungsring 56 sind mit passenden Dichtungen 58 resp. 60 versehen, so dass Dampf oder ein anderes Triebnittel mit hohem Druck zu den Schaufeln geführt und durch diese in Richtung der Pfeile in Fig. 10 expandiert werden kann. Die Strömungsdurchgänge 62 durch das Turbinenrad sind in der Breite begrenzt durch die Kanalweite zwischen den Schaufeln 54, und in der Höhe durch den Abstand zwischen Aussenseite 64 des Turbinenrades und der Innenseite 66 des Umhüllungsringes 56. In jedem Durchgang 62 wird ein Durchgangshals 68 gebildet und die verschiedenen Strömungsdurchgänge münden^ in eine gemeinsame Ueberschallexpansionskammer 70. Wie in dieser Figur gezeigt wird erstrecken sich die Schaufeln bis in die Expansionskammer 70, aber, wie oben mit Bezug auf die vorhergehenden Ausführungsbeispiele erläutert wurde, können die Schaufeln beim Hals aufhören oder können sich über jede gewünschte Länge in die gemeinsame Expansionskammer ausdehnen.9 and 10 show the application of the present invention to a pure reaction turbine which has no fixed nozzles. The turbine wheel sits on the shaft and has blades 54 arranged in a ring. The blades 54 are rooted on their inside in the wheel 50 and attached with the outside to a common enveloping ring 56 which belongs to the rotatable set. The shaft 52 and the sheathing ring 56 are fitted with suitable seals 58, respectively. 60, so that steam or another drive means can be guided at high pressure to the blades and can be expanded through them in the direction of the arrows in FIG. 10. The flow passages 62 through the turbine wheel are limited in width by the channel width between the blades 54, and in height by the distance between the outside 64 of the turbine wheel and the inside 66 of the enveloping ring 56 various flow passages open into a common sonic expansion chamber 70. As shown in this figure, the blades extend into the expansion chamber 70, but, as explained above with reference to the previous embodiments, the blades can stop at the neck or can extend over each Extend the desired length into the common expansion chamber.

Wie bezüglich der vorhergehenden Ausführungen mit feststehenden Düsen gesagt wurde, besitzt die Ausführung nach Fig. 9 und 10 eine gemeinsame Expansionskammer, d.h. eine Kammer 70 in welche alle Schaufeln einmünden. Daher findet die Unterschallexpansion in den einzelnen Durchgängen 62 hauptsächlich' tangential bezüglich des Turbinenrades statt. Jedoch sind die Wände 64 und 66, welche die gemeinsame Expansionskammer begrenzen, gegen den Halbmesser des Turbinenrades geneigt, so dass sie eine sich radial erweiternde Kammer begrenzen^ worin die Ueberschallexpansion in einer RichtungAs has been said with regard to the previous embodiments with fixed nozzles, the embodiment according to FIGS. 9 and 10 has a common expansion chamber, that is to say a chamber 70 into which all the blades open. Therefore, the subsonic expansion in the individual passages 62 takes place mainly 'tangentially with respect to the turbine wheel. However, the walls 64 and 66, which delimit the common expansion chamber, are inclined towards the radius of the turbine wheel, so that they delimit a radially widening chamber in which the shell expansion is in one direction

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stattfindet, die als radial betrachtet werden kann in Bezug auf das Turbinenrad. Die gemeinsame Expansionskammer 70 ist natürlich eine ringförmige Kammer rundum das Turbinenrad, von dem nur ein Teil in den Fig. 9 und IO gezeigt ist.takes place which can be viewed as radial in relation to the turbine wheel. The common expansion chamber 70 is of course an annular chamber around the turbine wheel, only a portion of which is shown in Figures 9 and 10 is.

Diese Konfiguration, wobei eine schaufellose Ueberschallexpansionskammer im Turbinenrad eingebaut ist, ist wünscheiövert um eine grosse PS-Leistung bei einer minimalen Anzahl Räder zu erzielen. Das Turbinenrad kann dabei eine reine Reaktionsturbine sein ohne feststehende Düsen, wie in den Pig. 9 und 10, oder in Verbindung mit einem Düsensatz entweder vom schaufellosen Ueberschalldüsentyp gemäss der vorliegenden Erfindung oder vom üblichen Düsentyp, gemäss dem Stand der Technik. Während die beiden Wände · 64 und 66 divergent gezeigt sind um die Kammer 70 zu bilden, ist es selbstverständlich möglich, wie oben erläutert, die radiale Erweiterung der Kammer 70 mit nur einer schrägen Wand zu erreichen.This configuration, being a vane-less sonic expansion chamber is built into the turbine wheel, it is desirable to have a large horsepower output with a minimum Number of wheels to achieve. The turbine wheel can be a pure reaction turbine without fixed nozzles, such as in the Pig. 9 and 10, or in connection with a nozzle set either of the vaneless ultrasonic nozzle type according to FIG of the present invention or of the usual nozzle type, according to the prior art. While the two walls 64 and 66 are shown divergent to form chamber 70, it is of course possible, as explained above, the radial expansion of the chamber 70 with only one inclined Wall reach.

In Fig. 11, welche eine Modifikation der Fig. 10 darstellt sind die AbIenkungswände 71 wiederzufinden, wie sie schon oben bezüglich der Fig. 6 beschrieben wurden. Diese Wände, welche die Ueberschallexpansionskammern begrenzen, können gleichmässig oder ungleichmässig über den Umfang der Kammer verteilt sein. Die Anzahl dieser Wände kann von einigen z.B. zwei für den ganzen Umfang bis zu einer für je zwei Schaufeln variieren. Zwei von diesen Wänden 71 sind in Fig. 11 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Wand für jede dritte Düse vorhanden, sodass zwei benachbarte Wände eine gemeinsame, radial divergierende Expansionskammer begrenzen für die drei dazwischen liegenden Strömungsdurchgänge. In Fig. 12 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt in welchem die Schaufeln 54 mit einem feststehenden Umiiüllungsring zusammenwirken₀ Die Wand 74 dieses UmhüllungsringesIn FIG. 11, which represents a modification of FIG. 10, the deflecting walls 71 can be found, as they have already been described above with respect to FIG. 6. These walls, which delimit the acoustic expansion chambers, can be distributed uniformly or unevenly over the circumference of the chamber. The number of these walls can vary from a few, for example, two for the entire circumference to one for every two blades. Two of these walls 71 are shown in FIG. In this exemplary embodiment, there is a wall for every third nozzle, so that two adjacent walls delimit a common, radially diverging expansion chamber for the three flow passages lying between them. In Fig. 12 an embodiment is shown in which the blades 54 with a fixed Umiiüllungsring cooperate ₀ The wall 74 of said covering ring

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wirkt mit der Wand 64 zusammen um den Strömungsdurchgang durch, die Schaufeln und die gemeinsame Ueberschallexpansionskammer zu begrenzen. Wie aus der Figur 12 zu entnehmen ist, ist, mit Bezug auf die Richtung der Strömung durch die Turbine, die linke Seite der Wand 74 gegen die Wand 64 geneigt oder konvergierend bezüglich dieser Wand, während die rechte Seite dieser Wand 74 von der Wand 64 hinweggeneigt oder divergierend bezüglich dieser Wand ist. Diese konvergierend/divergierende Form der Wand 74 kann, dazu dienen, den Hals 68 irgendwo im Durchgang festzulegen indem die Wand 74 (oder die Wand 64) so angeordnet wird, dass die engste Stelle des Strömungsdurchganges an die gewünschte Stelle zu liegen kommt. In der Ausführung nach Figur 12, welche der Ausführung gleicht, die bezüglich der gestrichelten Lini_en von Figur 8 bereits erläutert wurde, kann also die Halsstelle der Schaufeln oder Düsen in einer radialen Ebene, d.h. radial in Bezug zum Turbinenrad, vielmehr durch einen passenden Umriss der Ober-resp. der Unterwand, welche den Strömungsdurchgang begrenzen, bestimmt werden, als durch die Form der Seitenwände. Unter anderem bringt diese Ausführung den Vorteil mit sich, dass eine grosse Anzahl Schaufeln oder Düsen, mit einem kleineren Abstand dazwischen als üblich, angebracht werden können, und dass der zusätzliche Raum, der zum Strömungsdurchgang notwendig ist, durch den radialen Umriss des konvergierenden Teils des Durchgangs, in welchem die Unterschallexpansion stattfindet, geschaffen wird.cooperates with wall 64 to define the flow passage through, the blades, and the common shell expansion chamber. As can be seen from FIG. 12, with respect to the direction of flow through the turbine, the left side of the wall 74 is inclined or converging with respect to the wall 64, while the right side of this wall 74 is separated from the wall 64 is inclined or divergent with respect to that wall. This converging / diverging shape of the wall 74 can serve to locate the neck 68 somewhere in the passage by arranging the wall 74 (or the wall 64) so that the narrowest part of the flow passage comes to lie at the desired location. In the embodiment of Figure 12, which is similar to the embodiment that has been with respect to the dashed Lini _e n of Figure 8 has already been explained, so the neck position of the vanes or nozzles can be used in a radial plane, ie radially matching with respect to the turbine wheel, but rather by a Outline of the upper resp. the lower wall, which limit the flow passage, can be determined than by the shape of the side walls. Among other things, this design has the advantage that a large number of blades or nozzles can be attached with a smaller distance between them than usual, and that the additional space required for the flow passage is provided by the radial contour of the converging part of the Passage in which the subsonic expansion takes place is created.

Figur 13 zeigt - nur zur Illustration - eine Turbine, bei welcher der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, auf hochwirksame Art sowohl auf die rotierenden als auch stationären Stufen der Maschine angewandt wird; diese Turbine arbeitet mit einem sehr grossen Druckverhältnis, etwa in der Grössenordnung 1000 : 1. Die Turbineneinheit von Figur 13 besitzt einen Eingang 76, eine erste rotierende Stufe 78, eine stationäre Stufe 80, eine zweite rotierendeFigure 13 shows - for illustration only - a turbine in which the basic idea of the present invention, is applied in a highly effective manner to both the rotating and stationary stages of the machine; this turbine works with a very high pressure ratio, around 1000: 1. The turbine unit of Figure 13 has an input 76, a first rotating stage 78, a stationary stage 80, a second rotating stage

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Stufe 82 und einen Ausgang 84. Die rotierenden Stufen 78 und 82 sind ähnlich wie in Fig. 12 und besitzen Turbinenräder 50, die auf einer gemeinsamen Welle 52 montiert sind. Jedes dieser Turbinenräder trägt Laufschaufeln 54, welche mit einem Umhüllungsring 72 zusammenwirken der dazu dient, den Ueberschall-Expansionsdurchgang 70 und gegebenenfalls auch den Unterschall-Expansionsdurchgang zu "begrenzen. Zwischen den beiden drehbaren Stufen befindet sich die stationäre Stufe 80 in welcher sich stationäre Düsen und eine gemeinsame Expansionskammer 26 befinden. Zusätzlich können noch Wände vorhanden sein, welche in der Figur gestrichelt eingezeichnet sind.Stage 82 and an output 84. The rotating stages 78 12 and 82 are similar to FIG. 12 and have turbine wheels 50 mounted on a common shaft 52 are. Each of these turbine wheels carries rotor blades 54 which cooperate with a casing ring 72 of the serves to the supersonic expansion passage 70 and if necessary also to limit the subsonic expansion passage. Located between the two rotatable stages the stationary stage 80 in which stationary nozzles and a common expansion chamber 26 are located. In addition, walls can also be present, which are shown in dashed lines in the figure.

Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 13 kann ein Fluid,In the embodiment according to FIG. 13, a fluid,

das bei J6 mit einem Druck von 70 kg/cm einströmt, in derwhich flows in at J6 with a pressure of 70 kg / cm, in the

rotierenden Stufe 78 bis zu 7 kg/cm , in der feststehendenrotating level 78 up to 7 kg / cm, in the fixed

Stufe 80 bis zu 0,7 kg/cm und schliesslich in der rotieren-Level 80 up to 0.7 kg / cm and finally in the rotating

den Stufe 82 bis zu 0,07 kg/cm expandiert werden. In jeder Stufe kann also eine 10:1 Expansion realisiert werden, so dass in der ganzen Einheit, mit 2 drehbaren und einer festen Stufe, ein Druckverhältnis von 1000 : 1 möglich ist. Die Ausführung nach Fig. 13 ist selbstverständlich nur die Illustration einer Möglichkeit. Je nachdem, welche Ansprüche an die Installation
durchgeführt werden.the step 82 can be expanded up to 0.07 kg / cm. A 10: 1 expansion can be implemented in each stage, so that a pressure ratio of 1000: 1 is possible in the entire unit, with 2 rotatable and one fixed stage. The embodiment according to FIG. 13 is of course only an illustration of one possibility. Depending on the demands on the installation
be performed.

an die Installation gestellt werden, können viele Variantencan be placed at the installation, many variants

Obwohl die Beschreibung der Erfindung an Hand einer axialen Maschine gegeben wurde, d.h. einer Maschine, in welcher das Triebmittel in vorwiegend axialer Richtung durch das Turbinenrad strömt, wird darauf aufmerksam gemacht, dass die Erfindung auch bei einer radialen Maschine, d.h. einer Maschine, in welcher das Triebmittel tangential zum Turbinenrad strömt, angewendet werden kann. In einer solchen Ausführung kann die Konvergenz in einer zum Turbinenrad parallelen Richtung stattfinden, während die Divergenz-Although the description of the invention has been given in terms of an axial machine, i.e. a machine in which the drive medium flows through the turbine wheel in a predominantly axial direction is made aware of the fact that that the invention also applies to a radial machine, i.e. a machine in which the drive means is tangential flows to the turbine wheel, can be applied. In such an embodiment, the convergence in one to the turbine wheel parallel direction, while the divergence

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richtung um 90° dazu verschoben und im allgemeinen senkrecht zum Turbinenrad ist.Direction shifted by 90 ° and generally perpendicular to the turbine wheel is.

Die Düsenstruktur gemäss der vorliegenden Erfindung hat, dank der gemeinsamen Expansionskammer, einige bedeutende Vorteile gegenüber den bekannten Einrichtungen. Der ringförmige Raum der nötig ist, um eine gegebene Menge Fluid zu verarbeiten, kann eingeschränkt werden und ähnlicherweise wird die Raumvergrösserung, die nötig ist um ein grösseres Volumen zu verarbeiten, verringert, weil die Expansion vielmehr in der Richtung der Höhe der Düsen, d.h. radial nach innen und/oder nach aussen in. Bezug auf das Turbinenrad stattfindet, als in der Breite zwischen den Düsenprofilwänden oder in der kreisförmigen Struktur der runden Düsen. Turbinen gemäss der vorliegenden Erfindung können also bei gegebenem Kreisumfang mehr Fluid, bei höheren Druckverhältnissen aufnehmen als wie es bisher möglich war.The nozzle structure according to the present invention, thanks to the common expansion chamber, has some significant ones Advantages over the known facilities. The annular space that is necessary to supply a given amount of fluid process can be restricted and, similarly, the increase in space that is necessary becomes larger Process volume is reduced because the expansion is rather in the direction of the height of the nozzles, i.e. radially takes place inside and / or outside with respect to the turbine wheel, than in the width between the nozzle profile walls or in the circular structure of the round nozzles. Turbines according to According to the present invention, for a given circumference, more fluid can be absorbed at higher pressure ratios than as was previously possible.

Die Maschinen können aber auch mit weniger Stufen gebaut werden, wodurch sie kleiner und leichter werden. Der Gesamtwirkungsgrad' wird erheblich verbessert, weil die Strömungsunterbrechungen grösstenteils eliminiert oder reduziert werden und weil die Druckschwankungen auf den Schaufeln infolge der Expansion in der gemeinsamen Kammer und der Auflösung der Stosswellen, unterdrückt werden. Es ist wichtig hervorzuheben, dass die gemeinsame Expansionskammer den Abstand zwischen den Düsenelementen und den Schaufeln, der gewöhnlich zwischen 1,6 mm und 3>2 mm lag, wesentlich vergrössert. Eine zweckmässige Plazierung der Düsenaustrittskante ergibt eine geräumige Expansionskammer, die frei von Ueberschallstössen ist, so dass der Wirkungsgrad verbessert wird und die Schwingungsbeanspruchungen der Schaufeln und die Axialbeanspruchung des Rotars bedeutend verringert werden.The machines can also be built with fewer steps, making them smaller and lighter. The overall efficiency ' is significantly improved because the flow interruptions are largely eliminated or reduced and because the pressure fluctuations on the blades as a result of the expansion in the common chamber and the dissolution of the Shock waves are suppressed. It is important to emphasize that the common expansion chamber is the distance between the Nozzle elements and the blades, which was usually between 1.6 mm and 3> 2 mm, significantly enlarged. A useful one Placement of the nozzle outlet edge results in a spacious expansion chamber that is free from supersonic impacts, so that the efficiency is improved and the vibrational stresses on the blades and the axial stress on the rotar can be significantly reduced.

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Durch vorliegende Erfindung werden auch bedeutende wirtschaftliche Vorteile erreicht. Die Herstellungskosten können bedeutend gesenkt werden, da die üblichen Unterschallprofile für die Herstellung des konvergierenden Teils der Düse verwendet werden können.Significant economic advantages are also achieved by the present invention. The manufacturing cost can be significantly reduced as the usual subsonic profiles for making the converging part of the Nozzle can be used.

Ebenfalls können Normalisierung und Massenproduktion durchgeführt werden, da die Düsenblöcke der konvergierenden Düsen, ohne Rücksicht auf die Druckverhältnisse für welche sie bestimmt sind, hergestellt und auf Lager gehalten werden können. Die gemeinsame Expansionskammer kann später hergestellt werden, z.B. beim Zusammenbau der Maschine, um den gewünschten Druckverhältnissen der einzelnen Maschinen angepasst zu werden. Hiermit wird das individuelle Entwerfen, Zeichnen und Herstellen des Düsenblocks hinfällig.Normalization and mass production can also be used be carried out as the nozzle blocks of the converging nozzles, regardless of the pressure conditions for which they are intended, can be manufactured and kept in stock. The common expansion chamber can be made later are adjusted to the desired pressure conditions of the individual machines, e.g. when assembling the machine to become. This eliminates the need to individually design, draw and manufacture the nozzle block.

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Claims (17)

PATENTANSPRUECHEPATENT CLAIMS j 1.j Konvergierend/divergierende Diiseneinheit zur Ueberschall-— expansion eines für ein Turbinenrad bestimmten Triebmittels, gekennzeichnet durch eine Anzahl einzeln nebeneinander angeordneter Düsen, welche konvergente Strömungsdurchgänge begrenzen, wobei jeder dieser Strömungsdurchgänge einen Einlauf und stromabwärts vom Eingang in der Strömungsrichtung des Triebmittels einen Hals besitzt, und eine gemeinsame divergierende Expansionskammer die sich etwa vom Hals dieser konvergenten Strömungsdurchgänge stromabwärts bis-zum Turbinenrad erstreckt.j 1.j Converging / diverging nozzle unit to supersonic expansion of a propellant intended for a turbine wheel, characterized by a number of individually juxtaposed nozzles defining convergent flow passages, each of these flow passages has an inlet and a throat downstream of the inlet in the direction of flow of the propellant, and a common divergent expansion chamber extending approximately downstream from the neck of these convergent flow passages extends up to the turbine wheel. 2. Konvergierend/divergierende Duseneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit stationär und bogenförmig angeordnet ist und an ein Turbinenrad angrenzt.2. Converging / diverging nozzle unit according to claim 1, characterized in that the unit is arranged in a stationary and arcuate manner and is adjacent to a turbine wheel. 3. Konvergierend/divergierende Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Expansionskammer zwischen den oben erwähnten Düsen und dem Turbinenrad angeordnet ist um das Triebmittel von den Düsen bis zum Turbinenrad mit Ueberschallgeschwindigkeit zu expandieren; und dass sie gewölbte, in Bezug auf das Turbinenrad radial getrennte, Innen-und Aussenwände besitzt, wobei wenigstens eine dieser gewölbten Wände, wenigstens teilweise, gegenüber der andern gewölbten Wand geneigt ist, so, dass die gemeinsame Expansionskammer zwischen den Düsen und dem Turbinenrad divergiert.3. Converging / diverging nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that the common expansion chamber between the above-mentioned nozzles and the turbine wheel is arranged around the propellant from the nozzles to to expand to the turbine wheel at supersonic speed; and that it is arched, radially with respect to the turbine wheel has separate inner and outer walls, at least one of these curved walls, at least partially opposite the other curved wall is inclined so that the common expansion chamber between the nozzles and the turbine wheel diverges. 4. Konvergierend/divergierende Düseneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit im Rad einer Reaktionsturbine eingebaut ist.4. Converging / diverging nozzle unit according to claim 1, characterized in that the unit is in the wheel of a reaction turbine is built in. 5. Konvergierend/divergierende Düseneinheit nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet dass die einzelnen Düsen am Umfang des Turbinenrades angeordnet sind und dass sie durch die Laufschaufeln des Turbinenrades gebildet werden.5. Converging / diverging nozzle unit according to the claims 1 and 4, characterized in that the individual nozzles on Are arranged circumference of the turbine wheel and that they are formed by the blades of the turbine wheel. 409850/0254409850/0254 6. Konvergierend/divergierende Düseneinheit nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die konvergenten Strömungsdurchgänge und der Hals tangential zum Turbinenrad durch die "benachbarten Laufschaufeln begrenzt werden, und radial in Bezug zum Turbinenrad durch die Aussenflache des Turbinenrades und durch die Innenfläche eines gemeinsamen Umhüllungsringes.6. Converging / diverging nozzle unit according to the claims 1 and 5, characterized in that the convergent flow passages and the throat are bounded tangentially to the turbine wheel by the "adjacent blades, and radially in relation to the turbine wheel through the outer surface of the Turbine wheel and through the inner surface of a common enveloping ring. 7. Konvergierend/divergierende Düseneinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die konvergenten Strömungsdurchgänge das Triebmittel in eine gemeinsame ringförmige Expansionskammer ausstossen und dass die gemeinsame Expansionskammergewölbte Innen- und Aussenwände besitzt, welche durch die Aussenflache des Turbinenrades, beziehungsweise durch die Innenfläche des gemeinsamen Umhüllungsringes gebildet werden, wobei wenigstens eine dieser Wände gegen den Radius des Turbinenrades geneigt ist, so, dass die gemeinsame ringförmige Expansionskammer radial divergiert.7. Converging / diverging nozzle unit according to claim 6, characterized in that the convergent flow passages convert the drive means into a common annular Eject expansion chamber and that the common expansion chamber is arched Has inner and outer walls, which through the outer surface of the turbine wheel, respectively through the inner surface of the common sheathing ring be formed, at least one of these walls is inclined towards the radius of the turbine wheel, so that the common annular expansion chamber diverges radially. 8. Konvergierend/divergierende Düseneinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Expansionskammer hauptsächlich radial zum Turbinenrad divergiert.8. Converging / diverging nozzle unit according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that that the common expansion chamber diverges mainly radially to the turbine wheel. 9. Konvergierend/divergierende Düseneinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die konvergenten Strömungsdurchgänge, wenigstens teilweise, schief zur Divergenzrichtung der gemeinsamen Expansionskammer konvergieren.9. Converging / diverging nozzle unit according to claim 8, characterized in that the convergent flow passages, at least partially, at an angle to the direction of divergence converge of the common expansion chamber. 10.Konvergierend/divergierende Düseneinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die konvergenten Strömungsdurchgänge hauptsächlich tangential zum Turbinenrad konvergieren.10. Converging / diverging nozzle unit according to claim 9, characterized in that the convergent flow passages are mainly tangential to the turbine wheel converge. 11.Konvergierend/divergierende Düseneinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Divergenzrichtung der Expansionskammer und der Konvergenz-11. converging / diverging nozzle unit according to claim 9, characterized in that the angle between the divergence direction of the expansion chamber and the convergence 409850/0254409850/0254 richtung der konvergenten Durchgänge ungefähr 90° beträgt.direction of the convergent passages is approximately 90 °. 12. Konvergierend/divergierende Düseneinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 "bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Düsen, stromabwärts vom Hals, den sie begrenzen, bis in die gemeinsame, diver-, gierende Expansionskammer hineinragen.12. Converging / diverging nozzle unit after one or more of claims 1 "to 11, characterized in that the individual nozzles, downstream of the Neck, which they limit, protrude into the common, diverging, diverging expansion chamber. 13. Konvergierend/divergierende Düseneinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens eine AbIenkungswand in der gemeinsamen Expansionskammer befindet.13. Converging / diverging nozzle unit according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that that there is at least one deflection wall in the common Expansion chamber is located. 14. Konvergierend/divergierende Düseneinheit nach Anspruch14. Converging / diverging nozzle unit according to claim 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkungswand geneigt ist, um den Winkel zwischen der Strömungsrichtung am Ausgang der Strömungsdurchgänge und der Ausgangsebene der Strömungsdurchgänge bei Vergrösserung des Druckverhältnisses in der Düseneinheit zu reduzieren.13, characterized in that the baffle is inclined to the angle between the flow direction at the exit of the flow passages and the exit level to reduce the flow passages when the pressure ratio in the nozzle unit is increased. 15. Konvergierend/divergierende Düseneinheit nach Anspruch15. Converging / diverging nozzle unit according to claim 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich mehrere Ablenkungswände in der gemeinsamen Expansionskammer befinden, wobei zwei benachbarte Ablenkungswände wenigstens zwei Strömungsdurchgänge begrenzen. 14, characterized in that there are several baffles in the common expansion chamber, wherein two adjacent baffles delimit at least two flow passages. 16. Konvergierend/divergierende Düseneinheit nach Anspruch 6,16. Converging / diverging nozzle unit according to claim 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Umhüllungsring fest mit dem Turbinenrad verbunden ist.characterized in that the enveloping ring is firmly with connected to the turbine wheel. 17. Konvergierend/divergierende Düseneinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Umhüllungsring stationär ist.17. Converging / diverging nozzle unit according to claim 6, characterized in that the enveloping ring is stationary is. 409850/0254409850/0254 l8. Konvergi erend/dLvergi erende Düseneinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten Düsensatz mit einer gemeinsamen divergierenden Expansionskammer der in einem ersten Turbinenrad eingebaut ist, einem zweiten Düsensatz mit einer gemeinsamen divergierenden Expansionskammer der in einem zweiten Turbinenrad eingebaut ist, wobei erstes und zweites Turbinenrad auf einer gemeinsamen, drehbar gelagerten Welle montiert sind, und einem dritten Düsensatz mit einer gemeinsamen Expansionskammer der stationär zwischen dem ersten und dem zweiten Turbinenrad angeordnet ist.l8. Converging / dLverging nozzle unit according to an or several of the preceding claims, characterized by a first nozzle set with a common diverging one Expansion chamber built into a first turbine wheel, a second set of nozzles with a common divergent one Expansion chamber built into a second turbine wheel, with the first and second turbine wheel on a common, rotatably mounted shaft, and a third nozzle set with a common expansion chamber which is arranged stationarily between the first and the second turbine wheel. £09850/0254£ 09850/0254