DE290184C - - Google Patents

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

-JVi 290184-KLASSE 14c. GRUPPE- JVi 290184 CLASS 14c. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. April 1911 ab.Patented in the German Empire on April 14, 1911.

Die Erfinder haben bei Versuchen über die Abhängigkeit der Strömungsverluste (bzw. des Geschwindigkeitskoeffizienten) in den Laufschaufeln von Dampfturbinenrädern die Entdeckung gemacht, daß diese Verluste unter ganz bestimmten Verhältnissen ein Minimum werden, welches Verhalten durch die Eigenart des Strömungsvorganges in der Laufschaufel begründet werden kann.In experiments on the dependence of the flow losses (or the Velocity coefficients) in the rotor blades of steam turbine wheels made the discovery made that these losses are a minimum under very specific circumstances which behavior is due to the peculiarity of the flow process in the rotor blade can be justified.

ίο In der diagrammatischen Fig. ι ist die durch die Versuche festgelegte Abhängigkeit des Geschwindigkeitskoeffizienten ψ von der relativen Eintrittsgeschwindigkeit W₁ in die Laufschaufel dargelegt. Es ist aus dieser Darstellung er-ίο In the diagrammatic Fig. ι the dependence of the speed coefficient ψ on the relative entry speed W ₁ into the rotor blade determined by the experiments is shown. From this representation it is

iS sichtlich, daß das Maximum des Geschwindigkeitskoeffizienten bei einer Geschwindigkeit eintritt, die der kritischen Geschwindigkeit (Schallgeschwindigkeit) gleich ist. Der linke abfallende Ast der Kurve des Geschwindigkeitskoeffizienten ψ ist im wesentlichen bedingt durch die relativ größeren Reibungsverluste bei der Strömung des dichteren Mediums, der rechte abfallende Ast umfaßt das Gebiet jenseits der Schallgeschwindigkeit. Hierbei wirdiS clearly that the maximum of the speed coefficient occurs at a speed that is the critical speed (Speed of sound) is the same. The left sloping branch of the curve of the velocity coefficient ψ is essentially due to the relatively greater frictional losses with the flow of the denser medium, the right sloping branch encompasses the area beyond the speed of sound. Here is

durch die bei Überschallgeschwindigkeit auftretenden Schwingungserscheinungen bei Hindernissen im Dampfstrahl ein beträchtlicher Teil der Strömungsenergie aufgezehrt und somit eine außerordentliche rasche Zunahme der Verluste bedingt. Die Wahl der relativen Eintrittsgeschwindigkeit gleich der Schallgeschwindigkeit ist also besonders vorteilhaft bei der Strömung eines elastischen Mittels mit Hindernissen.by those occurring at supersonic speeds Vibration phenomena in the case of obstacles in the steam jet are considerable Part of the flow energy consumed and thus an extraordinarily rapid increase in Losses due. The choice of the relative entry speed is equal to the speed of sound is therefore particularly advantageous in the flow of an elastic medium with obstacles.

Um nun eine Turbine möglichst billig und dabei doch mit den höchst erreichbaren Gütegraden zu bauen, werden nach der Erfindung die Stufenzahl und Laufverhältnisse so bemessen, daß die relative Eintrittsgeschwindigkeit w_x in die Schaufel (die ja ein unvermeidliches Hindernis in der Dampfströmung bildet und dadurch Schallschwingungen bei Überschreitung der kritischen Geschwindigkeit auslöst) ihrer Größenordnung nach in unmittelbare Nähe der Schallgeschwindigkeit fällt, d. h. also 400 bis 500 m je nach dem Dampfzustande beträgt. Die relative Austrittsgeschwindigkeit w₂ kann aber wohl wieder höher gewählt werden (siehe Fig. 2), so daß also eine Nachexpansiori in der Laufschaufel zugelassen wird. Die Größe des Reaktionsgrades im Bereiche von 0 bis 0,5 kann dann bei den bestimmten Geschwindigkeitsgrenzen im engsten Zusammenhang mit den gewählten Schaufelabmessungen beliebig gewählt werden.In order to build a turbine as cheaply as possible and at the same time with the highest achievable quality levels, according to the invention the number of stages and running conditions are dimensioned in such a way that the relative entry speed w _x into the blade (which forms an unavoidable obstacle in the steam flow and thus acoustic vibrations when the critical speed is exceeded), its magnitude is in the immediate vicinity of the speed of sound, ie 400 to 500 m depending on the vapor state. The relative exit velocity w ₂ can, however, be chosen to be higher again (see FIG. 2), so that a post-expansion is permitted in the rotor blade. The size of the degree of reaction in the range from 0 to 0.5 can then be selected at will for the specific speed limits in the closest connection with the selected blade dimensions.

Praktische Grenzen in der Höhe der zugehörigen Umfangsgeschwindigkeiten sind dann nur durch die Güte des verwendeten Baustoffes der Laufräder selbst gegeben.Practical limits in the amount of the associated peripheral speeds are then only given by the quality of the building material used for the impellers themselves.

Der Endzweck ist dann folgender: Bei geringstem Aufwand hochwertigen Baustoffes den besten thermischen Wirkungsgrad jedes Tur-The end purpose is then as follows: High-quality building material with the least amount of effort best thermal efficiency of every tur-

13. Auflage, ausgegeben am 30. December 1919J13th edition, issued December 30, 1919J

i:i:

binenelementes \md dadurch auch der gesamten Turbine zu erreichen. Es werden nämlich auch die Verluste in den Leitvorrichtungen geringer, da nach Versuchen der Erfinder die Strömungsverluste in richtigen Leitvorrichtungen mit zunehmender Geschwindigkeit (über die Schallgeschwindigkeit) stetig abnehmen. Gleichzeitig soll hierdurch eine beträchtliche Erhöhung der Leistung und dabei doch Verminderung der Herstellungskosten des Raumund Platzbedarfes und des Gewichtes der Turbine ermöglicht werden. Dazu kommen noch'weitere Vorteile, nämlich die wirksame Ausnutzung des höchst erreichbaren Vakuums, was bei bekannten Systemen infolge der durch die maximale Schaufellänge frühzeitig gebotenen Grenze nicht möglich ist. Auch die Regelung dieser Turbine gestaltet sich günstiger. Während nämlich sonst bei Leistungsabnähme z. B. durch Drosselung und Düsenabsperrung eine erhebliche Leistungskonzentration auf die Hochdruckstufe erfolgt und die Niederdruckstufen nahezu vollständig entlastet werden, tritt bei dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung lediglich eine selbsttätige Änderung des Reaktionsgrades in den verschiedenen Stufen ein, und die besten Verhältnisse von Umfangsgeschwindigkeit zur absoluten Eintrittsgeschwindigkeit können immer' noch eingehalten werden. .binenelementes \ md thereby also the entire Reaching turbine. Namely, there are also the losses in the guiding devices lower, since after attempts by the inventor the flow losses in correct guiding devices with increasing speed steadily decrease (via the speed of sound). At the same time, this should result in a considerable Increase in performance and at the same time decrease the production costs of the space and space requirements and the weight of the Turbine are made possible. There are also other advantages, namely the effective ones Utilization of the highest achievable vacuum, which in known systems as a result of the maximum bucket length offered at an early stage is not possible. Also the Regulation of this turbine is cheaper. While otherwise with a decrease in performance z. B. by throttling and nozzle shut-off a considerable concentration of power takes place on the high pressure stage and the low pressure stages are almost completely relieved only occurs automatically in the subject matter of the present invention Change the degree of reaction in the various stages, and the best ratios from peripheral speed to absolute entry speed can always' still be adhered to. .

Die Turbine selbst erhält bei Verwendung von gewöhnlichen Leitapparat en mit parallelen Wänden als Leitvorrichtung etwa 4 bis 6 Stufen und bei Anwendung von Düsen mit konischer Erweiterung als Leitvorrichtung etwa 2 bis 4 Stufen, je nachdem, ob die Auslaßgeschwindigkeit aus dem Laufrad weiter verwertet wird odef nicht. Die Erfindung ist auch auf Turbinen für jedes andere elastische Mittel (Gas, Luft usw.) ebenso auf gegenläufige Turbinen und insbesondere auf Unip'olarturbinen anwendbar. :The turbine itself receives when using ordinary diffuser s with parallel Walls as a guide device have about 4 to 6 steps and when using nozzles with a conical shape Extension as a guide device about 2 to 4 stages, depending on whether the outlet speed is or is not recycled from the impeller. The invention is also based on Turbines for any other elastic means (gas, air, etc.) also work in opposite directions Turbines and especially applicable to Unip'olar turbines. :

Claims (1)

Patent-An Spruch:Patent-An saying: Druck- oder Überdruckturbine ohne Geschwindigkeitsstufung für elastische Treibmittel (Gase, Dämpfe) und Überschallgeschwindigkeit in den Leitvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenzahl und Laufradyerhältnisse so gewählt sind, daß die relative Eintrittsgeschwindigkeit in die Laufschaufeln in allen Stufen bei jeder Leistung in unmittelbarer Nähe der zu dem Dampf zustande beim Eintritt in die Laufschaufel gehörigen Schallgeschwindigkeit liegt. .Pressure or overpressure turbine without speed graduation for elastic propellants (Gases, vapors) and supersonic speed in the guiding devices, characterized in that the number of stages and impeller ratios are chosen so that the relative entry velocity in the blades in all stages at every power in the immediate vicinity of the the speed of sound associated with the steam when it enters the rotor blade lies. . Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.