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Brennkraftturbine. Die Erfindung bezieht sich auf Brennkraftturbinen,
bei denen Gase, Öl, Teer, Petroleum, Benzin, Kohle, explosive Stoffe und andere
Brennstoffe verwendet werden können, möge es sich um eine Gleichdruckturbine oder
um eine Explosionsturbine handeln. Sie bezweckt die Kühlung der Räder und der Radschaufeln
bei möglichst hoher Nutzwirkung herbeizuführen.
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Man hat schon vorgeschlagen, bei voll beaufschlagten Turbinen durch
die hohlen Schaufeln zur Kühlung Luft strömen zu lassen, die hierbei verdichtet
wurde, und diese Druckluft in der Turbine weiter auszunutzen. Es hat sich aber in
der Praxis gezeigt, daß die erreichte Abkühlung keine genügende war.
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Bei der vorliegenden Erfindung findet zwar ebenfalls eine Ausnutzung
der bei der Durchführung der gasförmigen Kühlmittel durch das Rad entstehenden Druckerhöhung
für die Turbine statt. Die Erfindung besteht aber darin, daß als Turbine eine partiell
beaufschlagte Turbine verwendet wird, welche in dem nicht beaufschlagten Teil als
Verdichter ausgebildet ist. Als Kühlmittel können hierbei kalte Luft, die für die
Verbrennung und zum Betrieb der Turbine nötigen Gase und schließlich auch die Auspuffgase
verwendet werden, welche ihre Arbeit in der Turbine geleistet haben und hierauf
abgekühlt werden.
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Besonders vorteilhaft wird die Erfindung dadurch, daß man die Kühlmittel
nicht durch hohle Schaufeln, sondern durch die Räder und an den vollen Schaufeln
außen entlang führt. Hierdurch ergeben sich auch besonders vorteilhafte bauliche
Ausführungen einer derartigen partiell beaufschlagten Turbine.
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Gemäß dieser Erfindung werden demnach die Schaufeln eines und desselben
Rades nacheinander von dem Treibgehen beaufschlagt und zum Verdichten der Luft oder
der kalten Gase benutzt. Die den Schaufeln und dem Rad durch die wirksamen heißen
Gase mitgeteilte Wärme wird auf die Luft oder die kalten Gase übertragen, so daß
das Rad und die Schaufeln eine Temperatur annehmen, welche zwischen derjenigen der
wirksamen heißen Gase und derjenigen der Kühlluft liegt. Auf diese Weise erreicht
man eine wirksame Abkühlung.
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Die Einrichtung umfaßt ferner verschiedene Maschinenteile, welche
in der Folge beschrieben werden. Die Abb. i der Zeichnung veranschaulicht beispielsweise
schematisch eine Brennkraftturbine nach der Erfindung im Längsschnitt.
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Die Abb. 2 ist ein Ouerschnitt durch die Ebene A-B-C-D der Turbine
nach Abb. i.
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Die Abb. 3 und 4 zeigen zwei Ausführungsformen eines Rades dieser
Turbine.
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Die Abb. 5, 6 und 7 veranschaulichen Einzelheiten der Ausführung der
Schaufeln dieses Rades, während die Abb. 8 bis io drei Ansichten eines Rades mit
Schaufeln verschiedener Ausführungsform zeigen.
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Die in den Abb. i und 2 beispielsweise dargestellte Turbine ist eine
Brennkraftturbine für flüssigen Brennstoff (z. B. Petroleum) von achsialer Bauart
und mit fünf Druckstufen, wobei jede Druckstufe nur eine einzige Geschwindigkeitsstufe
hat und wobei drei dieser Stufen oberhalb des Atmosphärendruckes und die beiden
anderen unterhalb desselben arbeiten. Die Turbine wird durch die heißen Gase partiell
beaufschlagt und daher in zwei Ringabschnitte geteilt, nämlich den oberen Abschnitt,
der beinahe 3/, des Umfanges umfaßt und in welchem die Räder als Räder eines Schleuderverdichters
arbeiten, und den unteren Abschnitt, in welchem die Räder als Turbinenkrafträder
wirken.
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In Abb. i ist a die Turbinenwelle, bi, b2, b3, b4 und b5 sind die
fünf auf die Welle rc aufgekeilten Turbinenräder. Jedes Rad besteht aus einer Hauptscheibe
b mit der auf die Welle aufgekeilten labe und der Hilfsscheibe c, welche durch die
Rippen d, die einen Teil der Schaufeln bilden, mit der Hauptscheibe b verbunden
ist. Hierdurch wird in jedem Rad ein kreisförmiger Kanal e, e1 zwischen den Teilen
b und c gebildet. Die Schaufeln f sind zwischen der Hauptscheibe b und dem Flansch
c befestigt. Außerhalb des Rades haben diese Schaufeln die bei Dampfturbinen allgemein
gebräuchliche Form, sind aber an ihren Füßen wie an ihren Köpfen offen. Jedes Rad
weist Schaufeln von zwei oder mehr verschiedenen Längen auf, wie dies durch die
punktierten Linien f 1 angedeutet ist. Im oberen Teil des Schnittes nach Abb. i,
wo die Turbine als Verdichter arbeitet, sind g1, g2 ... g5 die Diffuserkanäle,
d. h. die Ringräume mit feststehenden Schaufeln. Die Schaufeln f der Räder treten
mit einem feinen Spiel in den Innenteil dieser Kanäle ein. Die Diffuserkanäle
stehen
in Verbindung mit weiteren Kanälen hl, h= ... h>, welche jeden Kanal
g mit dem Zugang zum nächsten Rad oder gegebenenfalls den Kanal h'= und h;" mit
der Gas- oder Luftzuleitung verbinden. il ist die Zuleitung der Verbrennungsgase
in den Verdichter und i'- der Auspuff in die Atmosphäre. i#; ist die Zuleitung für
die der Verbrennung dienenden Luft, und il ist die Ableitung dieser Luft nach ihrem
Durchgang durch den Verdichter.
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In dem Unterteil des Schnittes nach Abb, i, in welchem die Turbine
durch die heißen Gase beaufschlagt wird und also als eigentliche Turbine arbeitet,
bezeichnen k, h die Kanäle, welche das aus den Schaufeln eines Rades austretende
Gas den Leitschaufeln der nächsten Stufe zuführen. in, »z sind die Leitschaufeln
jeder Stufe. n ist die Zuleitung für die heißen Gase, welche aus der in der Abbildung
nicht ersichtlicben Verbrennungs- oder Explosionskammer austreten. Mit o ist die
Ableitung dieser Gase aus der Turbine bezeichnet. f , P sind die Zwischenwände,
durch welche die verschiedenen Druckstufen der Turbine voneinander getrennt sind.
p1, P1 sind diejenigen Teile dieser Zwischenwände, die sich nahe beim Eintritt zu
den Kanälen e der. Hauptscheiben b befinden und dazu dienen, den Eintritt zu diesen
Kanälen beim Übergang in den Kraftturbinenabschnitt abzuschließen. Hinter jedem
Abschlußteil p1 befindet sich ein Kanal zt., welcher den radialen Innenteil ci,
der sich unmittelbar vor dem Turbinenabschnitt befindet, mit dem radialen Innenteil
des Kanals oder der Kanäle verbindet, welche unmittelbar auf den Turbinenabschnitt
folgen.
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Mit s, s ist der Außenmantel der ,Maschine bezeichnet.
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Wie bereits gesagt, zeigt Abb. 2 einen Querschnitt derselben Turbine
nach der Linie A-B-C-D der Abb. i, d. h. teils durch den Verdichterteil und teils
durch den Kraftturllinenteil. In diesen Abbildungen bezeichnet a die Turbinenwelle,
Ix, lt die Kanäle, welche die Lift ins Innere des Verdichters führen, und ä ist
der Ringraum, der sich an den vorangehenden Diffusor anschließt und den letzteren
mit den Kanälen h verbindet. r, r sind Wände, durch welche der Turbinenabschnitt
vom Verdichterabschnitt getrennt ist. r1 ist eine Erweiterung der Wand r, die beim
Übergang des Rades aus dem Verdichterabschnitt in der. Turbinenabschnitt angeordnet
ist und, ebenso wie die Wand 4,1, dazu dient, die Verbindung der Kanäle e nach dem
Rad abzuschließen. Wie ersichtlich, ist diese Abschlußfläche r1, p1 gegenüber dem
Turbinenabschnitt verschoben, und es befindet sich hinter dem Teil r1, P1 ein punktiert
gezeichneter, aber in Abb. i sichtbarer Kanal zc, durch welchen. der radiale Innenteil
der Kanäle h, die dem Turbinenabschnitt vorangehen, mit dem Teil zal des auf den
Abschnitt folgenden Kapales 1z verbunden ist.
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In Abb. ; bezeichnet ei die Nabe des Rades, die aus einem einzigen
Stück mit der Hauptscheibe b geschmiedet ist. c, c sind mit der Scheibe und der
Nabe geschmiedete Rippen. Sie können aber auch aus der Masse tierausgefräst werden.
Diese Rippen sind in rl und in e zugespitzt, so daß sie, wenn das Rad auf die `Felle
aufgebracht ist, als Schaufeln dienen können. Statt radial, entsprechend Abb.3,
könnten diese Rippen auch geneigt oder gekrümmt sein. i ist eine Hilfsscheibe oder
ein Flansch, dessen heraustretender Teil k beim Zusammenbau sich gegen eine entsprechende
Rundung der Rippen c anlehnt. Der kleinste Durchmesser hl des Teiles k ist ein.
wenig kleiner als der Durchmesser h. Der Flansch i muß daher beim Zusammenbau warm
aufgezogen werden. Durch die, Rippen c in der gewünschten Entfernung voneinander
gehalter, bilden die Scheibe b und Flansch i zwischen . sich einen
ringförmigen Kanal mit nach der Peripherie. hin zusammenlaufenden Wänden, wie dies
aus der Schnittzeichnung in Abb. 3 hervorgeht. f, ä und f1, g1 sind schwalbenschwanz-
und kreisfi:rmige Nuten in der Innenseite der Scheibe b und Flansch
i zum Einsetzen der Schaufeln.
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In Abb. 1 ist eine andere Ausführungsform eines Rades veranschaulicht,
wobei dieselben Buchstaben die gleichen Teile wie in Abb. 3 zeigen. Gemäß dieser
Ausfiihrcngsforin ist der Flansch k mit einem Innengewinde an versehen, mit dem
er sich auf das Außengewinde n der Rippen c aufschrauben läßt. Diese beiden Arten
des Zusammenbaues von Scheibe lind Flansch könnten in der Weise miteinander verbunden
werden, daß der Flansch :i#arni auf die Rippen aufgeschraubt wird.
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Abb. 5 ist die Vorderansicht einer in das Rad zwischen der Hauptscheibe
und dem Flansch eingesetzter. Schaufel ca, die aus einem Blech hergestellt und wie
die bei Dampfturbinen üblichen Schaufeln riirnenförmig gebogen und geschmiedet ist.
Dagegen bleibt hier die Schaufel einwärts ebenso offen wie nach außen, da sie ja.
sowohl als 1 urbinenschaufel wie auch als Verdichterscharifel zu dienen hat. Dazu
sind die sämtlichen Radschaufeln ohne Zwischenstücke und ohne Kopfringe in den Radkörper
eingesetzt.
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In Abb. 6 ist eine ähnliche Schaufel wie in Abb. 5 dargestellt. Aber
gemäß Abb. ( wird die schräge Richtung der Wand von Flansch i, im Schnitt gesehen,
bis an ihren Außemimfang beibehalten, so daß der Ringkanal zwischen Flansch i und
Hauptscheibe b bis zii seiner Peripherie zulaufend und der in den Rirtykanal i reichende
Schaufelteil trapezoidal ist, vie in Abb.6 sichtbar. Bei der Ausführung nach
Abb.
d dagegen hört die schräg e Richtung des Flansches am 1#uße der Schaufel a auf,
so daß die Wände des Ringkanals zwischen Flansch und Hauptscheibe bei der Schaufel
parallel verlaufen. In der Abb. i sind diese beiden Ausführungsarten der Räder berücksichtigt.
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In Abb. ; ist. eine Schaufel in größerem Maßstab dargestellt, und
zwar vom Ende außerhalb des Rades gesehen. Es ist ersichtlich, daß die über das
Rad vorstehenden Schaufelkanten in in und il. zugespitzt sind, ähnlich wie die Schaufeln
einer Dampfturbine. Aus Gründen, die später erklärt werden, sind der Eintritts-
und allenfalls auch der Austrittswinkel 31 und ß2 der Schaufel verhältnismäßig groß;
sie messen über 400.
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Die Abb. 8, c) und io veranschaulichen eine Bauart, gemäß welcher
die Schaufeln über ihren Fuß hin in verschiedener Weise verlängert oder in verschiedenen
Formen ausgebildet sind, zum Zwecke der Bildung von Kanälen für das Verdichterrad.
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Bei der Ausführung Abb. 8 sind die Schaufeln radial gestellt, und
es folgen auf eine lange Schaufel u1 je zwei kurze (:a). Die zum Festhalten der
Schaufeln dienenden kreisförmigen Nuten f, g sind punktiert gezeigt.
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Eine andere _@usführungsform des Rades ist in Abb. o ersichtlich.
Die Schaufeln sind im Sinne der Drehrichtung nach rückwärts geneigt. Diese Neigung
läßt sich dadurch erreichen, daß man in die Nuten f, zwischen die Schaufeln Zwischenstücke
von geneigter Form einsetzt. Gemäß Abb. o kommt eine lange Schaufel a1 auf je drei
kurze Scliauieln rc.
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In Abb. 1o ist endlich eine dritte Ausführungsform des Rades zur Darstellung
gebracht, das ebenfalls geneigt gerichtete Schaufeln aufweist, bei welchem aber
auf je eire lange Schaufel ral vier kurze Schaufeln a und eine mittellange Schaufel
a2 folgen, welch letztere in der Mitte zwischen den vier kurzen Schaufeln eingesetzt
ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Scheibe und der Flansch mit einer
dritten Ringnut versehen, die zwischen den beiden Nuten .g lind f angeordnet ist,
welche zwar vor allem zur Aufnahme des Fußes der mittellangen Schaufel rat bestimmt
ist, aber gleichzeitig auch zur Stütze der langen Schaufeln ut dienen kann.
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Selbstverständlich kann man die Zahl der voneinander verschiedenen
Schaufellängen noch vermehren und die Schaufeln beliebig anders anordnen, um eine
möglichst giinstige Form eines Verdichterrades zu erhalten.
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Die Arbeitsweise der in der Abb. 1 und -z beispielsweise und schematisch
dargestellten Turbine ist folgende: Die zur Verbrennung notwendige Luft wird aus
der Atmosphäre durch die Zuleitung i3 angesaugt und durch die drei linksseitigen
Räder P, bz, b1 verdichtet. Im oberen Teil der Maschine arbeiter, diese Räder wie
die Räder eines gewöhnlichen Schleuderverdichters. Die aus der Ableitung i' austretende
Druckluft wird der oder Gien Verbrennungs- oder Explosionskammern zugeführt, die
von beliebiger Bauart sein Minnen. Der flüssige Brennstoff seinerseits, z. B. Rohpetroleum,
wird dieser Kammer oder Kammern unter Druck zugeführt und mit der Lift gemischt.
Die Verbrennungsgase werden durch die Leitung n der ersten Leitscbaufelreihe
in zugeführt, welche die Gase auf die Schaufeln des ersten Rades b' im unteren
Abschnitt der Maschine leitet. Dieses Rad bi, welches das erste Rad der Turbine
ist, bildet gleichzeitig das letzte Rad des Verdichters. Bei ihrem Austritt aus
den Schaufeln f vors Rad b1 werden die Gase durch Kanal k in die Leitschaufeln in
der zweiten Stufe der Turbine geleitet -und so fort bis zur letzten Stufe und zum
letzten Rad b5. Beim Austritt der Gase aus dem letzten Rad b5 ist ihr Druck unter
denjenigen der Atmosphäre gesunken, und die Gase müssen, um in diese entweichen
zii können, vorerst verdichtet werden. Aus der Leitung o gelangen die Gase in einen
Kühler mit Wasserumlauf, der auch ein Regenerator sein kann, wodurch sie z. B. auf
5o bis 2o' C heruntergebracht werden. Hernach treten sie durch die Leitung il in
die beiden ersten Räder b5 und hl des Verdichters, welche gleichzeitig die beider,
letzten Turbinenräder sind. Die Gase werden durch diese beiden Räder auf den atmosphärischen
Drack verdichtet, worauf sie durch die Leitung i= in die Atmosphäre entweichen.
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In dem Augenblick, in welchem die Schwifeln eines Rades aus dem Verdichterabschnitt
in den Turbinenabschnitt übertreten, muß der radiale Durchgang der Kühlluft zwischen
den Schaufeln. aufhören, um zu verhüten, daß diese Luft in den Turbinenabschnitt
übertreten und dem Durchgang der Treibgase hinderlich «erden könne. Für diesen Zweck
sind die Abschlußteile P1, r1 der Zwischenwände oder Wände P und r vorgesehen (Abb.
2). Den Teilen p1, y1, in deren unmittelbarer Nähe sich der Eintritt der Kanäle
e der Räder befindet, ist die Rolle eines Abschlusses für diese Kanäle zugewiesen,
derart, daß durch sie das Kühlmittel am Eintritt in die Radkanäle e in dem Augenblick,
wo die Schaufeln der Räder durch den Turbinenabschnitt hindurchgehen, verhindert
wird. Es ist sogar zweckmäßig, daß dieser Abschluß der Kanäle a schon in einer gewissen
Entfernung vorher, bevor die fraglichen Schaufeln aus dem VercTichterabschnitt in
den Turbinenabschnitt übertreten, beginnt, damit die Luft, welche sicli vor dem
Abschluß in den Kanälen c befindet, noch Zeit hat zum Entweichen durch das Rad hindurch
bis zu den Schaufeln und in den Verdichterabschnitt gelangen kann. Auch ist es zweckmäßig,
wenn der Abschluß des Eintrittes
der Kanäle e aufgehoben wird,
bevor die Schaufeln den Turbinenabschnitt verlassen haben, so daß die Luft und die
Gase Zeit finden, von neuem in das Rad zu gelangen, durch dasselbe radial hindurchzustreichen
und in dem Augenblick radial zwischen den Schaufeln durchzutreten, sobald diese
wieder in den Verclichterabschnitt übergehen. Aus diesem Grunde ist der Abschlußteil
P1, y1 in der Abb. a, bezogen auf die Drehrichtung des Rades gegenüber dem Turbinenabschnitt,
nach rückwärts verschoben. Hinter der Abschlußläche verbindet ein Kanal u den inneren
radialen Teil der Kanäle 1a, welche dem Turbinenabschnitt unmittelbar vorangehen,
mit dem inneren radialen Teil des Kanals la, welcher diesem Turbinenabschnitt unmittelbar
folgt, derart, daß der dauernde Durchgang der Luft durch den Verdichter keine Unterbrechung
erleidet, außer bei der durchaus notwendigen Unterbrechung im Radinnern, wie diese
vorstehend erklärt worden ist.
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Man hat es in der Hand, für die Schaufeln im Innern der Räder diejenige
Form und diejenige Anordnung zu wählen, welche sich als am vorteilhaftesten für
den Verdichter erweist.
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Durch die Kühlgase oder die kalte Luft werden die Schaufeln, welche
im Turbinenabschnitt mit den heißen Gasen in Berührung kommen, derart abgekühlt,
daß die Schaufeln und die Räder in jeder Stufe der Maschine eine Temperatur annehmen,
welche zwischen derjenigen der brennenden Gase und derjenigen der Luft liegt. Die
Abkühlung wird dadurch erleichtert, daß die kalte Luft in radialer Richtung zwischen
die Schaufeln von verhältnismäßig großer radialer Höhe gelangt, während die heißen
Gase die Schaufeln in achsialer Richtung durchstreichen und nur auf einen Bruchteil
ihrer radialen Höhe. Die durch die heißen Gase auf die Schaufeln übertragene Wärme
verteilt sich zum Teil auf die ganze radiale Höhe und wird diesermaßen durch die
kalte Luft leichter abgeführt. Man kann beispielsweise die Treibgase in das erste
Turbinenrad mit einer Temperatur von goo bis i ooo ° C oder mehr eintreten lassen
und dabei doch vermeiden, daß die Schaufeln eine Temperatur von höchstens 400 '
C überschreiten.
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Es wird so möglich, Brennkraftturbinen mit 5 oder io i.nd mehr Druckstufen
zti bauen, die einen höheren Wirkungsgrad als Turbinen mit nur einer einzigen Druckstufe
haben. Ähnlich wie auf dem Gebiete der Dampfturbinen wird man reine Gleichdruckturbinen,
Überdruckturbinen und Gleichdruckturbinen mit einem geringen Grad von Reaktion bauen
können. Es kann sich als vorteilhaft erweisen, für die erste oder für die ersten
Druckstufen der Turbine zwei oder drei Geschwindigkeitsstufen vorzusehen, um die
Temperatur der Gase bei ihrem Eintritt ins erste Rad auf den kleinstmöglichen M'ert
herunterzudrücken. In diesem Falle werden zweckmäßigerweise die Schaufeln jeder
Geschwindigkeitsstufe auf ein besonderes Rad aufgebracht, damit jedes Rad mit seinem
Schaufelkranz gleichzeitig als Verdichterrad benutzt werden kann. Die Verluste in
den feststehenden Leitschaufeln zwischen zwei Geschwindigkeitsstufen lassen sich
durch gegenläufige Räder herabsetzen.
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Die ortsfesten Kanäle k und die Leitschaufeln m, ebenso wie die Zwischenwende
P und der Mantel s des Turbinenabschnittes, können durch K ählwasser, das zwischen
doppelten \Vänden hindurchgeführt wird, gekühlt werden. In den Abb. i und a sind
diese Doppelwände allerdings nicht dargestellt worden.
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Es wird zweckmäßig vorgesehen, daß für jedes Rad der Druck im Verdichterabschnitt
ungefähr derselbe ist wie im Turbinenabschnitt, weil dadurch der Übertritt der Gase
von einem Abschnitt in den anderen an der Stelle, wo das Rad von dem einen in den
anderen übergeht, vermieden wird. Es ist bekannt, .daß, wenn bei umlaufenden Verdichtern
eine Tangentialgesch«rindigkeit der Räder von i5o bis aoo m/sek. sticht überschritten
wird, die gegebene Druckerhöhung in jeder Raddiffusorstufe verhältnismäßig gering
und niedriger ist als das Druckgefälle, das in der Stufe einer entsprechenden Brennkraftturbine
mit derselben Tangentialgeschwindigkeit des Rades ausgenutzt werden könnte. Mit
Rücksicht hierauf kann man die zu verdichtende Luft nach jedem Rad oder jeder Gruppe
von Rädern des Verdichterabschnittes der Brennkraftturbine in einen anderen Verdichter
von gewöhnlicher Bauart, der von der gleichen Turbine oder gesondert angetrieben
wird, gelangen lassen. In diesem gewöhnlichen Verdichter wird der Druck der Luft
bis auf den gewünschten Wert erhöht, worauf sie dann ins nächste Rad oder in die
nächste Gruppe von Rädern gelangen, um dann wiederum einem gewöhnlichen Verdichter
zugeführt zii -werden usf. Dieser zusätzliche Verdichter gewöhnlicher Bauart wird
sich als besonders notwendig erweisen in einer Brenn-I;raftturbine mit konstantem
Druck, in deren ersten Druckstufe des Turbinenabschnitts zwei oder drei Geschwindigkeitsstufen
vorgesehen sind, um den Endwert der Luftverdichtung erreichen zu können. Im Falle
einer Explosionsturbine kann man indessen an dieser Stelle auf den zusätzlichen
Verdichter verzichten, da, der Höchstwert der Verdichtung der für die Explosion
bestimmten Luft bedeutend hinter dem durch die. Explosion erzeugten Druck zurückbleibt.
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Ein weiteres Mittel, um die Schwierigkeit der Herstellung des Druckausgleiches
zwischen einer Verdichterstufe und der entsprechender.
Stufe des
Turbinenabschnitts zu beheben, besteht darin, daß der Teil der in jedem Turbinenrarl
ausgenutzten Geschwindigkeit der Treibgase im Turbinenabschnitt herabgesetzt wird,
indem man den Neigungswinkel der Leitschaufeln zur Radebene erößer macht, als dies
sonst üblich ist. In den gewöhnlichen Dampfturbinen schwankt dieser Winkel zwischen
15 und 2o'. Im vorliegenden Falle kann man einen solchen von wenigstens 3o°
vorsehen. Es folgt hieraus für die Schaufeln ein Eintrittswinkel von mindestens
40 ', welcher Wert ebenfalls viel größer als der sonst übliche ist. Der Teil der
alsdann in dem Rad ausgenutzten und durch dasselbe in Arbeit umgesetzten Geschwindigkeit
wird kleiner sein als wenn die Winkel so klein wären wie üblich, und die absolute
Austrittsgeschwindigkeit der Gase wird anderseits zum großen Teil im Leitschaufelkran7
der folgenden Stufe ausgenutzt. Hieraus ergibt sich, daß das Druckgefälle, welches
in einer Stufe des Turbinenabschnitts ausgenutzt wird, kleiner sein wird als in
einer Turbine mit den gewöhnlichen Winkeln für die Leitschaufeln und für die Schaufeln
der Räder. Es ist so möglich, das Druckgefälle der Treibgase in Ü bereinstimmung
zu bringen mit der Druckerhöhung der Luft in der entsprechenden Stufe des Verdichters.
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Diese größeren Eintrittswinkel und allenfalls auch der Austrittswinkel
der Schaufeln sichern aber noch zwei weitere Vorteile: Der Reibungsverlust der relativen
Geschwindigkeit der Treibgase in der weniger gekrümmten Schaufel wird geringer lind
in dieser Hinsicht der Nutzeffekt der Turbine größer. Da der Schaufelrücken «#eniger
gekrümmt ist, so ist die Schaufel für die Verwendung als Verdichterschaufel besser
geeignet, Es muß nämlich beachtet werden, daß im Verdichterabschnitt die konvexe
Seite, d. h. der Rücken der Schaufel, diejenige Fläche ist, welche auf die zu verdichtende
Luft wirkt.
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Schaufeln mit Eintrittswinkeln von mehr als 40 ' eignen sich nur für
solche Druckstufen von Brennkraftturbinen, die ein einzige> Rad aufweisen, d. h.
eine einzige Geschwindigkeitsstufe benutzen. Wenn man die erste oder die ersten
Druckstufen mit zwei oder drei Geschwindigkeitsstufen versieht, so sind diese großen
Winkel ungeeignet für die Schaufelkränze jeder ersten Geschwindigkeitsstufe, weil
ja der Zweck dieser Geschwindigkeitsstufen gerade der ist die Ausnutzung eines großen
Druckgefälles in einer einzigen Druckstufe zti ermöglichen. Anderseits ist bekannt,
daß für die Schaufelkränze der zweiten und dritten Geschwindigkeitsstufe immer große
Eintrittswinkel für die Schaufeln vorgesehen sind.
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Es wäre möglich, den Rädern der Turbine nur einenTeil der aus derTurbine
austretenden, abgekühlten Abgase oder nur einen Teil der für die Verbrennung benötigten
Luft zuzuführen. Man könnte auch die Zufuhr der gesamten Luft, aber nur eines Teiles
der gekühlten Abgase oder umgekehrt, vorsehen. Auch wäre es möglich, der Turbine
nur die Luft für die Verbrennung, aber gar keine Abgase zuzuführen oder nur die
abgekühlten Abgase und gar keine Luft. Dieser letztere Fall läßt sich nämlich anwenden
bei einer Turbine, in welcher die erste Druckstufe beinahe mit atmosphärischem oder
nicht viel höherem Druck arbeitet und der übrige Teil der Druckstufen unter Atmosphärendruck
bleibt. Einer solchen Turbine würden zweckmäßig nur die Abgase nach ihrer erfolgten
Abkühlung zugeleitet, lind der erforderliche Druck der für die Verbrennung benötigten
Luft würde in einem gewöhnlichen Verdichter erzeugt.
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Wenn die Brennkraftturbine mit einem gasförmigen Brennstoff gespeist
werden soll, so kann der notwendige Gasdruck in einem gesonderten Verdichter üblicher
Bauart erzeugt oder hierzu auch ein besonderer Verdichterabschnitt der Turbine benutzt
werden, der vom Verdichterabschnitt für die Luft so abgetrennt ist wie dieser vom
Turbinenabschnitt. Es können die Abschnitte nicht mir verschieden angeordnet werden,
sondern ihre .Anzahl kann auch wechseln. Es kann z. B. vorteilhaft erscheinen, zwei
symmetrische, einander diametral entgegengesetzte Turbinenabschnitte durch zwei
Verdichterabschnitte zu trennen. Man kann die Zahl und insbesondere die relative
Leistungsfähigkeit der Verdichter- lind der Turbinenabschnitte, je nachdem es sich
um den mit hohem oder niedrigem Druck arbeitenden Teil der Turbine handelt, verändern,
und zwar besonders in dem oben angenommenen Fall, daß der Brennkraftturbine die
gesamte Luft für die Verbrennung und nur ein Teil der gekühlten Abgase zugeführt
wird. Es ist übrigens gegeben, da.ß die letzten Räder auf der Niederdruckseite der
Turbine mir eine geringe Abkühlung erfordern, da die Temperatur der sie durchstreichenden
warmen Gase nicht mehr sehr hoch ist. Es geniigt daher, wenn durch den oder die
Verdichterabschnitte diesen letzteren RILdern nur ein Teil der abgekühlten Abgase
zugeführt wird, während der Rest der Gase parallel dazu in einem gewöhnlichen Verdichter
verdichtet wird. Diese parallele Verdichtung eines Teiles der Abgase in einem gewöhnlichen
Verdichter wird zweckmäßig sein, weil bei dem vorhandenen niecleren Druck der Gase
ihr spezifisches Volumen ein sehr beträchtliches ist. Man könnte daher in den letzten
Turbinenrädern mit einem verhältnismäßig kleinen Verdichterabschnitt oder, wenn
man an die äußerste Grenze geht, überhaupt ohne einen solchen auskommen, bei einem
verhältnismäßig großen Turbinenabschnitt. Um den verfügbaren Raum für die Treibgase
zii vergrößern, könnte man sogar von Rad zu Rad oder von Räc'ergruppe
zu
Rädergruppe eine Veränderung der der Turbine zugeführten hlerige der Luft oder der
kalten Abgase vorsehen, indem man jedem Rad oder jeder Rädergruppe einen anderen
Anteil der vom gewöhnlichen Verdichter kommenden Luft zuleiten wiirde. In den ersten
Rädern dagegen, die einer starken Abkühlung bedürfen und in denen die Kühlgase und
die Luft nur ein geringes spezifisches Volumen einnehmen, könnte man den Verdichterabschnitten,
die größer sind und mehr Raum beanspruchen als die Turbinenabschnitte der entsprechenden
Stufen, die gesamte Verbrennungsluft zuführen.