DE402209C - Brennkraftturbine - Google Patents

Brennkraftturbine

Info

Publication number
DE402209C
DE402209C DED41855D DED0041855D DE402209C DE 402209 C DE402209 C DE 402209C DE D41855 D DED41855 D DE D41855D DE D0041855 D DED0041855 D DE D0041855D DE 402209 C DE402209 C DE 402209C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
turbine
blades
wheel
compressor
wheels
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DED41855D
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Publication date
Priority to DED41855D priority Critical patent/DE402209C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE402209C publication Critical patent/DE402209C/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/36Open cycles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12Cooling of plants
    • F02C7/16Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Abb. 2 ist ein Ouerschnitt durch die Ebene A-B-C-D der Turbine nach Abb. i.
  • Die Abb. 3 und 4 zeigen zwei Ausführungsformen eines Rades dieser Turbine.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Mit s, s ist der Außenmantel der ,Maschine bezeichnet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (15)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Brennkraftturbine mit gekühlten Rädern und Schaufeln, bei welcher das Kraftrad als Schleuderverdichter wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine partiell beaufschlagt und im nicht beaufschlagten Teil als Verdichter ausgebildet ist.
  2. 2. Turbine nach Patentanspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Kühlmittel durch die Räder und an den vollen Schaufeln außen entlang geführt wird.
  3. 3. Turbine nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Rädern und Schaufeln der Turbine als Kühlmittel die Verbrennungsluft oder die gekühlten Auspuffgase, die Frischkraftgase ganz oder zum Teil entweder für sich oder zugleich zugeführt werden.
  4. Turbine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Hindurchführung von Teilmengen der angegebenen Kühlmittel der Rest der Kühlmittel (Luft oder Gase) durch besondere Verdichter unter Druck gesetzt wird.
  5. Turbine nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Gesamtgröße der den Kühlmitteln zu erteilenden Druckerhöhung in der Turbine erzeugt wird oder ein Teil der Druckerhöhung in besonderen Verdichtern erfolgt.
  6. 6. Turbine nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen V erdichterstufen zwischen, vor oder nach den Druckstufen der Turbine angeordnet sind.
  7. 7. Turbine nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Unterteilung des Turbinenkörpers in wenigstens zwei Abschnitte, die voneinander durch Zwischenwände (r1, pi) derart getrennt sind, daß wenigstens ein Turbinenabschnitt und- ein Verdichterabschnitt gebildet wird, wobei die Schaufeln der Räder der Turbine im Turbinenabschnitt als Kraftschaufeln und im Verdichterabschnitt als Verdichterschaufeln arbeiten. B.
  8. Turbine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt der radialen Verdichterkanäle vor einer Abschlußvorrichtung (r1, Pi) vorbeigeführt wird, durch welche der Eintritt des Kanals oder der Kanäle, welche denn im Turbinenabschnitt befindlichen Teil des Rades und der Schaufeln entsprechen, abgeschlossen wird. g.
  9. Turbine nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußvorrichtung der Kanäle jedes Rades gegenüber dem entsprechenden Turbinenabschnitt in der dem Drehsinn des Rades entgegengesetzten Richtung verschoben ist. io.
  10. Turbine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelkränze der verschiedenen Geschwindigkeitsstufen einer gegebenen Druckstufe j e auf einem besonderen Rad vorgesehen sind, so daß in dieser Weise die Druckstufe so viele besondere Räder besitzt, als sie Geschwindigkeitsstufen aufweist. ii.
  11. Turbine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Radschaufeln ohne Zwischenstücke und ohne Kopfringe in den Radkörper eingesetzt sind.
  12. 12. Turbine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln nur eine geringe Krümmung aufweisen und daß der Eintrittswinkel der Schaufeln, bezogen auf die Radebene, für die Räder der Druckstufen mit nur einer einzigen Geschwindigkeitsstufe in Gleichdruckturbinen wenigstens 4.o ° beträgt.
  13. 13. Turbine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Köpfe der Schaufeln entgegen der Drehrichtung des Rades und die Füße in dieser Drehrichtung geneigt sind.
  14. 14. Turbine nach den Ansprüchen 7 und 13, gekennzeichnet durch eine solche Neigung der feststehenden Leitschaufeln des oder der Turbinenabschnitte, welche der Rückwärtsneigung der Radschaufeln am besten entspricht.
  15. 15. Turbine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln über ihren Fuß hin in verschiedener Weise verlängert oder in verschiedenen Formen ausgebildet sind, zum Zweck der Bildung der Kanäle für das Verdichterrad.
DED41855D Brennkraftturbine Expired DE402209C (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DED41855D DE402209C (de) Brennkraftturbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DED41855D DE402209C (de) Brennkraftturbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE402209C true DE402209C (de) 1924-09-13

Family

ID=7046372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DED41855D Expired DE402209C (de) Brennkraftturbine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE402209C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1009434B (de) * 1954-02-05 1957-05-29 Associated British Oil Engines Gasturbine mit Kolbentreibgaserzeuger
DE1027013B (de) * 1954-11-29 1958-03-27 Franz Olden Gasturbine mit Kuehlluftansaugung an der offenen, vorderen Stirnseite eines mehrkraenzigen Hohltrommellaeufers

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1009434B (de) * 1954-02-05 1957-05-29 Associated British Oil Engines Gasturbine mit Kolbentreibgaserzeuger
DE1027013B (de) * 1954-11-29 1958-03-27 Franz Olden Gasturbine mit Kuehlluftansaugung an der offenen, vorderen Stirnseite eines mehrkraenzigen Hohltrommellaeufers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19600679B4 (de) Schubtriebwerk für Flugzeuge mit Verbundzyklus
DE946936C (de) Verfahren und Einrichtung zum Aufladen und Spuelen von Brennkraftmaschinen
DE69018338T2 (de) Gasturbine.
DE2031612A1 (de) Vielstufiger Axialkompressor mit einem Luftableitsystem als Zwischen stufe
EP1339952B1 (de) Drehkolben-verbrennungsmotor
DE2233014A1 (de) Aufladbare rotationskolbenbrennkraftmaschine
DE2412242C2 (de) Mantelstromtriebwerk
EP0154205A1 (de) Explosions-Turbinen-Motor
DE2449008A1 (de) Drehkolbenverbrennungskraftmaschine
DE402209C (de) Brennkraftturbine
DE818277C (de) Brennkraftturbine fuer Strahlantrieb
DE2162426A1 (de) Verbesserung von Motoren und Kompressoren mit schraubenförmigem Rotor und mit dem Rotor in Eingriff stehendem Verschlußorgan
AT100589B (de) Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung von Verbrennungsturbinen.
EP0166244A2 (de) Rotationskolbenmaschine
DE2111226A1 (de) Einrichtung zum Aufladen von wassergekuehlten Kreiskolben-Dieselmotoren
DE1476769A1 (de) Turbinen-Trommellaeufer
DE727376C (de) Gasturbine fuer fluessige Brennstoffe
DE646797C (de) Gasturbine
DE854726C (de) Gasturbinentriebwerk mit Kammerrotor-Druckaustauscher
DE561765C (de) Zweitaktbrennkraftmaschine mit feststehendem Zylinderblock und kreisendem Gehaeuse
DE850254C (de) Brennkraftturbine
DE385592C (de) Gasturbine
AT159241B (de) Betriebsverfahren für Gasturbinen und Gasturbine zur Ausführung des Verfahrens.
DE664359C (de) Schraubenmotor
DE2835826A1 (de) Rotationskolbenverdichter mit zusammenwirkenden laeufern