DE4432384A1 - Freistrahlturbine für den Antrieb von Stromerzeuger - Google Patents
Freistrahlturbine für den Antrieb von StromerzeugerInfo
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- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F03B1/00—Engines of impulse type, i.e. turbines with jets of high-velocity liquid impinging on blades or like rotors, e.g. Pelton wheels; Parts or details peculiar thereto
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- F03B15/02—Controlling by varying liquid flow
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
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Description
Die Erfindung betrifft eine Freistrahlturbine für den Antrieb von
Stromerzeuger, die bei veränderlicher Belastung eine konstante
hohe Drehzahl bei hohem Wirkungsgrad hat.
Bei dieser Freistrahlturbine werden zwei Halblast-Laufräder durch
je zwei paarweise angeordnete Strahldüsen für Druckausgleich mit
Druckwasser angetrieben und bei veränderlicher Belastung durch eine
Schwungscheibe auf hoher Drehzahl gehalten.
Das für den Antrieb der Freistrahlturbine erforderliche Druckwasser
wird von zwei Freikolbenpumpen gefördert, die von zwei vollständigen
Zweitakt-Freikolbenmotoren angetrieben werden.
Das für die Freikolbenpumpen erforderliche Vordruckwasser für 10 bar
wird von zwei Vordruckpumpen gefördert, die mit Untersetzung von der
Freistrahlturbine angetrieben werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung die hohe Turbinendrehzahl bei veränder
licher Belastung konstant zu halten.
Bei der Strahlgeschwindigkeit v ist die Leistung N = c·v³.
Da bei einer Umfangsgeschwindigkeit der beiden Laufräder u = 100 m/s
bei schwacher Belastung die min. Strahlgeschwindigkeit bis 0,7 v
vermindert werden kann, ist die Antriebsleistung c·(0,7v)³ = 0,34 N,
weil der schwächere Wasserstrahl nach der Umlenkung beim Austritt
seine kinetische Energie an die Schaufel abgegeben hat.
Bei hoher konstanter Turbinendrehzahl kann hierdurch die Antriebs
leistung ohne Verluste bei der Strahlgeschwindigkeit 0,7 v auf 0,34 N
vermindert werden.
Bei festen Strahldüsen erfolgt bei schwacher Belastung eine Regelung
der hohen Turbinendrehzahl durch Regelung der Kraftstoffmenge der
beiden Zweitakt-Freikolbenmotoren und außerdem durch Regelung der
Wassermenge in den beiden Vordruckleitungen erfindungsgemäß durch eine
Schwungscheibe und einen Drehzahlregler der Freistrahlturbine, der
über Steuerleitungen und Stellantriebe die Kraftstoffmengen der beiden
Zweitakt-Freikolbenmotoren und außerdem durch zwei Drosselventile die
Wassermengen in den beiden Vordruckleitungen schaltet.
In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise dargestellt und
zwar zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht mit Freikolbenpumpen P,
Freistrahlturbine T und Stromerzeuger G.
Fig. 2 eine Draufsicht auf zwei Zweitakt-Freikolbenmotoren M mit
vier Freikolbenpumpen P und einen Stromerzeuger G.
Fig. 3 einen Längsschnitt der Freistrahlturbine T mit zwei
Laufräder 10.
Fig. 4 einen Querschnitt der Freistrahlturbine T mit zwei paar
weise angeordneten Strahldüsen 7 für jedes Laufrad.
Nach Fig. 1 und 2 sind zwei Zweitakt-Freikolbenmotoren M mit je zwei
Freikolbenpumpen P, die durch vier Druckleitungen 1 mit einer
Freistrahlturbine T und durch zwei Vordruckleitungen 2 mit zwei
Vordruckpumpen 5 verbunden.
Das Turbinenwasser strömt im geschlossenen Kreislauf durch den
Kühler 3 in die Vordruckpumpen 5, die es mit 10 bar durch die
Vordruckleitungen 2 in die Freikolbenpumpen P drücken.
Der von der Freistrahlturbine T angetriebene Stromerzeuger G treibt
über ein Schneckengetriebe 4 mit Untersetzung die zwei Vordruck
pumpen 5 an.
Nach Fig. 3 und 4 besteht die Freistrahlturbine aus dem Gehäuse 6
mit vier kurzen, horizontal angeordneten Druckkanälen K und von
außen eingesetzten langen Strahldüsen 7, dem Deckel 8, der kurzen,
doppelt gelagerten Welle 9 und den Laufrädern 10.
Da bei der paarweisen Anordnung der Strahldüsen 7 die Laufräder nur
Drehmomente übertragen, sind die Reibungsverluste in den Lagern
sehr klein.
Bei den gestängelosen Zweitakt-Freikolbenmotoren mit den Freikolben
pumpen und bei der Freistahlturbine mit zwei Laufrädern und je zwei
paarweise angeordneten Strahldüsen sind die Reibungsverluste sehr
niedrig.
Durch das unvermeidliche verspätete Ventilschließen der Freikolben
pumpen treten bei hohen Kolbengeschwindigkeiten Rückströmverluste
von 15% auf.
Da bei dieser Rückströmung die Freikolben mit hohen Drücken auch
angetrieben werden, können hierdurch die Druck- und Reibungsverluste
der Freikolbenpumpen und der Freistrahlturbine und der Antrieb der
Vordruckpumpen ausgeglichen werden.
Bei den niedrigen Wärmeverlusten der Zweitakt-Freikolbenmotoren liegt
daher der Gesamtwirkungsgrad des Antriebes bei 50%.
Der vorgeschlagene Antrieb bietet die Vorteile, daß für Zweitakt-
Freikolbenmotoren mit einem Zylinder-Durchmesser von 330 mm, einem
Hub von 2·450 mm bei 1000 Doppelhüben/min, einer mittl. Kolbengeschw.
von 15 m/s und einem mittl. Druck von 12 bar die Zylinderleistung
1750 PS beträgt.
Die Freikolbenpumpe hat einen Förderdruck von 210 bar und die Vor
druckpumpe einen Druck von 10 bar.
Die Freistrahlturbine hat bei einer Drehzahl von 3000 U/min bei
einer Umfangsgeschwindigkeit von 100 m/s einen Laufraddurchmesser
von 636 mm.
Mit zwei Zweizylindermotoren ist die Antriebsleistung 7000 PS und bei
Vierzylindermotoren 14 000 PS.
Das Leistungsgewicht liegt bei 3 kg/PS.
Als Kraftstoff ist Dieselöl oder Erdgas geeignet.
Claims (2)
1. Freistrahlturbine für den Antrieb von Stromerzeuger, die durch
zwei vollständige Zweitakt-Freikolbenmotoren (M) mit vier Frei
kolbenpumpen (P) und zwei Vordruckpumpen (5) durch Druckwasser
angetrieben wird und bei veränderlicher Belastung bei hohem
Wirkungsgrad eine konstante hohe Turbinendrehzahl hat, dadurch
gekennzeichnet, daß für eine hohe Turbinenleistung
z. B. 14 000 PS bei 3000 U/min und einer Umfangsgeschwindigkeit
von 100 m/s die Freistrahlturbine zwei Halblast-Laufräder (10)
und je zwei paarweise angeordnete Strahldüsen (7) für Druck
ausgleich hat, und daß das für die Freikolbenpumpe (P)
erforderliche Vordruckwasser mit 10 bar durch zwei von der
Turbine (T) mit Untersetzung angetriebene Vordruckpumpen (5)
im geschlossenen Kreislauf gefördert wird.
2. Freistrahlturbine nach Anspruch 1 und daß die Freistrahlturbine
(T) bei veränderlicher Belastung eine hohe konstante Drehzahl hat
durch Regelung der Kraftstoffmenge der Zweizylinder-Freikolben
motoren und außerdem durch Regelung der Wassermenge in den
Vordruckleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Freistrahl-
Turbine eine Schwungscheibe (11) hat und mit einem Dreh
zahlregler (D), über eine Steuerleitung (L) und zwei Stell
antriebe (S) die Kraftstoffmengen der beiden Freikolben-Zweitakt
motoren (M) und außerdem über zwei Steuerleitungen und Stell
antriebe die Drosselventile (V) an den zwei Vordruckleitungen (2)
für die in dem Kühler (3) abströmende Wassermenge schaltet.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4432384A DE4432384A1 (de) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | Freistrahlturbine für den Antrieb von Stromerzeuger |
DE19524889A DE19524889A1 (de) | 1994-09-12 | 1995-07-03 | Regelung von Freistrahlturbinen mit konstanter Drehzahl |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4432384A DE4432384A1 (de) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | Freistrahlturbine für den Antrieb von Stromerzeuger |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4432384A1 true DE4432384A1 (de) | 1996-03-14 |
Family
ID=6527986
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4432384A Withdrawn DE4432384A1 (de) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | Freistrahlturbine für den Antrieb von Stromerzeuger |
DE19524889A Withdrawn DE19524889A1 (de) | 1994-09-12 | 1995-07-03 | Regelung von Freistrahlturbinen mit konstanter Drehzahl |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19524889A Withdrawn DE19524889A1 (de) | 1994-09-12 | 1995-07-03 | Regelung von Freistrahlturbinen mit konstanter Drehzahl |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (2) | DE4432384A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3027632B1 (fr) * | 2014-10-23 | 2019-05-10 | Thierry Thomazeau | Turbine hydraulique, ensemble porte ecluse a guillotine la comprenant et procede de production d'electricite a partir d'energie hydraulique les utilisant |
-
1994
- 1994-09-12 DE DE4432384A patent/DE4432384A1/de not_active Withdrawn
-
1995
- 1995-07-03 DE DE19524889A patent/DE19524889A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19524889A1 (de) | 1997-01-09 |
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