DE522436C

DE522436C - Mehrstufige Brennkraftturbine

Info

Publication number: DE522436C
Application number: DEH114279D
Authority: DE
Original assignee: E H HANS HOLZWARTH DR ING
Current assignee: E H HANS HOLZWARTH DR ING
Priority date: 1927-12-10
Filing date: 1927-12-10
Publication date: 1931-04-08

Description

IVfehrstufige Brennkraftturbine Vorliegende Erfindung bezieht sich auf mehrstufige Brennkraftturbinen und besteht darin, daß bei Verbundanordnung von in an sich bekannter Weise in Druckstufen geschalteten Curtisrädern, deren erste Stufe absatzweise über gesteuerte Düsenventile beaufschlagt wird, zwischen den einzelnen Stufen Sammelräume vorgesehen sind, die zum Ausgleich des Druckes der Verbrennungsgase und zur Beruhigung der Gaswirbel dienen, wobei der Druck in den Sammelräumen unabhängig vom Ladedruck durch die anteilmäßigen Leistungen der einzelnen Turbinenstufen bestimmt ist. Während der Betrieb von Verbundturbinen mit in Druckstufen geschalteten Curtisrädern in der Dampftechnik nicht die geringsten Schwierigkeiten macht, treten diese auf, wenn die bekannte Turbinenbauart als Brennkraftturbine betrieben werden soll, deren erste Stufe aus anderen Gründen absatzweise beaufschlagt wird. Durch diese absatzweise Beaufschlagung werden auf das Laufrad pulsierende Kräfte ausgeübt, die bei Anordnung mehrerer Laufräder auf ein und derselben Welle, wie sie bei der Verbundanordnung der in Druckstufen geschalteten Curtisräder erforderlich werden, dadurch, daß sie auf die Laufräder nicht synchron zur Wirkung kommen, zum Auftreten von Drehschwingungen der Laufradwelle und von Flatterschwingungen der Laufräder selbst führen. Durch die Erfindung sollen diese Schwierigkeiten bei den der ersten Stufe nachgeschalteten Laufrädern dadurch beseitigt werden, -daß zwischen den einzelnen Stufen einer derartigen Turbine Sammelräume vorgesehen werden, die zum Ausgleich des Druckes der Verbrennungsgase und zur Beruhigung der Gegenwirbel dienen. Während auf die erste Stufe nach wie vor pulsierende Kräfte ausgeübt werden, werden nunmehr die nachgeschalteten Stufen im Dauerstrom beaufschlagt, der keinerlei pulsierende Kraftwirkungen mehr ausübt, so daß die betriebsgefährlichen Schwingungserscheinungen bei diesen Stufen beseitigt sind. Außerdem ergibt sich der große Vorteil, daß sich durch die Beaufschlagung sämtlicher nachgeschalteten Stufen im Gleichstrom ein stetig gleichbleibender Wirkungsgrad derselben ergibt, der auch seiner absoluten Höhe nach größer ist wie der von absatzweise beaufschlagten Stufen. Der wirksame Beaufschlagungsbogen der nachgeschalteten Stufen kann , ebenfalls infolge des im Gleichstrom strömenden Treibmittels vergrößert werden, so daß durch die Erfindung nicht nur die Verwendung der an sich bekannten Turbinenbauart in der Brennkrafttechnik ermöglicht, sondern gleichzeitig der Wirkungsgrad derartiger Brennkraftturbinen sehr hoch wird.
Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, zwischen zwei Laufrädern einer Brennkraftturbine eine Zwischenkammer anzuordnen, um einen einheitlichen Druck in derselben zu erhalten. Dieser Zwischendruck mußte jedoch, was durch Düsenregulierung des zweiten Laufrades erreicht wurde, möglichst genau mit dem Druck des zu verbrennenden Gemisches übereinstimmen, um den sogenannten Auffüllverlust zu vermeiden. Bei der Erfindung fehlt diese Bindung völlig, und der Gegendruck der Verpuffungsbrennkraftturbine ist unabhängig vom Ladedruck-Die Zeichnung zeigt eine Ausführung des Erfindungsgedankens am Beispiel einer im teilweisen Längsschnitt und teilweiser Seitenansicht dargestellten zweistufigen Brennkraftturbine.
Nachdem beispielsweise in der Kammer a, der Verbrennungskammern a eine Verbrennung stattgefunden hat, beaufschlagen die entstandenen Verbrennungsgase, nachdem ihnen der Weg über das Düsenventil. bi eröffnet worden ist, über Übergangskrümmer cl und Düse dl das zweikränzige Hochdruckcurtisrad e, wobei die Verbrennungsgase in den Leitschaufeln f ihre Umlenkung erfahren. Nachdem die Verbrennungsgase in dieser Hochdruckstufe der Brennkraftturbine Arbeit geleistet haben, gelangen sie in den ringförmigen Sammelraum g, in dem Druckausgleich und Beruhigung der Gaswirbel eintritt. Über übergangskanallt und Düsei beaufschlagen nunmehr die Verbrennungsgase im Dauerstrom das Curtisrad k der zweiten Stufe, das ebenfalls wieder zweikränzig ausgebildet ist; ihre Umlenkung erfahren die Verbrennungsgase dabei in den Leitschaufeln 1. Die bezüglich ihrer mechanischen Arbeitsfähigkeit völlig abgearbeiteten Verbrennungsgase sammeln sich im ringförmigen Raum ttz und werden über Stutzen n aus der Turbine zur weiteren Verwendung entlassen.
Wie die Zeichnung zeigt, ist der Durchmesser des Wellenstumpfes o zwischen den beiden Curtisrädern e und k bis nahezu auf die Hälfte des Durchmessers der Curtisräder e bzw. k verstärkt worden und beträgt mithin ein Vielfaches des Durchmessers, den das zu übertragende Drehmoment bedingen würde. Auf diese Weise wird jede Möglichkeit des Auftretens von Dreh- und Biegungsschwingungen verhindert, die bekanntlich unruhigen Lauf des Turbinenlaufkörpers, Erhöhung der Spaltverluste und andere Nachteile hervorrufen. Labyrinthdichtungen p1, p2, p3; p, dichten das Curtisradgehäuse nach außen zu ab, während die Labyrinthdichtung p, des Wellenstumpfes o auf der durch die Anordnung des Sammelraumes g bedingten Entfernung der Curtisräder e und k untereinander die Curtisgehäuse q und r der beiden Druckstufen untereinander abdichtet. Im Turbinengehäuse selbst sind noch besondere Kühlräume s, t, u, 'v, w, i, y und z vor- gesehen, welche die aufgenommene Wärme an ein Kühlmittel, vorzugsweise Wasser oder öl, abgeben. Durch die Anordnung der Kühlräume s, zo und x wird eine nahezu vollkommene Kühlung der Turbinenradscheiben e und k erreicht. Durch Verbindungsstutzen können die einzelnen Kühlräume untereinander verbunden sein. So verbindet Stutzen v, den Kühlraum v mit dem Kühlraum w.

Claims

PATENTANSPRUCH: Mehrstufige Brennkraftturbine, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbundanordnungen von in an sich bekannter Weise in Druckstufen geschalteten Curtisrädern, deren erste Stufe absatzweise über gesteuerte Düsenventile beaufschlagt wird, zwischen den einzelnen Stufen Sammelräume vorgesehen sind, die zum Ausgleich des Druckes der Verbrennungsgase und zur Beruhigung der Gaswirbel dienen, wobei der Druck in den Sammelräumen unabhängig vom Ladedruck durch die anteilsmäßigen Leistungen der einzelnen Turbinenstufen bestimmt ist.