Die bisher zum Umwandeln von Dampf in mechanische Energie verwendeten Strömungsmaschinen sind meist entweder horizontal oder die Schwerkraft nutzend von oben nach unten durchströmt. Dabei kann es sich um einstufige oder mehrstufige Dampfturbinen handeln.

Die technischen Aufgaben, die mit der Vertikalturbine gelöst werden sollen, sind folgende : a) Einsatz in Geothermischen Kraftwerken, bei denen Sattdampf oder Heiß- dampf mit entsprechendem Druck aus Löchern im Boden austritt.

Dies bedingt eine Durchströmung von unten nach oben. Die Turbine ist außerdem so zu konstruieren, daß die Dampfreinheit keine große Rolle mehr spielt. b) Erzielung eines möglichst großen Wirkungsgrades der Turbine durch Aufhängung über solch einem Loch im Boden.

Geothermische Dämpfe sind oft in hohem Maße verunreinigt und agressiv, sodaß sie bisher in Dampfkraftwerken nicht zur Beaufschlagung auf herkömmlichen Turbinen verwendbar sind.

Man bedient sich daher vielmehr der Technik, geothermisch erhitztes Gestein als Wärmetauscher zu verwenden, indem man entweder verdampfbare Fluids oder chemisch reines Wasser (Destillat) über Rohrsysteme in den heißen Boden einleitet und in dampfförmigem Zustand in einem geschlossenen Kreislauf auf die Turbine bringt, entspannt und kondensiert sowie wiederum erwärmt.

Ob man nun Brunnen gräbt oder bohrt, in die man das Fliudum etc. über Gestänge zur Erhitzung zu Dampf einleitet oder Apparate und Turbinen unterirdisch in der Tiefe anbringt, ist Sache des Konstruktionsprinzipes.

Bei den bisher angewendeten geothermischen Systemen können meistens nur geringe Temperaturunterschiede genutzt werden.

Neu an dem anzumeldenden Patent ist folgendes : * Das Bohrloch im heißen Gestein dient nicht als Wärmetauscher, sondern als Kessel zur Erzeugung von Dampf mit hoher Temperatur und hohem Druck ("Künstlicher Geysir").

* Die Turbine wird direkt mit Wasserdampf aus dem Bohrloch beaufschlagt, ohne Rücksicht auf die Dampfreinheit nehmen zu müssen.

* Es werden keinerlei Fluids, Verdichter etc. zur Dampferzeugung verwendet.

* Zur Betreibung der hängenden Turbine sind Temperaturen über 200 Grad Celsius und Drücke von mehr als 10 bar erforderlich. Die beaufschlagte Dampfmenge sind mehr als 10.000 Liter (10 m3)/pro Minute, sodaß mit der Stromerzeugung mit einer Turbine ab 1MW Leistung begonnen werden kann.

* Durch Zusammenfassung mehrerer Bohrlocher, die kreisförmig unter der Turbine angeordnet sind, kann eine Turbine mit einer Leistung ab 20MW ständig beaufschlagt werden.

* Die Konstruktion des kegelförmigen Läufers der Turbine ergibt sich daher aus den vorgegebenen Bedingungen (hängend, 200°C, 10 bar).

Daher kann der Dampfeintritt nur axial von unten und der Dampfaus- tritt radial oben erfolgen.

* Die Turbine soll möglichst simpel sein, damit diese leicht zerlegt und gereinigt sowie wieder zusammengesetzt werden kann.

* Gedacht ist die Turbine für den großtechnischen Einsatz in geother- mischen Dampfkraftwerken, die auf Lavafeldern mit Temperaturanoma- lien (große Hitze in geringer Tiefe) errichtet werden.

Die zum Patentanspruch angemeldete Dampfturbine (Fig. 1) wird vertikal von unten durchströmt. Die Dampfturbine samt Gehäuse (3) hängt und die Welle (1) ist vertikal ausgerichtet. Der Dampfeintritt erfolgt von unten.

Um die Entspannung des Dampfes zu fördern, wird der Läufer (2) der Turbine als kegelförmiges Gebilde geformt, das mit der Spitze nach unten aufgehängt wird.

Der Dampfeintritt erfolgt über einen Diisenring (5) axial unten, der Dampfaustritt aber radial am oberen Ende des Läufers, von wo der Dampf abgeleitet und zur Kondensation geführt wird.

Die Aufbereitung des Dampfes zur Erreichung einer speziellen Dampf- reinheit zum Betreiben der Turbine ist nicht erforderlich.

Am Läufer (2) sind Schaufeln angebracht, die folgendermaßen ausgebildet sind : -schraubenförmig (Fig. 2, Fig. 3) mit einem Anstieg von minde- stens 15°, wobei sich die Schaufeln zum Ende des Läufers hin verbreitern (konischer Verlauf). Es sind mindestens sieben (7) Schaufel-Lappen am Läufer angebracht.-oder- -fächerförmig (Fig. 4, Fig. 5) im rechten Winkel zur Welle, wobei die ganze Fläche des Flügels in einem Winkel von 10° bis 30° zur Längsachse des Flügels gedreht ist.-oder- -fächerförmig, nur teilweise abgewinkelt (Fig. 4, Fig. 6), wobei nur ein Teil der Flügelfläche in einem Winkel von 10° bis 30° zur Längsachse des Flügels gedreht ist.

Von den Fächern sind entsprechend dem konischen Verlauf des Läufers mindestens 9 bis 13, die nach oben zum Ende des Läufers hin größer werden, anzubringen ; wobei deren Längsachse rechtwinkelig zur Läuferwelle verläuft.

Die Welle (1) des Läufers wird durch das Gehäuse der Turbine nach oben fortgesetzt und unter Zwischenschaltung eines Getriebes (7) mit der Welle eines ebenso vertikal aufgehängten Generators verbunden.

Die Welle der gesamten Maschinenanordnung (Turbine, Getriebe, Generator) steht also vertikal. Die entsprechenden Maschinenelemente hängen jedes für sich abgestützt in einem Stahlrahmen. Das untere Ende der Welle (4) ist dicker (Fig. 7) und verstärkt (kugelförmig, kalottenförmig oder scheibenförmig) und befindet sich auf einem Lager in der Mitte der Dampfeintrittsdüsen.

Außerhalb des Turbinengehäuses ist die Welle oberhalb dessen über eine Scheibe (6), deren Lage rechtwinkelig zur Welle ist, abgestützt. Oberhalb und unterhalb der Scheibe befinden sich Lager, auf denen die Scheibe ruht.

Weitere Scheiben, rechtwinkelig zur Welle und mit entsprechenden Lagern versehen, können zur Stabilisation von Getriebe und Generator angebracht werden.

Der Axialschub, der durch den Dampf auf die Maschinenelemente wirkt, muß durch die Aufhängung und durch das Gewicht der Maschinenelemente ausgeglichen werden.

Die Welle ist so stark zu dimensionieren, daß bei entsprechender Aufhängung und Lagerung deren Verformung (z. B. durch Verbiegen) unmöglich gemacht wird.