Turbine

Eine Turbine (lat. turbare, drehen) ("Kreiselmaschine") ist eine Fluidenergiemaschine, die Strömungsenergie in Rotationsenergie umwandelt. Sie gehört damit zu den Strömungsmaschinen. Dabei wird im Prinzip auf einer drehbaren Achse, die in der Stömungsrichtung liegt, im rechten Winkel ein flächiger, länglicher Flügel montiert, der gegen die Strömung angestellt wird, also im Prinzip leicht schräg zu ihr geneigt ist (die so genannte Schaufel). Die dadurch entstehenden unterschiedlichen Druckverhältnisse auf den beiden Seiten der Schaufel versetzen die Achse in Rotation.

In der technischen Realisierung werden, um Unwuchten zu vermeiden, mindestens zwei sich gegenüberliegende Schaufeln benötigt (Ausnahme: Monopterus eine einflüglige Windenergieanlage), in der Regel sind jedoch noch mehr Schaufeln auf der Achse montiert. Sie bilden dann das so genannte Schaufelrad oder Laufrad. Die Schaufeln sind auch nicht flach, sondern ähnlich einer Flugzeugtragfläche leicht gekrümmt profiliert. Sind Turbinen in einem durchstömten Gehäuse montiert, so wird vor die eigentliche Turbine (dem Laufrad) ein am Gehäuseinneren fest montiertes Leitrad angebracht: Diese Leitschaufeln ragen vom Gehäuse in das strömende Medium hinein und versetzen es in einen Drall; dies steigert den Wirkungsgrad der Turbine. Leitrad und Laufrad zusammen bezeichnet man als Stufe, oft sind mehrere solcher Stufen hintereinander geschaltet. Freistehende Turbinen (z.B. bei Windenergieanlagen) verfügen in der Regel nicht über ein solches Leitrad und haben daher auch immer nur eine Stufe.

Oft sind Turbinen mit Generatoren gekoppelt, die dann die mechanische Rotationsenergie in elektrische Energie umwandeln. Letztlich wird so die mechanische Strömungsenergie von Wasserkraft, Dampf, oder Luft in elektrische Energie überführt.

Wird eine Turbine mit einem Verbrennungssystem für Gas oder Öl gekoppelt, spricht man von einer Gasturbine. Diese findet zum Beispiel als Antriebsaggregat von Flugzeugen oder in Gas- und Ölkraftwerken Verwendung. Das umgekehrte Wirkprinzip der Turbine, die Umwandlung von Rotationsenergie in Strömungsenergie findet Anwendung beim Verdichter bzw. der Pumpe.

Entwickelt wurde die Turbine aus dem technischen Wissen der Menschheit um das Wasserrad.

Typologie

• kompressible Fluide (thermische Strömungsmaschine)
• • Gasturbine
  • Dampfturbine
• inkompressible Fluide (hydraulische Strömungsmaschine)
• • Windrad (Luft wird bei den auftretenden Strömungsgeschwindikeiten als inkompressibel betrachtet)
  • Flüssigkeitsturbine
  • • Wasserturbinen