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Dampfturbinenstufe mit Gesehwindigkeitsabstufung und leichter Überdruekwirkung.
Es ist bekannt, Dampfturbinenstufen mit Geschwindigkeitsabstufung (Curtis-Stufen) derart auszuführen, dass der Dampf in den Düsen noch nicht auf den hinter der Beschaufelung herrschenden Gegendruck entspannt wird und dass der Rest des Entspannungsvorganges in der Beschaufelung vor sich geht. Bei solchen Stufen herrscht also im Spalt zwischen Düsen und Schaufeln ein Überdruck über den im Gehäuse herrschenden Druck. Infolge dieses Überdruckes wird ein Teil des aus den Düsen ausströmenden Dampfes arbeitslos in den Spalt abströmen.
Diese Undichtheit wird sowohl in radialer als auch in der Drehrichtung stattfinden. Bezüglich der Undichtheit in radialer Richtung sind bereits Vorschläge zu ihrer Verringerung bekannt geworden. Bei der Undichtheit in der Drehrichtung kommt nur die vorderste und hinterste der vom Dampf durchströmten Düsen in Frage. Bei der in der Drehrichtung hintersten Düse wird die Undichtheit verhältnismässig gering sein, weil bei ihr die Richtung des aus der Düse ausströmenden Dampfes und die Richtung des abströmenden Undichtigkeitsdampfes einander entgegengesetzt sind und weil der durch die Drehung des Rades in den Spalt mitgerissene Dampf der Umgebung der Undichtheit entgegenwirkt. Bei der vordersten Düse ist es dagegen umgekehrt, weshalb bei ihr die Undichtheit grösser wird.
Wenn, wie es meistens der Fall ist, die Cutis-Stufe als erste Turbinenstufe verwendet wird, wird fast immer eine Düsenregelungseinrichtung vorgesehen sein, so dass bei veränderten Betriebsverhältnissen eine verschiedene Anzahl von Düsen offen sein wird. Als erste der vom Regler zu öffnenden Düsen kann entweder die in der Drehrichtung vorderste oder hinterste Düse bestimmt werden ; eine Vorrichtung zum Abdichten in der Umfangsrichtung kann aber nur bei einer solchen Düse angebracht werden, die ständig vom Dampf durchströmt wird und sich an einem Ende des Düsenabschnittes befindet, also bei der vom Regler zuerst geöffneten Düse.
Gemäss der Erfindung ist die vom Regler zuerst geöffnete Düse die in der Drehrichtung vorderste und ist für derartige Entspannungsverhältnisse ausgeführt, dass der Dampf in ihr ganz oder fast ganz auf den Gegendruck der Stufe entspannt wird. Die vorderste Düse wird deswegen gewählt, weil bei ihr die Undichtheit grösser als bei der hintersten Düse ist. Wenn der Dampf in der vordersten Düse ganz oder fast ganz auf den Druck der Umgebung entspannt ist, liegt für ihn keine Veranlassung vor, teilweise in den Spalt abzuströmen, er fliesst also vollständig durch die Beschaufelung hindurch und verhindert auch eine Undichtheit der darauffolgenden Düsen in der Umfangsrichtung.
Gemäss der Erfindung erreicht man dies dadurch, dass man die radiale Endhöhe der Düsen verringert, so dass ihr Dampf ohne Stauung durch die von ihm beaufschlagten Schaufeln strömen kann. Allerdings wird der Wirkungsgrad dieses Dampfes gegenüber dem aus den anderen Düsen ausströmenden Dampf verringert. Gemäss der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch verkleinert, dass man den Austrittsquerschnitt der vordersten Düsen kleiner als den der darauffolgenden Düsen macht. Es empfiehlt sich dabei, den Querschnitt so zu wählen, dass der Dampf der vordersten Düse höchstens zwei Schaufelkanäle gleichzeitig beaufschlagen kann. Man erreicht dies dadurch, dass man die lichte Austrittsbreite der Düse in der Umfangsrichtung höchstens gleich der Schaufelteilung macht.
Meistens wird der aus der vordersten Düse ausströmende Dampf wegen der stärkeren Ent-
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spannung von der Richtung der Düsenachse abgelenkt werden ; es empfiehlt-sich deshalb, dieser Düse einen kleineren Winkel als den übrigen zu geben, um wieder einen nahezu stoss- freien Eintritt zu erhalten. In gewissen Fällen ist dies jedoch nicht nötig, insbesondere dann, wenn auch bei abgelenktem Dampfstrahl infolge der höheren Ausflussgeschwindigkeit ein nahe- zu stossfreier Eintritt stattfindet. Es ist aber in diesem Falle die Wandstärke zwischen der vordersten und der zweiten Düse so stark zu wählen, dass sich die Ausflussstrahlen der beiden
Düsen erst in unmittelbarer Nähe der Schaufeleintrittskante treffen, damit ein störender Einfluss der beiden Strahlen aufeinander vermieden wird.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass an der vordersten Spitze des Düsen- abschnittes, wo die Undichtheit bei Spaltüberdruck am grössten wäre, fast kein arbeitsloses
Abströmen von Dampf in den Spalt stattfindet und dass die Aufrechterhaltung des Spaltüber- druckes bei richtig gewählten Schaufelabmessungen dadurch gewährleistet ist.
In der Zeichnung stellt Fig. 1 eine Vorderansicht auf die Austrittsöffnungen der Düsen dar, während Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 1 darstellt, wobei die erste
Schaufelreihe 5 des Laufrades ebenfalls angedeutet ist. Die vorderste Düse ist mit 1 und die nachfolgende mit 2, 3, 4 bezeichnet. Es ist deutlich zu erkennen, wie der Austrittsquerschnitt der vordersten Düse 1 kleiner gemacht worden ist als der der anderen Düsen. Auch ist der
Winkel al dieser Düse kleiner als der Winkel a2 der übrigen Düsen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Dampfturbinenstufe mit Geschwindigkeitsabstufung und leichter Überdruckwirkung in den Schaufelkanälen, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Regler zuerst geöffnete Düse für derartige Entspannungsverhältnisse ausgeführt ist, dass der Dampf in ihr ganz oder fast ganz auf den Gegendruck der Stufe entspannt wird.
EMI2.1
zuerst geöffnete Düse die in der Drehrichtung vorderste (1) ist.