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Auspuffgehäuse für axial beaufschlagte Dampfturbinen.
Bei axial beaufschlagten Dampfturbinen ist es bekannt, an das letzte Laufrad im Eintritt in das Auspuffgehäuse einen durch Ringwände unterteilten Diffusor anzuschliessen oder einen Leitschaufelkranz, der den austretenden Dampf in zwei gegenläufige Teilströme zerlegt, in denen er durch das Auspuffgehäuse aus der axialen Richtung in der Richtung des Auspuffes zur Auspuffmündung strömt.
Demgegenüber betrifft die Erfindung eine solche Ausbildung des Auspuffgehäuses axial beaufschlagter Dampfturbinen. durch welche der gesamte, aus dem letzten Laufkran oder auch einer Mehrzahl von Laufkränzen austretende Dampf im Auspuffgehäuse in eine Mehrzahl von Teilströmen durch Leitwände unterteilt wird, die so gestaltet sind, dass der Dampf unter Vermeidung von Wirbelbildung gleichmässig über die gesamte zu bespülende Kondensatorfläehe in Richtung des Auspuffes dem Kondensator bzw. den Kondensatoren zugeführt wird.
Zu diesem Zwecke bilden die Umschliessungswände des Gehäuses in Verbindung mit den inneren Führungswänden Kanäle, in denen der Dampf zunächst aus der axialen
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in der Richtung des Auspuffes zur Auspuffmündung und über die an diese anschliessende, quer zur Achsrichtung der Turbine liegende gesamte Eintrittsöffnung des Kondensators geführt wird. Hiedurch wird bei einem Oberflächenkondensator beispielsweise der Dampf über den grössten Teil, bei einzelnen Ausfiihrungsformen sogar über den gesamten Umfang des Rohrbündels verteilt, während im Falle eines Strahlkondensators in demselben Sinne der Dampf gleichmässig über die Gesamtzahl der benutzten Strahldüsen verteilt wird. Auf diese Weise wird ein grosse Kondensationsfläche in grösstmöglichem Grade ausgenutzt.
Ein weiterer Vorteil des so unterteilten Auspuffgehäuses liegt in der Vergrösserung der Festigkeit und Starrheit des Auspuffgehäuses, so dass es möglich wird, die Turbine nur von beiden Enden
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erachtet, die Turbinen nicht nur von den Enden, sondern teilweise auch von beiden Seiten zu stützen, was die Benutzung einer auf Trägern zwischen den beiden Hauptfundamentblöcken gelagerten Grundplatte erfordert. Demgegenüber braucht die Turbine mit einem Auspuffgehäuse nach der Erfindung nur mittels für die Enden des Auspuffgehäuses vorgesehener Fussplatten auf Fundamenten gelagert zu sein. In einzelnen Fällen kann auch der Kondensator dann unmittelbar ohne weitere Stützen an der Turbinenauspuffmündung angehängt werden.
Die inneren Führungswände im Auspuffgehäuse bilden sonach gleichzeitig das Mittel. den gesamten Abdampi unter Vermeidung von Wirbejbudung bis zur Auspuffmündung über die gesamte Eintrittsöffnung des Kondensators verteilt zu führen und das Auspuffgehäuse selbst wesentlich zu versteifen.
Die Zeichnungen zeigen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht, Fig. 2 eine Endansicht, mit der Hälfte im Schnitt nach der Linie in-il der Fig. 1 von rechts gesehen. Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Turbine und ihren Kondensator gemäss der Erfindung. Eine weitere Ausführungsform zeigen Fig. 4-7. Fig. 4 ist ein mittlerer Längsschnitt durch den Turbinenzylinder, Fig. 5 ein Querschnitt, links nach der Linie V-V der Fig. 4. rechts nach der Linie VI-VI der Fig. 4 von links nach rechts gesehen. Fig. 6 ist eine halbe Draufsicht der unteren Hälfte der Turbine und Fig. 7 ein Querschnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6.
Eine weitere Aus- führungsform für eine doppelseitige Turbine zeigen die Fig. 8 und 9. Diese Ausführungsform ist ähnlich der der Fig. 1. Der Querschnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 8 entspricht der linken Hälfte des Querschnittes der Fig. 2 und ist deshalb nicht wiederholt. Die Fig. 10, 11 und 12 sind Darstellungen
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entsprechend den Fig. 1, 2 und 3, indessen die Erfindung in Anwendung auf eine Vielfachauspuffturbine zeigend, d. h. eine solche, bei welcher der Dampf in das Auspuffgehäuse durch eine Mehrzahl von Lauf- schaufelkränze gelangt. Der linksseitige Schnitt der Fig. 11 geht nach der Linie XI-XI der Fig. 10 und ist von rechts gesehen.
Fig. 13 ist ein senkrechter Längsschnitt und Fig. 14 eine Draufsicht auf die
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der Fig. 13 und 14. Eine weitere Ausführungsform zeigen die Fig. 16-19. Fig. 16 ist ein senkrechter Längsschnitt, Fig. 17 auf der linken Seite ein Halbschnitt nach der Linie XVI-XVI und auf der rechten Seite ein Halbschnitt nach der Linie XVII-XVII der Fig. 16. Fig. 18 ist eine Halbdraufsicht und Fig. 19 ein Schnitt nach der Linie XIX-XIX der Fig. 16. Die Fig. 20-27 zeigen schematisch weitere abgeänderte Ausführungsformen.
In den Fig. 1, 2 und 3, welche eine axiale beaufschlagte Turbine der üblichen Bauart zeigen, geht der Dampf in den Kondensator aus einem einzigen Lauflad. 1 ist der Turbinenzylinder..'-* die Turbinen-
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dament 5 befestigt sind. Der Auslass des Auspuffgehäuses 6 ist unmittelbar an den Kondensator 7 angeschlossen, der in diesem Falle als Oberflächenkondensator gedacht ist. Der einzige Laufschaufelkranz S der letzten Niederdruckstufe, durch welchen der Dampf die Turbine verlässt, ist an einem Rade 9 auf der Welle J befestigt.
Bei dieser Ausführungsform wird die Führung, welche die Richtung des Dampfstromes aus der axialen in eine wesentlich radiale ändert, durch einen Teil 10 der Rückwand des Auspuffgehäuses gebildet, welcher aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist und so gekrümmt ist. dass er die Form eines
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unmittelbar oder mittels Grundplatten auf den Fundamenten 5. Die Fussstützen 1, 3 und 14 werden vorteilhaft durch Querversteifungsrippen 15 (punktiert) verstärkt, die, wie ersichtlich, als Fortsetzungen der Führungswände 11 ausgebildet sind.
In vielen Fällen wird ein solches Auspuffgehäuse genügend starr und kräftig sein. um die Aufhängung des Kondensators 7 unmittelbar am Auslasse des Turbinenauspuffes zu gestatten, ohne jede weitere Stütze, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. In manchen Fällen kann es indessen zweckmässig sein, in bekannter Weise eine zusätzliche federnde Stütze für den Kondensator vorzusehen.
Die Fig. 4-7 zeigen eine abgeänderte Ausführung, bei welcher die axiale Länge des Auspuffgehäuses parallel zur Turbinenwelle vergrössert und seine Breite verringert ist. Auch ist die Form des Auspuffgehäuses gegenüber der der Fig. 1-3 etwas abgeändert. Wie aus der linken Seite der Fig. 5 ersichtlich ist, nimmt die Breite des Auspuffgehäuses nach der Auslassmündung zu. so dass die Bahnen für den Dampfstrom durch die äusseren Kanäle, die durch die Wandungen-M gebildet werden, leichter hergestellt werden können und der Querschnitt der Kanäle in Richtung des Dampfstromes sich erweitert.
Die Fussstützen. H und 14 weichen in der Form etwas von denen der Fig. 1-3 ab und sind auch vergrössert. Bei dieser Ausführungsform dient die Fusss-ütze. M gleichzeitig zum Tragen des Wellenlagers am Auspuffende. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, hat die untere Hälfte des Auspuffgehäuses und der Fussstiitze
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grössten ist. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, sind die Aussenteile der unteren Hälfte des Auspuffgehäuses aus getrennten Stücken hergestellt.
Dies ist vorteilhaft, weil dadurch die Grösse der Gussstücke in günstigen Grenzen gehalten und weil das Metall für diese Teile besonders ausgewählt werden kann und die Gussstücke
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gehäuses sowohl als auch des Kondensators ergibt. indem bei dieser Ausführungsform die Fussstütze nicht bis unter das Hoehdruckende des Turbinenzylinders verlängert ist.
Die Fig. 8 und 9 zeigen das Ausführungsbeispiel einer doppelseitigen Dampfturbine, bei der der Dampf, der aus den beiden Laufrädern nach der Mitte der Turbine austritt. in entgegengesetzten Richtungen strömt. In diesem Falle dient eine Führungswand 16 dazu. die Richtung des Dampfstromes aus den Laufrädern 8 und 8 n aus der axialen Richtung in die radiale zu überführen. Im übrigen ist die Bauart dieselbe wie bei Fig. 1-3 und ist ohne weitere Beschreibung verständlich.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft in Anwendung bei Mehrfachauspuffturbinen, d. h. bei
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zahl von Laufkränzen in das Auspuffgehäuse gelangt. Ein Ausführungsbeispiel der Anwendung auf solche Turbinen ist in den Fig. 10. 11 und 12 gezeigt. Bei Fig. 10 fliesst der Dampf in den Auspuff aus der. Gesamt fläche des Laufrades 8 und aus den oberen Teilkränzen 8b, 8c und 8d der vorhergehenden Laufräder, deren Laufkränze in mehrere konzentrische Teilkränze unterteilt sind. Die gekrümmte Führung, welche die Dampfrichtung hinter dem letzten Laufrad 8 ändert. wird wie bei Fig. l und 4 durch einen Teil 10 der Rückwand des Auspuffgehäuses. 3 der Turbine gebildet.
Die gekrümmten Führungen zur Richtungs- änderung des Dampfes aus den vorhergehenden Laufradkränzen ?, c und 8d werden teils durch die
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Führungswänden 11 in Stellung gehalten werden und teils werden sie gebildet aus gekrümmten Führungen 23,24 und 25, welche gleichfalls durch die Führungswände 11 in Stellung gehalten werden. Die Führungen 23,24 und 25 haben die dargestellte Krümmung, so dass sich wieder die Form von Schallbechern bei einer Trompete ergibt.
Bei dieser Ausführungsform wird der aus den Laufrädern 8 austretende Dampf durch den gekrümmten Teil 10 der Rückwand des Auspuffgehäuses in ähnlicher Weise wie bei Fig. 1-7 in die radiale Rich- tung abgelenkt, und das gleiche geschieht mit dem Dampf aus den vorhergehenden Teilkränzen durch die gekrümmten Führungen 17, 2.) bzw. 18. : 24 und 19, 25. Der gesamte austretende Dampf wird dem Umfange nach wiederum in Segmente durch die Führungswände 11 unterteilt und bis zur Mündung des Auspuffgehäuses in den Kondensator geführt, wo dann der gesamte Dampf die gleiche Strömungsrichtung hat.
Die Fig. 13,14 und 15 zeigen in grösserem Massstab eine etwas abgeänderte Ausführungsform des Gehäuses für eine solche Turbine mit mehrfachem Auspuff. In Fig. 13 und 14 ist nur der Turbinenzylinder und das Auspuffgehäuse dargestellt, während der Läufer mit den Laufkränzen und den Zwisehenscheiben mit den Leitkränzen fortgelassen ist. Wie bei dem Beispiel der Fig. 10, 11 und 12 gelangt der Dampf aus vier getrennten Laufkränzen in den Auspuff. Die gekrümmten Führungen 23 und 25 der Fig. 10 sind indessen fortgelassen und nur die mittlere Führung 24 ist beibehalten. Gegebenenfalls könnte auch diese fortfallen.
Das Auspuffgehäuse nimmt wie bei den Fig. 4-7 in der Breite nach der Auspuffmündung wieder hin zu und ausserdem nimmt es auch in der Länge nach der Auspuffmündung zu, wodurch die Breite des Gehäuses weiter verringert werden kann, während gleichzeitig genügende Durchgangsquerschnitte für den Dampf nach dem Kondensator zunehmend geschaffen werden.
Die untere Hälfte des Auspuffgehäuses ist aus Fabrikationsrücksichten, wie dargestellt, dreiteilig ausgeführt : ein mittlerer Teil 27 und zwei Aussenteile 28 und 29, wie bei den Fig. 4-7. Die gekrümmte Führung 27 ist ein gewisses Stück längs der durch das Auspuffgehäuse gebildeten Kanäle ausgedehnt, während die Aussenwände 11 und zusätzliche Versteifungsrippen 30 in den äusseren Endteilen 28 und 29 des Gehäuses vorgesehen sind. Ähnlich wie bei den Fig. 4-7 bilden die Fussstützen 14 die nötige Lagerung für das Lager am Auspuffende der Turbine. Die Fussstützen 1@ 3 sind mit den unteren Teilen des Turbinenzylinders, wie aus Fig. 13 und 14 hervorgeht, aus einem Stück gebildet.
Diese Fussstützen 1.) sind indessen nicht mit irgendeinem Teile des Turbinenzylinders verbunden, welcher hohen Temperaturen ausgesetzt ist, um eine übermässige Ausdehnung dieser Fussstützen zu verhüten. welche den Zylinder gegen die Turbinenwelle verzerren könnte. Der Überhangteil des Hochdruckendes des Zylinders ist mit der Tragstütze durch eine Verlängerung der unteren Hälfte des Zylinders verbunden, um eine Zentrierung dieses überhängenden Zylinderteiles mit der Turbinenwelle zu sichern.
Die Kanäle, welche den in Segmente unterteilten Dampf aus den Laufschaufeln in den Auspuffauslass bzw. den Kondensator führen, können nach verschiedenen Gesichtspunkten angeordnet sein.
So ist es wünschenswert, wie schon hervorgehoben, die Auspuffmündung der Turbine so anzuordnen,
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wodurch die Breite der Auspuffmündung verringert und der ganze Auspuff gedrängter wird. Bei einer Turbine mit drei oder vier getrennten Auspuffkränzen können die den Dampf aus dem letzten Schaufelrad führenden Kanäle so angeordnet sein, dass sie, wo sie die Auspuffmündung erreichen, mehr oder weniger zentral am hinteren Ende des Auspuffes liegen, während die Kanäle, welche den Dampf aus den vorletzten bzw. aus den vorhergehenden Schaufelkränzen führen, an der Auspuffmündung in verschiedener Weise, sei es an beiden Seiten der erstgenannten Kanäle, sei es vor ihnen, liegen können.
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Dampf aus den vorhergehenden Laufkränzen durch ein gemäss der vorliegenden Erfindung ausgeführtes Auspuffgehäuse abgeleitet wird.
Eine Mehrfachauspuffturbine mit einer solchen Vereinigung zweier Auspuffgehäuse ist in den Fig. 16-19 dargestellt. Bei dieser Ausführung wird der Dampf aus der oberen Hälfte des Endlaufrades 8 durch die Kanäle 31 und der Dampf aus der unteren Hälfte dieses Laufrades durch die Kanäle 32 abgeleitet, indem dieser Dampf durch eine Zwischenwand 33 bekannter Form in zwei Hälften geteilt wird. Die Kanäle 31 und 32, welche den Dampf aus der oberen und aus der unteren Hälfte des letzten Laufrades 8 führen, werden durch die Rückwand des Auspuffgehäuses, die Zwischenwand 33, die gekrümmte Führung 23 und eine zusätzliche Zwischenwand 34 gebildet, welche letztere die Fortsetzung der einen Führungswand 11 ist und die Endwand der Kanäle 31 und 32 bildet.
Der die anderen Teilkränze 8b, 8c und 8d verlassende Dampf wird durch die Führungen 17, 18,
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die Fig. 10-12 beschrieben worden ist. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Zahl der Führungswände 11 bei der Ausführungsform nach den Fig. 16-19 verringert. Der Dampf aus den unteren Teilen der Teilkränze 8b, te und 8d geht durch die Kanäle 35, 36 und 37, während der Dampf aus den oberen Teilen dieser Laufkränze durch die Kanäle 38 geht und der Dampf aus den übrigen Teilen dieser Laufkränze durch die Kanäle 39 in den Auspuff gelangt. Da die Fig. 18 nur eine halbe Draufsicht und die
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dann der Fall, wenn für das letzte Laufrad ein Auspuff benutzt wird, wie er bisher üblich ist.
In einzelnen Fällen können, wie schon bemerkt, die Führungswände H verkürzt werden, u. zw. um die Teile, die dann nicht mehr nötig sind, wenn benachbarte Teile des Dampfes bereits die gleichen Strömungsrichtungen haben. Anderseits können behufs Verstärkung des Auspuffgehäuses und Vereinfachung der Turbinenlagerung nach der Richtung, dass der Kondensator unmittelbar an das Gehäuse gehängt wird, zusätzliche Versteigungsrippen angewendet werden, wie beispielsweise die Rippen 30 (Fig. 14, 15 und 19). Hiebei muss nur darauf geachtet werden, dass diese Rippen so geformt und angeordnet sind, dass sie den freien Dampfstrom nicht stören.
Damit das Auspuffgehäuse nahe seiner Auslassmündung die grösstmögliche Stärke und Starrheit hat, sind die verschiedenen Kanäle vorteilhaft gegenseitig so angeordnet, dass die die verschiedenen Kanäle bildenden Wände nach Möglichkeit die einen die Verlängerung der anderen bilden. Wo die Turbine an ihren Enden nur durch das Auspuffgehäuse gestützt ist, sollen die Führungswände zur Abführung der segmentförmigen Teile des Dampfes die einen die Verlängerungen der anderen sein. In einzelnen Fällen kann es erwünscht sein, die Turbine durch Fussstützen nur an den Seiten abzustützen oder sowohl an den Seiten als auch an den Enden des Auspuffgehäuses. In solchen Fällen erhält das Auspuffgehäuse die nötige Stärke durch Anordnung zusätzlicher Versteifungsrippen, wie beispielsweise der Rippen 30.
In einzelnen Fällen kann der erwünschte Zusammenhang der Führungswände dadurch gesichert werden, dass Form und Anordnung der verschiedenen Kanäle nach der Auspuffmündung zu abgeändert werden.
Die Fig. 20-24 zeigen schematisch andere anwendbare Ausführungsformen der Erfindung. Bei Fig. 20 wird der Dampf aus dem letzten Laufrad der Turbine in zwei Kondensatoren über-
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Diese Anordnung eignet sich besonders vorteilhaft für Turbinen von grosser Leistung, wobei ausserdem die Kondensatoren besonders günstig für die Instandhaltung oder Prüfung angeordnet sind.
Fig. 21 zeigt eine ähnliche Anordnung, bei der indessen die beiden Kondensatoren wagerecht liegen.
Fig. 22 zeigt eine etwas abgeänderte Anordnung mit senkrecht stehenden Kondensatoren.
Fig. 23 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher zwei getrennte Kondensatoren benutzt werden, deren Achsen indessen mit der Turbinenaehse parallel sind, während Fig. 24 eine ähnliehe Anoidnung aber mit nur einem Kondensator zeigt. Die beiden letzten Ausführungen sind solche, dass der aus der Turbine tretende Dampf nahezu dem gesamten Umfang des Rohrbündels dei Kondensatoren zugeführt wird.
Wo der Dampf, wie bei den Fig. 21-23, zwei Kondensatoren zugeführt wird, sind Kanäle 40 vorgesehen, welche zulassen, dass der Dampf in bekannter Weise dem einen oder dem anderen Kondensator zuströmt, um entweder ein gleichmässiges Vakuum zu sichern oder aber ein Abschalten des einen Kondensators für Reinigung oder Ausbesserung zu ermöglichen. Solche Verbindungskanäle sind auch bei der Anwendung nur eines Kondensators vorgesehen, um im Falle, dass die Turbine aus irgendeinem Grunde ohne Kondensator arbeiten soll, die segmentförmigen Dampfströme durch ein Behelfsventil in die Aussenluft auspuffen zu lassen. In der Regel genügt der freie Raum zwischen der Auspuffmündung und den Kondensatorrohren zu diesem Zweck.
Eine weitere Ausführungsform ist schematisch in den Fig. 25-27 dargestellt. Hiebei ist Fig. 26
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Wie ersichtlich, sind bei dieser Ausführungsform die Dampfführungskanäle, welche durch die Aussenwand und die Zwischenwände gebildet werden, auf dem grössten Teil ihrer Länge in Evolventenform gekrümmt, während die Endwandungen des Auspuffgehäuses von der Mitte nach aussen auseinandergehen, um auf diese Weise die Kanäle für die segmentförmigen Dampfströme in einfachster Weise nach der Auspuffmündung in den Kondensator im Querschnitt zu vergrössern.
In der Fig. 27 hat das Auspuffgehäuse eine konische Form, was für einzelne Fälle als vorteilhaft gefunden wurde.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Auspuffgehäuse für axial beaufschlagte Dampfturbinen mit Leitflächen zur Ablenkung des Dampfes aus der axialen in eine radiale Richtung nach auswärts, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse und die Leitflächen so geformt sind, dass sie den Abdampf in den quer zur Turbinenachse gestellten Kondensator über dessen gesamte Eintrittsöffnung führen.