<Desc/Clms Page number 1>
Umsteuerbare Turbine.
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
Die beweglichen Räder werden vollständig von einem ortsfesten Gehäuse 21 eingeschlossen. Dieses besitzt eine Dampfzuleitung-28 und einen Dampfaustritt 29. Die Nabe 20 des Aussenrades besitzt gegen- über dem Dampfeintritt 28 eine Reihe kreisförmig angeordneter Öffnungen 30, deren Gesamtdurehtrittsquerschnitt in geeignetem Verhältnis zu dem Durchtrittoquerschnitt der Leitung 28 und der Arbeitsgeschwindigkeit der Turbine steht. Die Zudampfleituig 28 steht durch die Öffnungen 30 mit der Hochdruckkammer 31 in Verbindung, von wo aus der Dampf in radialer Richtung durch eine ringförmige Öffnung 32 derart verteilt wird, dass er auf die Schaufeln 33 und 34 einwirkt, welche abwechselnd auf dem beweglichen Innen-und Aussenrad 12 und 17 angeordnet sind.
Die Strömung des Dampfes erfolgt von der Hochdruckkammer 31 aus in radialer Richtung, während die resultierende Expansionskraft auf die beiden Schaufelserien 33 und 34 in tangentialer Richtung wirkt, woraus sich ergibt, dass die
EMI2.1
und 18 in die Niederdruckkammer 36, von wo der Dampf von neuem in radialer Richtung nach aussen strömt, um auf die umgekehrt angeordneten Schaufelserien 87 und 88 zu wirken, die auf den Scheiben 13 und 19 des Niederdruckteiles angeordnet sind. Der Dampf folgt alsdann demselben Laufe wie vorbeschrieben, derart, dass seine Expansion in tangentialer Richtung wirkt, während er in radialer Richtung nach aussen strömt, um schliesslich in den Austrittsdom 29 auszutreten.
Eine der schwierigsten Aufgaben bei Ausführung von Dampfturbinen besteht darin, die freie Bewegung der beweglichen Räder zu sichern und hiebei gleichzeitig ein Entweichen des Dampen un demzufolge einen Energieverlust zu verhindern. Diese Aufgabe wird bei vorliegender Erfindung durch die Verwendung eines neuen Systems der Labyrinthdichtung gelöst, welches eines der wichtigsten Merkmale der Erfindung bildet.
Fig. 4 veranschaulicht eine Labyrinthdichtung, welche in gleicher Weise für den Hoch-wie auch für den Niederdruckteil verwendet werden kann. Dieselbe besitzt die ringförmigen Aussenseheiben 139 und 140 und eine ringförmige Zwischenscheibe 141. Die letztere ist auf die Reguliernabe 42 geschraubt, die ihrerseits auf die Nabe 20 des Rades 17 geschraubt ist. Die Scheiben 139 und 140 tragen auf eiger ihrer Flächen eine Reihe von mit Ausnahme des Unterschiedes in ihrem Durchmesser gleichen konzentischen Ringen 145. Die Zwischenscheibe 141 trägt demgegenüber auf ihren beiden gegenüberliegenden Flächen zwei Ringserien 146.
Die Ringe 145 und 146 sind auf ihrer Aussenfläche mit ringförmigen Rippen 147 versehen, die mit Bezug auf die Drehachse im senkrechten Winkel angeordnet sind und deren freie Aussenkanten auf derselben zylindrischen Fläche liegen.
Die Scheiben 139, 140 und 141 sind derart angeordnet, dass die Ringe 145 der Scheiben 139 und 140 mit den Ringen 146 der Mittelseheibe-Mjf abwechseln, und dass zwischen den freien Aussenkanten der Rippen 147 und der Innenfläche des benachbarten Aussenringes ein sehr geringes Spiel vorhanden ist.
Selbstverständlich ist jeder dieser Ringe derart ausgeführt,, dass er vollkommen zylindrisch und sym-
EMI2.2
der Reguliernabe 42 auf der Nabe 20 bewirkt werden. Die Aussenringe 146'der Zwischenscheibe 141 haben zwei oder mehr Rippen 147', deren Aussenkanten einen geringen Abstand von der benachbarten zylindrischen Innenfläche der Scheibe 139, 140 besitzen, während die inneren Ringe 145'der Scheiben 139 und 140 und die inneren Ränder dieser Scheiben eine Anzahl von Rippen 189 haben, deren Aussenkanten eine geringe Entfernung von der zylindrischen Aussenfläche der Nabe 151 der Zwischenscheibe 141 besitzen.
Die Nabe 42 besitzt an ihrem einem Ende radiale Löcher 40', so dass man die Stellung dieser Nabe vermittels eines geeigneten Schlüssels genau regeln'kann. Infolge dieser Anordnung muss der Dampf einen sehr langen schlangenförmigen Weg durchlaufen, so dass die Dampfverluste völlig vermieden werden, obgleich zwischen den mit Bezug aufeinander bewegten Teilen keine tatsächliche Berührung stattfindet.
Diese Anordnung gestattet ausserdem eine beliebige Vermehrung der Zahl der miteinander zur Herstellung der Labyrinthdichtung gekuppelten Scheiben, so dass es bei jedem beliebig hohen Druck stets möglich ist, das Entweichen des Dampfes vollständig zu verhindern. Zwar findet zwischen jedem Paare der Scheiben 189, 140 und 141 eine frei Drehung statt, aber der Dampf, der durch die Dichtung entweichen wollte, wird gezwungen, nicht nur durch eine Reihe von Berührungspunkten in jedem Seheibenpaar, sondern auch durch eine grosse Anzahl von Rippen hindurchzutreten. Ausserdem bildet auch die Kondensation des Dampfes in den Labyrinthdichtungen, ohne einen nennenswerten Widerstand gegen die Bewegung der Räder auszuüben, ein weiteres Hindernis gegen das Entweichen des Dampfes.
Die Scheiben 1 9 und 140, welche in das Gehäuse 27 geschraubt sind, sind natürlich fest. Die Scheibe 141,
EMI2.3
<Desc/Clms Page number 3>
der Scheiben 139, 140 und 141 vermeidet. Diese Einstellung kann in der Weise bewirkt und geregelt werden, dass man eine der Scheiben 139, 140 und 141 dreht. Auch bei der Abnutzung der Ringe oder Rippen der Scheiben können letztere in geeigneter Weise reguliert werden, so dass die Dampfdichte des Lagers unter allen Umständen gewährleistet ist.
Die vorliegende Dichtung macht praktisch jedes Entweichen des Dampfes und infolgedessen eine Verringerung der Leistung unmöglich, weil der Dampf gezwungen ist, den geschilderten schlangenförmigen Weg zu nehmen, u. zw. selbst dann, wenn die Berührung zwischen den verschiedenen Teilen nicht vollkommen ist. Ausserdem wird durch die Einfachheit der die Labyrinthdichtung bildenden Teile eine derartige Erleichterung und Präzision der Herstellung erzielt, dass dieselbe allen anderen bekannten Dichtungen überlegen ist. Die Ringe 145 und 146 und die Rippen 147 werden durch ein einziges geeignetes Werkzeug hergestellt, welches auf der gesamten Fläche der Scheiben gleichzeitig die Rillen zwischen zwei benachbarten Ringen mit absoluter Genauigkeit infolge der sehr einfachen Gestalt der Ringe herstellt.
Beispiele der Dichtung für den Hoch-und Niederdruckteil sind an verschiedenen Stellen der Fig. 1 gezeigt. Infolge dieser Dichtung ist es möglich, eine Turbine mit nicht zu sehr gedrängten Lagern ohne irgendeinen Verlust an Leistung herzustellen.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Scheiben 12 und 17 des Hochdruckteiles derart mit Bezug aufeinander angeordnet, dass die Expansionskraft bestrebt ist, die Scheiben in einer parallel zur Achse der Welle 10-verlaufenden Richtung zu trennen, und naturgemäss wird diese Kraft mit gleicher Intensität auch'in entgegengesetzter Richtung ausgeübt. Desgleichen strebt die Expansionskraft des Dampfes in dem Niederdruckteil danach, mit einer gleichen Intensität die Scheiben 13 und 19 in entgegengesetztem Sinne aber parallel zur Welle zu verschieben.
Im Zusammenhang hiermit ist besonders zu bemerken, dass der Durchmesser der Scheiben der Hoch-und Niederdruckteile entsprechend der Intensität der Expansionskraft des durch diese Teile oder Stufen strömenden Dampfes bemessen ist, d. h. dass der Durchmesser einer der Scheiben 12 oder 17 zu dem Durchmesser der entsprechenden Scheibe 13 - oder 19 in umgekehrtem Verhältnis des auf dieselben wirkenden Dampfdruckes steht. Dies trifft für die auf der Zeichnung dargestellte Turbine zu. Wenn es sich jedoch um eine symmetrische Turbine handelt, so sind diese Schwierigkeiten schon dadurch beseitigt, weil die Turbine durch ihre Konstruktion bereits ausbalanciert ist. Da die den Innenrotor bildenden Scheiben 12 und 13 fest miteinander gekuppelt sind,
EMI3.1
18 und 19, welche den äusseren Drehteil bilden.
Indem man den Durchmesser der Scheiben 13 und 19 in wesentlichem Masse über denjenigen der Scheiben 12 und 17 vergrössert, bewirkt der zwischen ihnen in der Längsrichtung wirkende Druck des Dampfes eine Ausbalancierung des Bestrebens des Hochdrucks des Dampfes, eine Längsbewegung der einen oder andern der Scheiben- ? y oder 12 zu verursachen.
Für die Hauptwelle 10 und die verschiedenen Naben können geeignete Lager jeder Konstruktion verwendet werden, jedoch muss in jedem Falle eine Labyrinthdichtung verwendet werden, wo eine Möglichkeit zu entweichen für den Dampf besteht.
In Fig. 1 bezeichnet 52 ein Doppelk. jgellager, dessen äusserer Ring an der Nabe 21 des äusseren
EMI3.2
fläche der Nabe 21.
Für die Kontrolle der absuluten oder relativen Drehung der beiden beweglichen Räder können geeignete Mittel verwendet werden, um die Richtung und das Geschwindigkeitsmass zu bestimmen. Der Kupplungsteil 15 ist vermittels des Teiles 55 an der Nabe 21 befestigt. Ein anderer Kupplungsteil- ist auf der getriebenen Welle 21'längsverschiebbar befestigt und kann derart verschoben werden, dass er den Teil 16'der Kupplung in Eingriff mit den Zähnen 16 am Kopfende der treibenden Welle oder aber die Zähne zain Eingriff mit den Zähnen 16,"der Kupplung 15 bringt.
Wenn die Kupplung zwischen den Teilen 15'und 55 erfolgt, so wird die Welle 21'in einem bestimmten Sinne gedreht, während wenn die Kupplung zwischen den Teilen 15'und 16 hergestellt wird, die Welle 21'sich in entgegengesetztem Sinne dreht.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine biegsame oder nachgiebige Verbindung zwischen den Scheiben 13 und 19 und den Schaufeln 37 und 38. Jeder Ring 156 ist mit einem Befestigungsfuss 157 versehen, weleher sich mit Vorsprüngen- gegen die'zugehörige Scheibe legt, so dass ein Zwischenraum 157-bleibt, in welchem sich ein Luftpolster bildet, welches als Wärmeisolator wirkt. Ferner besitzen die Ringe 156
EMI3.3
erforderliche Biegsamkeit oder Elastizität gibt. Auf der-andein Seite der Dampfkammer und parallel zu dem Ring 156 befindet sich der Ring 159 von gleichem Durohmesser wie der Ring 156.
Die Schaufeln 37 und 38 sind in kreisförmigen Reihen angeordnet und auf den Ringen 156 und 159 befestigt, indem sie mit ihren Enden in entsprechende Rillen oder Ausschnitte auf den inneren Flächen der Ringe 156 und 159 eingeführt und festgelötet werden. Die Ringe und die entsprechenden Befestigungsteile sind auf den Scheiben abwechselnd angeordnet, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die Befestigungsfüsse 157 sind mit
EMI3.4
gehen, die in spitzen Kanten endigen. In ähnlicher Weise sind die Ringe 159 mit Rippen 171 versehen, welche mit den Rippen ? 7C abwechseln. Diese konzentrischen Rippen bilden zwischen den auf den
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
geneigt sind.
Die Befestigung der Ringe 156 auf den Scheiben wird in der Weise bewirkt, dass man zwischen zwei benachbarte Rippen die Fusse 157, deren innerer und äusserer Rand unterschnitten ist. einführt, so dass sie sich zwischen den kreisförmigen Vorsprüngen 172 und 173 einpassen. Diese letzteren
EMI4.2
förmigen konzentrischen Nuten versieht, in welche die Befestigungsfüsse 157 mit unterschnittenen Seitenwänden, auf welche die ringförmigen VorsprÜnge umgebogen werden, eingepasst werden.
Um Verdrehungen des Ringes 156 in bezug auf seine zugehörige Scheibe zu verhindern, sind Kugel 173 vorgesehen, die man bei der Montage in zwischen der Scheibe und dem Ring vorgesehene' Löcher gleiten lässt. Für jeden Ring verwendet man eine Kugel ; die Kugeln sind zwischen der Scheibe und den Befestigungsfüssen derart angeordnet, dass die Kugeln der benachbarten Ringe abwechseln.
Die federnden Teile MS : welche die Ringe 156 mit den Befestigl1ngsfüssen 157 verbinden, bilden nicht nur eine feste Verbindung, sondern auch ein Organ, welches den Wirkungen der Ausdehnung dieser Teile während ihrer Erwärmung sowie der Zusammenziehung infolge eintretender Abkühlung folgen kann.
Aus dem vorstehenden ergibt sich, dass der Dampf oder ein anderes Treibmittel durch eine oder mehrere Einlassleitungen 28 eintreten kann, um seinen Druck in geeigneter Weise auf das Hochdruckrad wirken zu lassen. Der Volumenüberschuss des Treibmittels kann dann in das Aussen- oder Niederdruckrad geleitet werden und schliesslich durch den Dom 29 entweichen.
Infolge der beschriebenen Ausbildung und Betätigung der verschiedenen Teile bewirkt das auf der Welle 10 befestigte Rad die Drehung der Welle in dem einem Sinn ; infolge des auf dem einem Ende dieser Welle angeordneten Differentialgetriebes ist dieses Drehlad auch indirekt mit dem andern Drehrade durch die Nabe 20 verbunden. Hieraus folgt, dass die beiden Räder die Welle 10 in demselben Sinne drehen ; vermittels der am andein Ende der Welle angeordneten Kupplung kann die Drehung de getriebenen Welle 21 mit derselben Kraft in der einen oder andern Richtung bewirkt werden.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel besitzt die Turbine nur eine Hochdruck-und eine Niederdruckstufe. Selbstverständlich kann die Anzahl sowohl der Hochdruck-wie auch der Niederdruckstufen vergrössert werden, ohne deshalb aus dem Rahmen der vorliegenden Erfindung herauszutreten.
Beispielsweise können für hohe Leistungen bestimmte Turbinen zwei Hochdruckstufen besitzen, welche mit bezug auf die Vertikalachse der Maschine symmetrisch angeordnet sind, und zwei oder mehr Niederdruckstufen aufweisen, welche mit Bezug auf die senkrechte Achse der Maschine gleichfalls symmetrisch
EMI4.3
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Umsteuerbare Turbine der Radialtype, gekennzeichnet durch ein äusseres und ein inneies Rad, welche Schaufeln tragende Scheiben (17, 19 bzw. 12, 13) besitzen, die derart angeordnet sind, dass das Triebmittel in radialer Richtung durch jedes Paar zusammenwirkender Scheiben nach aussen fliesst.