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Turbine für elastische Treibmittel.
Vorliegende Erfindung betrifft eine Turbine für elastische Treibmittel mit einem Schaufelsystem für radiale Strömungsrichtung und besteht darin, dass ausser einer in radialer Richtung wirkenden Dichtung noch eine solche für den axialen Strom vorgesehen ist, wobei zwischen beiden Dichtungen ein Kanal angeordnet ist, durch den Dampf zum Rotor geführt oder aus diesem abgezogen werden kann.
Die Zeichnung veranschaulicht den Erfindungsgegenstand. Fig. 1 zeigt einen Teil der Turbine mit entgegengesetzt rotierenden Schaufelsystem im Schnitt. Fig. 2 stellt eine Einzelheit im Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1 dar ; Fig. 3 zeigt eine weitere Einzelheit in Ansicht und Fig. 4 zeigt die Dampfkästen im Schnitt.
Der innere Teil 5 eines der Rotoren befindet sich an einem Wellenstummel 6, der wieder mit einer der nicht dargestellten Hauptwellen verbunden ist. Mit dem inneren Teil ist ein Zwischenteil 7 des Rotors mit Hilfe eines Expansionsringes 8 verbunden. Der äussere Teil 9 des Rotors ist mit dem Zwischenteil 7 gleichfalls mit Hilfe eines Expansionsringes 10 verbunden. Die rechte Seite der Maschine ist eine Wiederholung der linken Site und ist de3halb nicht dargestellt.
Mit dem inne ? en Teil, dem Zwischenteil und dem äusseren Teil des Rotors sind konzentrische Schaufelringe 11 verbunden, deren jeder mit einem Expansionsring 12 am Rotor befestigt ist. Zwischen den Schaufel'-ingen H sind die konzentrische SehaufeMnge. M angeordnet, die in gleicher Weise von den rechter Hand angeordneten Rotorteilen getragen werden. Der äussere Teil 9 des Rotors ist mit Schaufeln 15 versehen, durch welche Niedfdru. ekdampf in axialer Richtung strömt. Feststehende Düsen 16 erhalten Dampf von den Schaufekringen 11 und 14 und führen ihn den axialen Schaufelsystemen zu, von welchen bloss eines dargastellt ist. Die Däsen sind an Ringen 17 und 18 befestigt, die von einem ringförmigen Teil 19 und Diagonalstützen 20 getragen werden.
Der rinförmige Teil 19 ist an einer ringförmigen Rippe 21
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oder mehrere Bolzen 23 vorgesehen sind.
Da die Rotoren bei einer solchen Turbine Axialdrücken ausgesetzt sind, die vom Durchgang des Dampfes durch dieselben herrühren, ist auf jeder Seite der Maschine ein den Druck aufnehmendes und
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von Scheiben 24, 25, von welchen die Scheibe 24 rotiert, während die Scheibe 25 feststehend angeordnet ist. Zur Verminderung des Dampf Verlustes zwischen den Scheiben, sind die einander gegenüberliegenden Flächen derselben mit einer Labyrinthdichtung 26 von geeigneter Konstruktion versehen, die im vorliegenden Falle aus abwechselnd angeordneten Vorsprüngen und Nuten besteht.
Durch diese Dichtung strömt Frischdampf radial von der Mitte gegen aussen und da der Druck desselben von Punkt zu Punkt dem Wesen nach mit dem Drucke des in radialer Richtung an entsprechenden Stellen durch die Schaufeln strömenden Dampfes entspricht, wird die axiale Lage des Rotors aufrecht erhalten.
Ein Dampfkasten 27 hat eine innere Ringkammer 28, welcher der Frischdampf durch Dampf- zuleitungsrohre 29 zuströmt und eine äussere Ringkammer 30, der gleichfalls Frischdampf zugeführt wird, u. zw. bei hoher Belastung oder bei Überbelastung mit Hilfe eines Überdruckventils 30a" welches in strichlierten Linien angedeutet ist. Der Kasten ruht auf einer Platte 31, die an der Innenseite des Turbinengehäuses in geeigneter Weise befestigt ist. Zwischen der Platte und dem Dampfkasten befindet sich ein Expansionsring 32, der so wie die übrigen Expansionsringe zur Ausgleichung der ungleich wirkenden Kräfte dient, die von den Temperaturänderungen herrühren.
Die Scheibe 25 zur Aufnahme und zum
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Ausgleichen des Druckes befindet sich am feststehenden Dampfkasten und ist mit diesem mittels zweier konzentrisch angeordneter Expansionsringe 33 verbunden, die, abgesehen davon, dass sie als Tragorgane dienen, gleichzeitig eine dampfdichte Verbindung bilden, um das Entströmen von Dampf aus dem Kasten zu verhindern. Der Dampf strömt aus der Ringkammer 28 den inneren Schaufeln nächst der Achse der Maschine zu, u. zw. in der durch Pfeile 34 angedeuteten Art.
Aus der bei Überdruck wirksamen Ringkammer 30 fliesst der Dampf durch eine Reihe von in gleichen Abständen befindlichen, in axialer Richtung sieh erstreckenden Kanälen 35, 36 und 37 dei Scheiben 24, 25 und des inneren Teiles 5 des Rotors zu einer mittleren Druekregion des Schaufelsystems.
Zur Entnahme von Dampf aus der Turbine für Heizzwecke oder zur Anwendung von Niederdruckdampf zur Arbeitsleistung in der Turbine ist ein Hilfsdampfkasten 40 vorgesehen, der in beliebiger Weise angeordnet sein kann und sich vorteilhaft am Hauptdampfkasten befindet. Er kann mit demselben aus einem Stück bestehen oder mit ihm verschraubt sein, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Die Anordnung wird dem Wesen nach hauptsächlich durch die Beschaffenheit des Hauptdampfkastens bestimmt sein. Ist letzterer geschmiedet, so wird der Hilfsdampfkasten besonders hergestellt.
E'folgt die Herstellung im Guss, so werden beide Kästen in einem Stück gegossen. Am Hauptdampfkasten befindet sich ein Flansch 41, an dem der Hilfsdampfkasten mittels Schrauben 42 befestigt ist ; der erwähnte Flansch ist mit Löchern 43 versehen, die mit entsprechenden Löchern des Hilfsdampfkastens übereinstimmen, so dass Dampf durch dieselben in die Turbine eintreten oder aus ihr austreten kann. Am Flansch 41 ist mit Hilfe eines Expansionsringes 44 ein Ring 45 angeordnet, der einen Teil der axialen Dichtung bildet. Dieser Ring ist von einem den zweiten Teil der Dichtung bildenden Ring 46 umgeben, welcher am Zwischenteil des Rotors mit Hilfe eines Expansionsringes 47 befestigt ist.
Die einander gegenüberliegenden Flächen der beiden Teile sind abwechselnd mit Nuten oder Vorsprüngen oder andern geeigneten Mitteln z'M Verminderung von Dampfverlusten versehen, wobei zu bemerken ist, dass der Druck am linken Ende der Dichtung jenem im Auspuff entspricht, während der am entgegengesetzten Ende beträchtlich höher ist und dem Druck am Umfang der Drrck- und Ausgleichscheiben entspricht. Zwischen dem rechtseitigen Ende des Ringes 45 und der Scheiben 25 ist ein enger konischer Schlitz 48, durch den Dampf für Zwecke der Ableitung vom Rotor und vom Raum zwischen den Druckund Ausgleichsscheiben 24 und 25 entströmt.
Von einer mittleren Druckregion im Rotor fliesst Dampf seitlich durch die axialen Kanäle 49 im Zwischenteil 7 des Rotors, wie dies durch die kleineren Pfeile ersichtlich gemacht ist. Die Kanäle 49, die seitlich vom Hauptstrom des Dampfes abzweigen, sollen von solcher Anzahl sein, dass sie den Strom des Dampfes von der Region des mittleren Druckes zwischen den Teilen des Schaufelsystems ausgleichen.
Die Kanäle sind als in axialer Richtung sich erstreckend dargestellt, weil dies die einfachste Ausführungs- form ist ; sie können, wenn dies erwünscht ist, auch anders ausgebildet sein. Wenn Niederdruckdampf von einer äusseren Quelle zugeführt wird, so ist die Strömung des Dampfes selbstverständlich eine umgekehrte, jedoch erfolgt sie durch dieselben Kanäle.
Zwecks Ableitung von Dampf von der Turbine oder zwecks Zuleitung von Dampf zu derselben, ist der Hilfsdampfkasten an seiner oberen Seite mit einem Stutzen versehen, in dem ein Rohr 50 eingesetzt ist, welches sich in geeigneter Weise durch das Turbinengehäuse erstreckt. Wie dargestellt, sind für jede Seite der Maschine zwei Hilfsdampfkasten vorgesehen, wobei alle vier Rohre 50 aufweisen, von denen zwei dargestellt sind.
Bei der Betätigung als Extraktionsmaschine unter normaler Beaufschlagung tritt Dampf durch die zahlreichen Kanäle 49 in den ringförmigen Druck- und Ausgleichsraum 51, von dem er über den Umfang der Druck- und Ausgleichsscheiben in die Ringkammer 52 und dann durch die Löcher 43 in die Hilfsdampfkasten und Auslassrohre 50 gelangt. Der Dampf, welcher den Dichtungsraum zwischen den Scheiben verlässt, fliesst von beiden Quellen in die Ringkammer 52. Bei anderer als der normalen Belastung ist der Druck am Umfang der Scheiben in annähernd gleichem Masse anders als jener des Dampfes, der von den Kanälen 49 in den Zwischenteil 7 des Rotois strömt.
Bei der Betätigung als gemischte Drjckturbine strömt der zwischen den Scheiben austretende Dampf mit dem von aussen zuströmenden Dampf in den Druckraum 51 und dann durch die Kanäle 49 in das Schaufelsystem.
Es ist ersichtlich, dass durch Entnahme oder Zuführung von Dampf an beiden Seiten des Rotors in der gleichen Region der axiale Ausgleich des Rotors nicht gestört ist, was bei einer Turbine dieser Type, bei der die Teile des Schaufelsystems in entgegengesetzten Richtungen rotieren und die Spalten ausserordentlich eng sind, eine Tatsache von grösster Bedeutung ist.
Wie weiter oben ausgeführt, sind zwei Dichtungen vorgesehen, deren eine die Abdichtung des radialen Stromes bewirkt, während die andere den axialen Strom abdichtet. Diese Anordnung ist deshalb notwendig, weil kein genügender Ausgleichsdruck erzielbar ist, wenn der Dampf die Möglichkeit hat, bis zum Auspuffdruck der Turbine am Aussendurchmesser der Ausgleichsscheiben zu expandieren. Ein ausreichender Ausgleichsdiuck kann erzielt werden, wenn der Durchmesser der radialen Dichtung grösser gemacht würde.
Dies ist aber nicht möglich, weil die Bohrung des umgebenden Rades nicht erweitert werden kann mit Rücksicht auf die hohen Spannungen, die in der Nabe herrschen. Dadurch aber,
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dass die axiale Dichtung in Serie mit der radialen Dichtung angeordnet ist, ist es möglich, die notwendige Steigerung des Druckes am Aussendurchmesser der Ausgleichsseheiben und der radialen Dichtung zu erzielen. Das Vorhandensein der zwei Dichtungen gestattet die Anordnung eines Dampfkanales zwischen diesen und den Kanälen 49 des Rotors sowie den Kammern 51 und 52 und dem Hilfsdampfkasten, wodurch Dampf von der Turbine abgeleitet oder derselben zugeführt werden kann, ohne den Bau der Turbine wesentlich zu beeinflussen.
Die Erfindung beschränkt sich nicht bloss auf entgegengesetzt rotierende Schaufelsysteme, sondern kann auch bei Turbinen inAnwendung kommen, die nur ein rotierendes Schaufelsystem haben, während das zweite Schaufelsystem feststehend ist. Nichstdestoweniger ist das System mit doppelter Umdrehung vorteilhafter, weil es eine höhere Leistung ermöglicht.