CH169445A - Multi-casing steam turbine, the high-pressure part of which works on the shaft of the low-pressure part via a transmission gear. - Google Patents

Multi-casing steam turbine, the high-pressure part of which works on the shaft of the low-pressure part via a transmission gear.

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CH169445A
CH169445A CH169445DA CH169445A CH 169445 A CH169445 A CH 169445A CH 169445D A CH169445D A CH 169445DA CH 169445 A CH169445 A CH 169445A
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CH
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pressure part
pressure
turbine
radial
transmission gear
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Bollier Hans
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Bollier Hans
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/18Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines without stationary working-fluid guiding means
    • F01D1/22Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines without stationary working-fluid guiding means traversed by the working-fluid substantially radially

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

  

      Mehrgehäusige    Dampfturbine, deren Hochdruckteil über ein Übersetzungsgetriebe auf  die Welle des     Niederdruckteils    arbeitet.    Die Erfindung betrifft eine     mehrgehäu-          sige    Dampfturbine, deren Hochdruckteil über  ein Übersetzungsgetriebe auf die Welle des       Niederdruckteils    arbeitet. Derartige Ge  triebeturbinen sind vorwiegend für .die Ver  arbeitung hoher Anfangsdrücke geeignet, da  in solchen Fällen die Dampfvolumina auf der       13oehdruckseite    klein sind, was kleine Rad  durchmesser und hohe Umdrehungszahlen be  dingt, wenn die Schaufelabmessungen nicht  zu klein ausfallen sollen.

   Ein weiterer Grund  für die Wahl der eingangs erwähnten Bau  art war der, dass die teuren Baustoffe, die  beim Verarbeiten von hohen Temperaturen  zu verwenden sind, dann nur für .den Aufbau  des Hochdruckteils, der sogenannten Vor  schaltturbine, zu verwenden sind, nicht aber  auch für den     Niederdruckteil.     



  Bis jetzt sind solche     mehrgehäusige    Tur  binen mit     Übersetzungsgetriebe        zwischen     dem Hoch- und     Niederdruckteil    als     achsial     durchströmte Turbinen ausgebildet worden.  Im Gegensatz dazu ist der Hochdruckteil    nach vorliegender Erfindung mindestens zum  Teil als von innen nach aussen     durchströmte          Radialturbine    ausgebildet; der Niederdruck  teil ist dagegen in an sich bekannter Weise  ganz als     Achsialturbine    ausgebildet.  



  Bei     mehrgehäusigen    Turbinen, bei denen  der Hoch- und     Niederdruckteil    gleichachsig  angeordnet sind, ist es     allerdings    bereits be  kannt, den in einem eigenen Gehäuse unter  gebrachten Hochdruckteil als     Radialturbine     und den     Niederdruckteil    als     Achsialturbine     auszubilden.

   Die hiermit erstmalig vor  geschlagene Ausbildung mindestens eines  Teils des Hochdruckteils einer     mehrgehäusi-          gen    Dampfturbine, deren Hochdruckteil über  ein Übersetzungsgetriebe auf die Welle des       Niederdruckteils    arbeitet, als     eine    von     innen     nach aussen durchströmte     Radialturbine    be  dingt eine ganze Anzahl besonderer Vorteile.

    So einmal einen guten Wirkungsgrad, da die       Umfangsgeschwindigkeit        u    des Läufers von  innen nach     aussen    zunimmt und demzufolge  die absoluten     Austrittsgeschwindigkeiten        c,              äus    den Leitschaufeln gegen den Aussen  umfang hin auch gross gewählt werden müs  sen, um ein günstiges Verhältnis     u    :     c:,    zu  bekommen, was für die Erzielung eines guten  Wirkungsgrades wichtig ist.

   Demzufolge  können .die gegen den Aussenumfang des  Läufers der     Radialturbine    hin gelegenen  Schaufeln verhältnismässig lang gewählt wer  den, weil dort das Dampfvolumen bereits  gross ist. Lange Schaufeln bedingen aber  kleinere Spaltverluste. Wird das Gehäuse  der     Radialturbine    aus zwei Hälften her  gestellt, die in Richtung seines Umfanges  aneinander gefügt sind, so ermöglicht die  Bauart nach .der Erfindung ferner einen  leichteren     Zusammen-    und Ausbau sowohl  der Radial-, als auch der     Achsialturbine.    Zu  folge der hohen Drehzahl, mit welcher die       Radialturbine    läuft, kann zudem der Durch  messer ihrer Laufscheibe klein bemessen  werden,

   was wiederum annehmbare     Achsial-          schübe    ergibt.  



  Auf der beiliegenden Zeichnung sind ver  schiedene Ausführungsformen des Erfin  dungsgegenstandes beispielsweise in verein  fachter Darstellungsweise veranschaulicht,  und zwar zeigt:       Fig.    1 einen     achsialen        Schnitt    durch eine       Ausführungsform,    bei welcher die Stufen der       Radialturbine    in einem einzigen Gehäuse  untergebracht sind, während       Fig.    2 einen     achsialen    Schnitt durch eine  Ausführungsform zeigt, bei welcher die Stu  fen des Hochdruckteils in zwei getrennten,  in Reihe geschalteten Gehäusen unterge  bracht sind;

         Fig.    3 zeigt eine Ausführungsform, bei  welcher der Hochdruckteil eine Druckstufe  mit zwei Geschwindigkeitsstufen und eine  dieser Druckstufe nachgeschaltete, von innen  nach aussen durchströmte     Radialturbine    auf  weist;       Fig.    4 zeigt schliesslich eine Ausfüh  rungsform mit     vierteiligem    Hochdruckteil,  von dem eine erste Druckstufe mit zwei Ge  schwindigkeitsstufen zusammen mit einer  zweiten Druckstufe ein     Ritzel    antreibt, das  in ein Zahnrad eingreift, mit dem ein zwei-         tes,    von zwei     Radialturbinen    des Hochdruck  teils angetriebenes     Ritzel    zusammenarbeitet,

    wobei diese zwei     Radialturbinen    in     bezug     aufeinander in Reihe geschaltet und jener  zweiten Stufe nachgeschaltet sind.  



  In     Fig.    1 bezeichnet 1 eine von innen  nach aussen .durchströmte     Radialturbine,    wel  cher der Dampf in Richtung des Pfeils A  durch einen Stutzen 2 zuströmt. Der Läufer  3 dieser Turbine ist fliegend auf einer Welle  4 angeordnet, auf der das     Ritzel    5 eines  Übersetzungsgetriebes sitzt. 4' bezeichnet ein       Kammlager,    das zur Aufnahme .des     Achsial-          sehubes    dient, und 4\ sind zwei Traglager  für die Welle 4. Das     Ritzel    5 greift in ein       Zahnrad    6 ein, welches auf einer Welle 7  einer     Niederdruckturbine    8 sitzt.

   Der die       Radialturbine    1 verlassende Dampf gelangt  durch eine Leitung 9 in die ganz als Ach  sialturbine ausgebildete     Niederdruckturbine     8, aus der er bei 10     austritt.     



  Bei der in     Fig.    2 gezeigten Ausführungs  form besteht der rasch laufende Hochdruck  teil aus zwei     Radialturbinen    11, 12, deren  Laufräder in getrennten Gehäusen unter  gebracht und     auf    derselben Welle zu beiden       .Seiten    des gemeinsamen Übersetzungsgetrie  bes 5, 6 angeordnet sind.

   8 bezeichnet hier  wiederum eine ganz als     Achsialturbine    aus  gebildete     Niederdruckturbine.    Der Dampf  gelangt bei dieser Ausführungsform durch  den     Stutzen    13 vorerst in die von     innen    nach  aussen durchströmte     Radialturbine    11 und  hierauf     .durch    die Leitung 14 in die Radial  turbine 12, die er gleichfalls von innen nach  aussen durchströmt. Der Abdampf der Ra  dialturbine 12 strömt durch eine Leitung 15  in die     Achsialturbine    B.  



  Um auch bei ganz hohen Drücken gute  Wirkungsgrade und bei Teillast günstige  Dampfverbräuche zu erhalten, ist es zweck  mässig, den Hochdruckteil zum Teil als  Druckstufe mit mindestens einer Geschwin  digkeitsstufe und zum Teil als von innen  nach aussen durchströmte     Radialturbine    aus  zubilden und diese jener Druckstufe     nachzu-          schalten.        Fig.    3 zeigt eine solche Ausfüh  rungsform. In - dieser Figur bezeichnet 16      eine Druckstufe mit zwei Geschwindigkeits  stufen, deren Laufrad in einem besonderen  Gehäuse angeordnet ist und mindestens bei  Teillast partial     beaufschlagt    wird.

   Dieser  Druckstufe 16 ist eine von innen nach aussen  durchströmte, mit einem besonderen Gehäuse  versehene     Radialturbine    17 nachgeschaltet.  Druckstufe 16 und die     Radialturbine    17 trei  ben auf dasselbe     Ritzel    18, zu dessen beiden  Seiten sie auf derselben Welle 19 angeordnet  sind.  



  In Fällen, wo der Frischdampfdruck so  hoch ist, dass .dessen Verarbeitung mit gutem  Wirkungsgrad selbst in     raschlaufenden    Ra  dialturbinen noch Schwierigkeiten bereitet,  empfiehlt es sich, im Hochdruckteil zwei  hintereinander geschaltete     Radialturbinen     und mindestens noch eine diesen vorgeschal  tete Druckstufe mit mindestens einer Ge  schwindigkeitsstufe vorzusehen.     Fig.    4 zeigt  eine solche Ausführung.

   Hier weist der  Hochdruckteil eine Druckstufe 20 mit zwei  Geschwindigkeitsstufen, eine zweite Druck  stufe 21 und zwei in Reihe geschaltete, von  innen nach aussen durchströmte     Radialturbi-          nen    22, 23 auf, von denen die     Radialturbine     22 den Abdampf der Druckstufe 21 erhält.  Die Druckstufen 20, 21 sind auf derselben  Welle 24 zu beiden Seiten eines von ihnen       angetriebenen        -Ritzels    25 angeordnet, wäh  rend die     Radialturbinen    22, 23 auf     derselben     Welle 26 zu beiden Seiten eines von ihnen  angetriebenen     Ritzels    27 angeordnet sind.

    Die     Ritzel    25, 27 greifen in dasselbe Rad 28  ein, das auf der Welle der     Niederdrucktur-          bine    29 sitzt, die als reine     Achsialturbine     ausgebildet ist.



      Multi-casing steam turbine, the high-pressure part of which works on the shaft of the low-pressure part via a transmission gear. The invention relates to a multi-housing steam turbine, the high-pressure part of which works on the shaft of the low-pressure part via a transmission gear. Such gear turbines are mainly suitable for processing high initial pressures, since in such cases the steam volumes on the 13oehdruckseite are small, which causes small wheel diameters and high numbers of revolutions if the blade dimensions are not to be too small.

   Another reason for choosing the type of construction mentioned at the beginning was that the expensive building materials, which are to be used when processing high temperatures, are then only to be used for the construction of the high-pressure part, the so-called upstream turbine, but not also for the low pressure part.



  Up to now, such multi-housing turbines have been designed as turbines with a transmission gear between the high and low pressure parts. In contrast to this, the high-pressure part according to the present invention is at least partially designed as a radial turbine with a flow from the inside to the outside; the low pressure part, however, is designed entirely as an axial turbine in a manner known per se.



  In multi-housing turbines, in which the high and low pressure parts are arranged coaxially, it is already known to design the high pressure part placed in its own housing as a radial turbine and the low pressure part as an axial turbine.

   The design of at least part of the high-pressure part of a multi-housing steam turbine, the high-pressure part of which works via a transmission gear on the shaft of the low-pressure part, as a radial turbine with a flow from the inside to the outside, results in a number of special advantages.

    So once a good efficiency, since the circumferential speed u of the rotor increases from the inside out and consequently the absolute exit speeds c, äus the guide vanes towards the outer circumference must also be selected large in order to get a favorable ratio u: c :. , which is important for achieving good efficiency.

   Accordingly, the blades facing the outer circumference of the rotor of the radial turbine can be chosen to be relatively long because the steam volume is already large there. Long blades, however, result in smaller gap losses. If the housing of the radial turbine is made from two halves that are joined together in the direction of its circumference, the design according to the invention also enables easier assembly and disassembly of both the radial and the axial turbine. Due to the high speed at which the radial turbine runs, the diameter of its rotor disk can also be made small,

   which in turn gives acceptable axial thrusts.



  On the accompanying drawings, ver different embodiments of the invention are illustrated, for example, in a simplified manner of representation, namely shows: Fig. 1 is an axial section through an embodiment in which the stages of the radial turbine are housed in a single housing, while FIG shows an axial section through an embodiment in which the stages of the high pressure part are accommodated in two separate housings connected in series;

         3 shows an embodiment in which the high-pressure part has a pressure stage with two speed stages and a radial turbine connected downstream of this pressure stage and with a flow through it from the inside to the outside; 4 finally shows an embodiment with a four-part high pressure part, of which a first pressure stage with two speed stages together with a second pressure stage drives a pinion that engages a gear with which a second, partly driven by two radial turbines of the high pressure Pinion works together,

    these two radial turbines being connected in series with respect to one another and being connected after that second stage.



  In Fig. 1, 1 denotes a radial turbine flowed through from the inside to the outside, to which the steam flows in the direction of the arrow A through a nozzle 2. The rotor 3 of this turbine is arranged overhung on a shaft 4 on which the pinion 5 of a transmission gear is seated. 4 'denotes a comb bearing which serves to accommodate the axial hub, and 4 \ are two support bearings for the shaft 4. The pinion 5 engages a gearwheel 6 which is seated on a shaft 7 of a low-pressure turbine 8.

   The steam leaving the radial turbine 1 passes through a line 9 into the low-pressure turbine 8, which is designed entirely as an axial turbine, from which it exits at 10.



  In the embodiment shown in Fig. 2, the fast-running high pressure part consists of two radial turbines 11, 12, the wheels of which are placed in separate housings and on the same shaft on both sides of the common transmission gear 5, 6 are arranged.

   8 here again designates a low-pressure turbine designed entirely as an axial turbine. In this embodiment, the steam first passes through the nozzle 13 into the radial turbine 11, which flows through from the inside to the outside, and then through the line 14 into the radial turbine 12, which it also flows through from the inside to the outside. The exhaust steam of the Ra dialturbine 12 flows through a line 15 into the axial turbine B.



  In order to achieve good efficiencies even at very high pressures and favorable steam consumption at part load, it is advisable to design the high-pressure part partly as a pressure stage with at least one speed stage and partly as a radial turbine with a flow from the inside to the outside and to simulate this pressure stage. switch. Fig. 3 shows such a Ausfüh approximate shape. In this figure, 16 denotes a pressure stage with two speed stages, the impeller of which is arranged in a special housing and is subjected to partial load at least at part load.

   This pressure stage 16 is followed by a radial turbine 17 provided with a special housing, through which flow flows from the inside to the outside. Pressure stage 16 and the radial turbine 17 drive ben on the same pinion 18, on both sides of which they are arranged on the same shaft 19.



  In cases where the live steam pressure is so high that it is still difficult to process it with good efficiency even in high-speed radial turbines, it is advisable to provide two radial turbines connected in series and at least one upstream pressure stage with at least one speed stage in the high-pressure section . Fig. 4 shows such an embodiment.

   Here the high-pressure part has a pressure stage 20 with two speed stages, a second pressure stage 21 and two series-connected radial turbines 22, 23 with flow from the inside to the outside, from which the radial turbine 22 receives the exhaust steam of the pressure stage 21. The pressure stages 20, 21 are arranged on the same shaft 24 on both sides of a pinion 25 driven by them, while the radial turbines 22, 23 are arranged on the same shaft 26 on both sides of a pinion 27 driven by them.

    The pinions 25, 27 mesh with the same wheel 28 that is seated on the shaft of the low-pressure turbine 29, which is designed as a purely axial turbine.

 

Claims (1)

hATENTAN SPR21 CH Mehrgehäusige Dampfturbine, deren Hoch druckteil über ein Übersetzungsgetriebe auf die Welle des Niederdruckteils arbeitet, da durch gekennzeichnet, dass der Hochdruck teil mindestens zum Teil als von innen nach aussen durchströmte Radialturbine, der Nie derdruckteil dagegen ganz als Achsialturbine ausgebildet ist. HATENTAN SPR21 CH Multi-casing steam turbine, the high-pressure part of which works on the shaft of the low-pressure part via a transmission gear, characterized in that the high-pressure part is at least partially designed as a radial turbine with a flow from the inside to the outside, while the low-pressure part is entirely designed as an axial turbine. UNTERANSPRüCHE 1. Mehrgehäusige Dampfturbine nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckteil aus zwei Radialturbi- nen besteht, deren Laufräder in getrenn ten Gehäusen untergebracht und auf der selben Welle zu beiden Seiten eines ge meinsamen Übersetzungsgetriebes angeord net sind. SUBClaims 1. Multi-housing steam turbine according to patent claim, characterized in that the high-pressure part consists of two radial turbines, the impellers of which are housed in separate housings and are arranged on the same shaft on both sides of a common transmission gear. ?. Mehrgehäusige Dampfturbine nach Pa tentanspruch und Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass in das grosse Rad des Übersetzungsgetriebes noch ein Rad eingreift, das mindestens von einer Druckstufe mit mindestens einer Ge schwindigkeitsstufe angetrieben wird, wo bei diese Druckstufe den zwei Radialtur- binen vorgeschaltet ist. ?. Multi-housing steam turbine according to patent claim and dependent claim 1, characterized in that another wheel engages in the large wheel of the transmission gear, which is driven by at least one pressure stage with at least one speed stage, where the two radial turbines are connected upstream in this pressure stage. 3. Mehrgehäusige Dampfturbine nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass einer Radialturbine des Hochdruckteils noch eine Druckstufe mit mindestens einer Geschwindigkeitsstufe vorgeschaltet ist, deren Laufrad mindestens bei Teillast partial beaufschlagt wird und auf dersel ben Welle wie das Laufrad der Radial turbine sitzt. 3. Multi-housing steam turbine according to Pa tentans claim, characterized in that a radial turbine of the high-pressure part is preceded by a pressure stage with at least one speed stage, the impeller is at least partially acted upon at partial load and sits on the same shaft as the impeller of the radial turbine.
CH169445D 1933-07-04 1933-07-04 Multi-casing steam turbine, the high-pressure part of which works on the shaft of the low-pressure part via a transmission gear. CH169445A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2491137A1 (en) * 1980-09-29 1982-04-02 Kronogard Sven Olof GAS TURBINE MECHANISM

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2491137A1 (en) * 1980-09-29 1982-04-02 Kronogard Sven Olof GAS TURBINE MECHANISM

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