Turbine für heisses Arbeitsmittel. Bei Turbinen ist die Regelung,clurüll Ver- stelluna, der stillstehenden Schaufeln in einer den veränderlichen Betriebsverhältnissen ent sprechenden Weise an und für sich, z. B. auf dem Gebiet der Waeserturbinen, bekannt. Eine deraxtige Regelung kann auch bei Tur binen für heisses Arbeitemittel, hauptsächlich bei Gasturbinen, z. B. zur Regelung der Ar- beits.mittelmenge oder des Druckgefälles, in Betracht kommen.
In diesen Fällen wird<B>je-</B> doch die Verwendung verstellbarer Schaufeln durch die Tatsache, dass es infolge der hohen Temperatur des Arbeitsmittels nicht möglich ist, die Sühmierung der Drehzapfen der Schaufeln und damit den einfressungsfreien, betriebsfähig,Yen Zustand der Schaufelverstell- vorriehtung sicherzustellen, ausserordentlich ,erschwert.
Die Erfindung lässt diese Schwierigkeit na-eh den erhaltenen Versuchsergebnissen in vollkommen befriedigend-er Weise beseitigen, und besteht darin, dass die Drehzapfen der verstellbaren Leitsehaufeln in aus einem selbstsehmierend wirkenden nichtmetallischen Werkstoff gefertigten La erfuttern gelagert <B>9</B> shid, zu welchem Zwecke als Grundstoff hauptsächlich Kohlenstoff, z. B. Bogenlam- penkohle, Bürstenkohle oder Graphit, in reinem Zustande oder mit z.
B. die Schmier fähigkeit steigernden oder als Bindemittel dienenden Stoffen gemischt, in Frage kommt.
In Fig5. <B>1</B> und 2 der beiliegenden Zeich- nun- ist, in<B>je</B> einem durch die Drühzapfen <B>C</B> der verstellbaren Schaufeln einer Gasturbine gelegten teilweisen Axial- bezw. Querschnitt, ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsge- crenstandes dargestellt.
Fig. <B>3</B> zeigt schematisch eine Variante der Schauf elverstellvorrichtung.
Laut Fig. <B>1</B> und 2 sind die umlaufenden Schaufeln<B>6</B> im Turbinenläufer und die still stehenden Schaufeln<B>7</B> im Gehäusegussstück <B>8</B> der Turbine befestigt.
Diese letzteren Schau feln sind mittels ihrer Drehzapfen<B>9</B> in den in die Bollrungen des Gehäusegussstückes ein gesetzten Kohlenbüchsen (Lagerfuttern)<B>10</B> (Yelagert und ihre Verstellung erfolgt mittels der auf das äussere freie Ende der Drehzapfen befestigten Stellarme <B>11,</B> die mit den an ihren Enden montierten Zapfen<B>12</B> in die Nu ten 14 der das Gehäusegussetüak umgebenden Stellhülse <B>13</B> eingreifen.
Die, mittels der Schrauben<B>15</B> zusammengehaltene zweiteilige Stellhülse kann mittels wenigstens zweier, im Kreis gleichmässig verteilter Stellstangen <B>5</B> (nur eine dargestellt), in der Pfeilrichtung in oder n parallel zur Drehungeaehse der Tur bine verschoben werden, wodurch in dem der Verschiebungsrichtung entsprechenden Dreh,sinn sieh die Stellarme <B>11</B> und durch Vermittlung der Drehzapfen<B>9</B> auch die still stehenden Schaufeln<B>7</B> oelbst verdrehen.
Die ganze Betätigungsvorrielitung wird von aussen noch durch die nicht dargestellte Um- hülluncr des Gehäusegussstückes umgeben.
Die Büchsen<B>10</B> sind zur Erleichterung ihrer Montac,e in der au-eh aus der Zeiehnung er- ,s ühtlichen Weise in ihrer Querrichtung zweckmässig geteilt und liegen zwecks bes#se- rer Dichtung auf ihren dem Arbeitsraum der Turbine zugekehrten Enden an den Füssen<B>16</B> der stillstehenden Schaufeln auf.
Die Stell- stangge <B>5</B> kann zwecks selbsttätiger Ausfüh rung der Verstellung, eventuell durch Ver mittlung eines Servomotors, mit einem auf irgendeine sich ändernde Betriebsgrösse der Gasturbine, (z. B. auf den Druck oder auf die Drehzahl derselben) ansprechenden Or gan (also beispielsweise mit einem Druck messer oder mit einem Drehzahlregler) in Funktionsverbindung stehen; sie kann jedoch zweckmässig, gegebenenfalls ebenfalls durch einen Servomotür hindurch, auch von Hand betätigt werden.
Es versteht sich von selbst, dass die Schau felverstellung, ausser mittels der soeben be schriebenen Schaufelvergtellvorrielitung, aueh mittels zahlreicher anders aus-geführter, eben falls von Hand oder selbsttätig betätigter Vorrichtungen bewerkstelligt werden kann. Das Verstellen der Schaufeln kann je nassE dem jeweiligen Zweck in einem oder mehre ren, gegebenenfalls in allen feststehenden Schaufelkränzen erfolgen. Die Regelung ist natürlich um so empfindlicher und wirksamer und besitzt gleichzeitigeinen um so besseren Wirkungsgrad,<B>je</B> mehr Schaufelkränze mit verstellbaren Schaufeln versehen sind.
Falls die Schaufeln in mehreren oder in allen fest stehenden Stliaufelkränzen verstellbar ge macht<U>sind,</U> so ist es auch möglich, dass die Verstellung in den Schaufel-krInzen nieltt überall in gleich starkem Masse, sondern aus gewissen stufenweise statt findet.
<B>Soll</B> in diesem letzteren Falle mittels, der Verstellung der<B>f</B> eststell-enden Schaufeln z. B. die die Turbine durchströmende Arbeitsmit- telmenge verändert werden, so ist es zweck mässig, die Verstellung der Schaufeln in sol- .c1-ler Weise zu bewerkstelligen, dass die Ver stellung in stärkerem Masse an den Nieder- druckstufen der Turbine erfolgt.
Hiermit lässt ,sieh nämlich, weil bei abnehmender Bela- stung auch,die durchgelassene Arbeitsmittel- menge abnimmt bezw. bei zunehmender Be lastung zunimmt, erzielen, dass die einzelnen Stufen der Turbine trotz der Verstellung auch weiterhin in praktisch gleichmässiger Weise belastet werden.
Auf Fig. <B>3</B> ist sehe- ma,tisch eine für einen deraxtigen Zweck geeignete Variante der Ssshaufelverstellvo#r- riähtung dargestellt.
Danach sind die Stell- arme <B>11</B> von den Mühdruckstufen nach den Niederdruckstufen zu immer kürzer ausge führt, so dass bei Versehiebung h der Stell- Uülse, in der Aehsrichtung der Verdreliwinkeli <B><I>A</I></B> a nach der Ausströmungsseite der Turbine zu von Stufe zu Stufe anwä-ehGt.
Sind die Lei#schaufeln, nieht in allen Sühaufelkränzen der Turbine verstellbar ge macht, so ist es ausser dem soeben erwähnten Vorteil, nämlich der Sicherstellung der prak tischen Gleichmässigkeit der Verteilung der Belastung über die einzelnen Stufen, auch d'eshalb vorteilhaft, die verstellbaren Schau felkränze vorwiegend in den Niederdru-ek- stufen der Turbine anzuordnen, da in diesen Stufen infolge der bereits stattgefundenen tcilweisen Entspannung auch die Temperatur ,
des Arheitsmittels niedriger und daher auch die Gefahr des Einfressens zwischen den Drehza,pfen und ihren Lagerfuttern geringer ist. Übrigens kann zwecks weiterer Verringe rung dieser Gefahr die eventuelle Kühlung Oleg Turbinengehäuses so ausgebildet werden, dass auch die Lagerfutter der <B>7</B> Schaufelzapfen -wirksam gekühlt sind.
Als Grund-sto-ff für die gelbstschmieren- den Lagerfutter der verstellbaren Schaufeln können ausser Kohle oder Graphit auch an dere nIchtmetallieche, Stoffe, in erster Linie in feiner Verteilung gewinnbaxe Metalloxyde, z. B.
Zinkoxyd, in Frage kommen, welche, ähnlich wie bei der Verwendung pulverisier ter Kühle oder pulverisierten Graphits, zweckmässig unter Beigabeeines Bindemittels zu festen Sitikken gepresst und zwecks Ver stärkung des innern Zzuammenhauges je naeh der Werkstoffqualität gegebenenfalls einer Wärmebehandlung unterworfen werden.
Zur Sicherung besserer Schmierungsverhält- nisoe kann die Sühmierung der Lagerung zeit- wüiee mit Fett, Schmieröl oder Speckstein erfolgen; anderseits ist es aueli möglich, den Schmierstoff im voraus im Laggerwerkstoff unterzubringen. Infolge seines festen Aggre- ,o-atzustandes ist zu diesem Zweck besonders Speckstein geeignet, welcher in #sehr verschie- clener Weise, z.
B. in Stäbehenform, in radia len Bohrungen des Lagerfutters oder in axia len Nuten desselben angebracht werden kann; der Grundstoff kann aber auch mit pulveri siertem Speckstein gemischt verwendet wer den. Sehr oft genügt es auch, den zu schmie renden Zapfen einfath einmal (z. B. vor der Inbetriebsetzung der Turbine) mit Speckstein einzureiben.
Turbine for hot work equipment. In the case of turbines, the regulation, clurüll Verstelluna, of the stationary blades in a manner corresponding to the changing operating conditions in and of itself, z. B. in the field of Waeserturbinen known. A deraxtige scheme can also be used in tur bines for hot work equipment, mainly in gas turbines, z. B. to regulate the amount of work medium or the pressure drop.
In these cases, however, the use of adjustable blades is rendered impossible by the fact that, due to the high temperature of the working medium, it is not possible to lubricate the pivot pins of the blades and thus achieve the non-seizure, operational, yen state of the Ensuring the blade adjustment device is extremely difficult.
According to the test results obtained, the invention allows this difficulty to be eliminated in a completely satisfactory manner, and consists in the fact that the pivot pins of the adjustable guide vanes are mounted in bearings made of a self-acting, non-metallic material, <B> 9 </B> shid, for what purpose mainly carbon, z. B. arc lamp charcoal, brush charcoal or graphite, in the pure state or with z.
B. the lubricity increasing ability or used as a binder mixed substances, comes into question.
In Fig5. <B> 1 </B> and 2 of the accompanying drawings are now, in <B> each </B> a partial axial and / or axial flow respectively placed through the nozzle pin <B> C </B> of the adjustable blades of a gas turbine. Cross-section, an embodiment of the inventive crenal is shown.
Fig. 3 shows schematically a variant of the blade adjusting device.
According to FIGS. <B> 1 </B> and 2, the rotating blades <B> 6 </B> are in the turbine rotor and the stationary blades <B> 7 </B> are in the housing casting <B> 8 </B> attached to the turbine.
These latter blades are mounted by means of their pivot pins <B> 9 </B> in the carbon bushes (bearing chucks) <B> 10 </B> (bearing chucks) inserted into the stanchions of the housing casting and they are adjusted by means of the on the outer free end The actuating arms <B> 11 </B> attached to the pivot pins, which engage with the pins <B> 12 </B> mounted at their ends in the grooves 14 of the adjusting sleeve <B> 13 </B> surrounding the cast housing.
The two-part adjusting sleeve held together by means of the screws 15 can be moved in the direction of the arrow in or n parallel to the rotation axis by means of at least two adjusting rods <B> 5 </B> evenly distributed in a circle (only one shown) Tur bine can be moved, whereby in the direction of rotation corresponding to the direction of movement, see the adjusting arms <B> 11 </B> and through the mediation of the pivot <B> 9 </B> also the stationary blades <B> 7 </B> > twist yourself.
The entire actuation supply line is still surrounded from the outside by the casing (not shown) of the housing casting.
The bushings 10 are expediently divided in their transverse direction to facilitate their assembly in the manner shown in the drawing and lie on their working space for better sealing Turbine-facing ends at the feet <B> 16 </B> of the stationary blades.
The actuating rod <B> 5 </B> can for the purpose of automatic execution of the adjustment, possibly through the mediation of a servo motor, with any changing operating variable of the gas turbine, (z. B. the pressure or the speed of the same ) Responsive organ (for example, with a pressure gauge or with a speed controller) are functionally connected; however, it can also be conveniently operated by hand, possibly also through a servo door.
It goes without saying that the blade adjustment, apart from by means of the blade adjustment supply line just described, can also be achieved by means of numerous differently designed, also manually or automatically operated devices. The blades can be adjusted in one or more, possibly in all fixed blade rings, depending on the respective purpose. The regulation is of course all the more sensitive and effective and at the same time has a higher efficiency the more blade rings are provided with adjustable blades.
If the blades can be adjusted <U> in several or in all fixed turret rings, </U> it is also possible that the adjustment in the blade rings does not take place everywhere to the same extent, but rather in stages .
<B> Should </B> in this latter case, by means of the adjustment of the <B> f </B> setting blades, e.g. If, for example, the amount of working medium flowing through the turbine is changed, it is advisable to adjust the blades in such a way that the adjustment takes place to a greater extent at the low-pressure stages of the turbine.
With this, you see, because with decreasing load, the amount of working material let through decreases resp. increases with increasing loading, achieve that the individual stages of the turbine continue to be loaded in a practically uniform manner despite the adjustment.
A variant of the shovel adjustment device suitable for such a purpose is shown schematically in FIG. 3.
After that, the adjusting arms <B> 11 </B> are made shorter and shorter from the effort pressure stages to the low pressure stages, so that if the adjusting sleeve is misaligned, the twisting angle i <B> <I> A </ I> </B> a after the outflow side of the turbine to anwä-ehGt from stage to stage.
If the guide blades are not adjustable in all of the turbine blades, then in addition to the advantage just mentioned, namely ensuring the practical uniformity of the load distribution over the individual stages, the adjustable view is also advantageous should be arranged mainly in the low pressure stages of the turbine, since in these stages, due to the partial relaxation that has already taken place, the temperature,
the Arheitmittel lower and therefore the risk of erosion between the Drehza, pfen and their bearing chucks is lower. Incidentally, in order to further reduce this risk, the possible cooling of the Oleg turbine housing can be designed in such a way that the bearing chucks of the blade journals are also effectively cooled.
In addition to carbon or graphite, other non-metallic materials, primarily in finely divided form, profitable metal oxides such as carbon dioxide, can be used as the basis for the yellow-lubricating bearing lining of the adjustable blades. B.
Zinc oxide, which, similar to the use of pulverized coolness or pulverized graphite, are expediently pressed into solid Sitikken with the addition of a binding agent and, depending on the quality of the material, subjected to a heat treatment to strengthen the inner cohesion.
To ensure better lubrication conditions, the storage can be lubricated with grease, lubricating oil or soapstone from time to time; on the other hand, it is also possible to accommodate the lubricant in the bearing material in advance. Due to its solid state of aggregation, soapstone is particularly suitable for this purpose, which can be used in very different ways, e.g.
B. in rod form, in radia len holes of the bearing chuck or in axia len grooves of the same can be attached; however, the base material can also be used mixed with powdered soapstone. Very often it is also sufficient to rub the pin to be lubricated once with soapstone (e.g. before starting the turbine).