CH428775A - Dampf- oder Gasturbine - Google Patents

Description

  Dampf- oder     Gasturbine            Die    Erfindung betrifft eine Dampf- oder Gasturbine  mit zwei oder mehr     Stufengruppen    für die Entspannung  des Arbeitsmittels, wobei zwischen der     Niederdruck-          stufengruppe    und der ihr in Strömungsrichtung des  Arbeitsmittels vorausgehenden Stufengruppe ein ganz  oder teilweise schliessbares Absperrorgan für das Ar  beitsmittel angeordnet ist:

         Die    zur     Niederdruckstufengruppe    führenden Ar  beitsmittelleitungen haben     grossen    Querschnitt und sind  insbesondere bei     Sattdampfturbinen    so gross, dass es  schwerfällt, sicher und genügend schnell schliessende  Absperrorgane für diese Verbindungsleitungen zu bauen.       Darüberhinaus    ist das     grosse,    zwischen den Absperror  ganen und der     Niederdruckstufengruppe    befindliche  Dampfvolumen schädlich, weil es auch nach einem  Abschliessen des Absperrorgans den     Niderdruckrotor     weiter     beaufschlagt,    was im Falle von Lastabschaltungen  sehr unerwünscht ist.  



  Die Erfindung bezweckt     die    geschilderten Nachteile  zu vermeiden. Bei einer Dampf- oder Gasturbine der  eingangs beschriebenen Art wird zu diesem Zweck das  Absperrorgan im Innern des Gehäuses     der    Nieder  druckstufengruppe in der     Nähe    der     Eintrittsstelle    des       Arbeitsmittels    in die von den     Leit-    und Laufschaufeln  gebildete Schaufelpartie     angeordnet.     



  In der Zeichnung, an Hand welcher die Erfindung  näher erläutert wird, sind Ausführungsbeispiele des  Erfindungsgegenstandes vereinfacht     dargestellt.    Es zei  gen:       Fig.    1 eine schematische     Seitenansicht        einer    Satt  dampfturbine,       Fig.    2 einen axialen Schnitt durch die Eintrittspartie  einer     Niederdruckstufengruppe,          Fig.    3 und 4 axiale     Schnitte    durch     weitere    Ab  sperrorgane,

         Fig.    5 einen axialen Schnitt durch die     Eintrittspartie     eines     zweiflutigen        Niederdruckgehäuses,          Fig.    6 einen axialen Schnitt durch eine andere Aus  führungsform,         Fig.    7 einen Schnitt nach der Linie     VII-VII    in       Fig.    6       Fig.    8 einen axialen Schnitt durch     eine    weitere  Ausführungsform,       Fig.    9 einen Schnitt nach der Linie     IX-IX    in     Fig.    8,

         Fig.    10 einen axialen Schnitt durch eine     weitere     Ausführungsform,       Fig.    11 einen Schnitt nach der Linie     XI-XI    in       Fig.    10,       Fig.    12 einen axialen Schnitt durch die Eintritts  partie eines anderen     zweiflutigen        Niederdruckgehäuses,

            Fig.    13 einen Schnitt nach der Linie     XIII-XIII     in     Fig.    12       Die    in     Fig.    1 dargestellte     Sattdampftturbine    weist  ein Hochdruckgehäuse mit einer     Hochdruckstufengruppe     1 und ein     Niederdruckgehäuse    mit drei vom Arbeits  mittel parallel durchströmten     Niederdruckstufengruppen     21, 22, 23 auf. Eine     Arbeitsmittelleitung    3 führt den  Dampf von der     Hochdruckstufengruppe    1 zu den Nie  derdruckstufengruppen 21, 22, 23.  



  Bei der in     Fig.    2     gezeigten        Eintrittspartie    der Nie  derdruckstufengruppe 23 bilden Gehäusewände 4 und  5 einen ringförmigen     Arbeitsmittelkanal    6, der den  Dampf zu der aus Leitschaufeln 7 und Laufschaufeln  8 gebildeten Schaufelpartie 9 leitet.  



  Im Innern des     Gehäuses    4, 5 der     Niederdruckstu-          fengruppe    ist in der Nähe der Eintrittsstelle 10 des  Arbeitsmittels in die von den     Leit-    und Laufschaufeln  7, 8 gebildete Schaufelpartie 9 ein Absperrorgan 11  angeordnet.  



  Dieses ist als Ringschieber mit einem zum Turbi  nenrotor 12 gleichachsigen Absperring 13 ausgebildet.  In der Wand 4 des     Arbeitsmittelkanals    6 befindet  sich eine Ringnut 14, in die der Absperring 13 zurück  ziehbar ist, so dass die     Stirnfläche    des Absperrings  13 mit der dem     Arbeitsmittelkanal    6 zugewandten       Oberfläche    der Wand 4     fluchtet.     



  Dabei bildet der     Absperring    13 den Kolben und  die Ringnut 14 den Zylinder eines     Stellmotors,        dessen         Druckraum 15 über     eine    Leitung 16 durch     ein    Druck  mittel     beaufschlagbar    ist.  



  Der Stellmotor kann aber auch     doppeltwirkend    aus  gebildet werden, wie     Fig.    3 zeigt. Der Absperring 13  ist hier mit einem Bund 17 versehen, der zwei Druck  räume 151 und 152 voneinander trennt. Bei der in       Fig.    4 gezeigten Vorrichtung hat der Absperring 13  Aussparungen, in denen das Zurückziehen des Rings  13 in die Ringnute 14 besorgende Federn 18 angeordnet  sind.  



  Der ringförmige Druckraum 15 bzw. 151 und 152  des     Stellmotors        kann    in mehrere in     Umfangsrichtung     aufeinanderfolgende, durch Wände voneinander dichtend       getrennte        Kammern        unterteilt    sein. Wenn die den       Kammern    Druckmittel zuführende     Steuervorrichtung     Rückführungen aufweist, die ein gleichmässiges Arbei  ten aller Kammern     bewirken,    ist ein     Verkanten    des  Absperrings 13     unmöglich    gemacht.  



  Der Absperring 13 könnte aber auch dadurch be  wegt werden, dass     separate        Stellmotoren,    auf den Um  fang des Absperrings gleichmässig verteilt, über Stangen  oder dergleichen auf den     Absperring        einwirken.    Wie  der wären Rückführungen für die     Stellmotoren,    die  ein gleichmässiges Arbeiten     aller        Stellmotoren    bewirken,  zweckmässig.  



  Eine weitere Möglichkeit besteht     darin,    den Absper  ring 13 in Umfangsrichtung in eine grössere     Anzahl     von Segmenten zu     unterteilen,    die     unabhängig    von  einander in Achsrichtung     verschiebbar    sind.     Diese    Set       mente    könnten in Umfangsrichtung     aneinander    an  schliessen oder     jeweils    in     zwischen    zwei     benachbarten     Segmenten angeordneten, mit dem Gehäuse 4, 5     fest?-          verbundenen    Schienen geführt sein.  



  Bei dem in     Fig.    5     dargestellten        zweiflutngen    Nieder  druckgehäuse mit gemeinsamer     Eintrittspartie    ist der       Absperring    13 in     zwei    Ringe 131, 132     unterteilt,    die  in zwei einander     gegenüberliegenden        Ringnuten    141,  142 des     Arbeitsmittelkanals    6 geführt sind. Insbe  sondere für Überprüfungszwecke ist es hier möglich,  nur einen der beiden Ringe 131, 132 in den     Arbeits-          m        ittelkanal    6 zu verschieben.  



       Die    in     Fig.    6 und 7     dargestellte        Ausführungsform     weist zur Führung des Absperrings 13 in der Ringnut  14 ein vielgängiges Schraubengewinde auf. In der Au  ssenfläche des Absperrings 13 sind Schraubennuten 19       eingefräst,    in welche Nocken 20 eingreifen, die     mit    der  den Schraubennuten 19 zugewandten Wand der Ring  nut 14 fest verbunden sind. Die Nocken 20 haben Kreis  querschnitt und berühren die Schraubennuten 19 nur  längs einer Linie. überdies ist genügend Spiel zwischen  Nocken und     Schraubennuten    vorgesehen, um     ein    Fest  sitzen oder zu grosse Reibung des Gewindes zu verhin  dern.

   Bei dieser Ausführungsform kann der Absperring  13     mittels    eines einzigen, irgendwo     am        Ringumfang     angreifenden Stellmotors in Achsrichtung verschoben  werden, ohne dass ein Verkanten erfolgt.  



  Die in     Fig.    8 und 9 gezeigte Führung des Absper  rings 13 ist eine Kombination     eines    vielgängigen Schrau  bengewindes mit     einem    Kugellager. In der Aussenfläche  des Absperrings 13 sind den -     Schraubennuten    19 ent  sprechende     Schraubenrillen    21 angebracht, in welche       Kugeln    22     eingreifen,        die    in einem Käfig 23 in Um  fangsrichtung in gleichem     Abstand    wie     die        Schrauben-          rillen    21 gehalten sind.

   Die Kugeln 22 greifen anderseits  in     eine    Ringrille 24 ein, die in einem mit dem Gehäuse  der     Niderdruckstufengruppe    verbundenen     Lagerring    25    liegt und in einer     senkrecht    zur Ringachse liegenden  Ebene angeordnet ist.

   Die Kugeln 22 und das Spiel  zwischen den Kugeln 22 und den Rillen 21, 24 sind  so gross     dimensioniert,    dass auch bei langem Betrieb  der Dampfturbine entstehende     Oberflächenrauhigkeiten     das Spielen des Absperrings 13 gegenüber dem Lager  ring 25 bzw. dem Gehäuse 4, 5 nicht beeinträchtigen  können.     Die    Kugeln 22 können überdies aus einem  Material gemacht werden, das praktisch     unverletzlich     ist.  



  Das in     Fig.    10 und 11 dargestellte Absperrorgan  ist als Kulissenschieber ausgebildet. Zwei koaxiale, in  einander unter Freilassung eines     Spiels    angeordnete,       relativ    zueinander um ihre Achse     verdrehbare        Ringe    26,  27 reichen von der einen zur anderen der Wände 4, 5  des     Arbeitsmittelkanals    6. Die Ringe 26, 27 weisen  in Umfangsrichtung abwechselnd Öffnungen 28 und  volle Stege 29 auf. In ihrer     gegenseitigen        Stellung      Öffnung auf Öffnung  geben sie dem Arbeitsmittel  den Weg zur     Eintrittsstelle    10 der     Schaufelpartie    9  frei.

   In der Stellung  Stege auf Öffnungen  aber ver  hindern sie     den    Durchtritt des     Arbeitsmittels.    Der Ring  27 ist fest mit dem Gehäuse verbunden, der     Ring    26  ist     mittels        einer    nicht gezeigten Vorrichtung drehbar  um seine Achse.  



  Eine weitere Ausführungsform kann statt des Ab  sperrings einen zum     Turbinenrotor    im wesentlichen       gleichachsigen    Kranz von jeweils um eine eigene Achse  drehbaren Klappen     aufweisen,    die in der Stellung, in  welcher sie im wesentlichen in einer gemeinsamen       gedachten    Ringfläche liegen, den Durchgang des Ar  beitsmittels verhindern.  



  Bei dem in     Fig.    12 und 13     dargestellten        zweiflutigen          Niederdruckgehäuse    ist die Eingangspartie durch eine  Lippe 30 in zwei     Arbeitsmittelkanäle    61 und 62 un  terteilt, deren jeder durch einen Ring 131 bzw. 132  abgesperrt werden kann. Die Lippe 30 liegt in der  Symmetrieebene der beiden     Arbeitsmittelkanäle    61  und 62 sowie der Ringnuten 141 und 142 und trägt  zwei ebenfalls symmetrisch und mit Abstand vonein  ander angeordnete Federscheiben<B>311,</B> 312.

   In der  in der Zeichnung links gezeigten     Geschlossenstellung     liegt der Ring 131 mit einer Schulter an einem An  schlag 321 der     Ringnute    141 fest an. An der Feder  scheibe 311     liegt    der Ring 131 mit seiner     Stirnfläche     dicht an, die Federscheibe federnd verformend. Au  sserdem bewirkt der Druck des in Strömungsrichtung  vor dem     Absperrorgan    befindlichen     Arbeitsmittels    ein  Anpressen der Federscheibe<B>311</B> an die     Stirnfläche    des  Rings<B>131.</B> Dabei bedeckt die Federscheibe 311 nur  den radial inneren Teil der     Stirnfläche    des Rings 131.  



  Zum Schliessen des Absperrorgans wird Dampf,  der höheren Druck als der Dampf im Arbeitsmittel  kanal 6 hat, in die     Ringnuten    141, 142 geleitet. Der  expandierende Dampf     bewegt    die     Ringe   <B>131,</B> 132  schlagartig in die Schliessstellung. Zum Öffnen des  Absperrorgans werden     die        Ringnuten    141, 142 an den  Kondensator der Dampfturbine angeschlossen, d. h. der  Ringraum praktisch drucklos gemacht. Der auf die  Stirnflächen der Ringe 131, 132 wirkende Druck im       Arbeitsmittelkanal    6 schiebt die Ringe 131, 132 in  die Öffnungsstellung.  



  Ein entsprechendes Öffnen der gegeneinander     (Fig.     5) oder gegen eine feste Wand     (Fig.    2)     schliessenden          Ringe        kann    dadurch gesichert werden, dass die     Stirn-          fläche    der Ringe in     eine    radial innenliegende Sitzfläche      33 und in eine radial aussenliegende in Achsrichtung       zurückgesetzte        Druckfläche    34 für den im Arbeits  kanal 6 befindlichen Dampf unterteilt wird, wie an  dem Ring 13 der     Fig.    6 gezeigt ist.  



  Für die Sicherung gegen Verkanten ist bei der  Ausführungsform nach     Fig.    12, 13 wieder ein viel  gängiges Gewinde vorgesehen. Die     Ringe    131 und 132  weisen in ihrer radial     aussen    liegenden zylindrischen  Fläche     einen    Kranz von Schraubenrillen 351 bzw. 352  auf, die sich in axialer Richtung im wesentlichen über  die dem     Arbeitsmittelkanal    6 abgewandte Hälfte des  Rings     erstrecken.    Die radial äussere zylindrische Wand  der Ringnuten 141 und 142 weist einen Kranz von  Schraubenrillen 361, 362 auf, die sich in axialer Rich  tung im wesentlichen über die dem     Arbeitsrnittelkanal     zugewandte Hälfte der Ringnut erstrecken.

   Die Schrau  benrillen 351, 361, 352, 362 haben gleiche Steigung und  gleichen Richtungssinn. Jede Schraubenrille 351, 352  ist mit je     einer    Schraubenrille 361 bzw. 362 durch  eine in beide Schraubenrillen 351, 361 bzw. 352, 362  eingreifende Kugel 37 in Verbindung, die sich in den       Schraubenrillen    nach Art einer     Kugellagerkugel    ab  wälzt.  



  In der in     Fig.    12 links gezeigten     Geschlossenstellung     des Absperrorgans liegt die Kugel 37 an den beiden  einen Enden der     Schraubenrillen    an, in der rechts ge  zeigten     Offenstellung    liegt die     Kugel    37 an den beiden  anderen Enden der Schraubenrillen an.  



  In der Lippe können die beiden Arbeitskanäle  61, 62 verbindende     Durchbrechungen    vorgesehen wer  den, was beim probeweisen Schliessen eines der Ringe  131,<B>132</B> eine     Beaufschlagung    des geschlossenen Ar  beitskanals durch diese     Durchbrechungen    hindurch ge  währleistet. In     Fig.    12 ist eine solche     Durchbrechung     38 eingezeichnet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Dampf- oder Gasturbine mit zwei oder mehr Stu fengruppen für die Entspannung des Arbeitsmittels, wobei zwischen der Niederdruckstufengruppe und der ihr in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels voraus gehenden Stufengruppe ein ganz oder teilweise schliess bares Absperrorgan für das Arbeitsmittel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan (11) im Inneren des Gehäuses (4, 5) der Niederdruck- stufengruppe (21, 22, 2s) in der Nähe der Eintritts stelle (10) des Arbeitsmittels in die von den Leit- (7) und Laufschaufeln (8) gebildete Schaufelpartie (9) angeordnet ist. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Dampf- oder Gasturbine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan (11) als Ringschieber mit einem zum Turbinenrotor (12) im wesentlichen gleichachsigen Absperring (13) aus gebildet ist. 2. Dampf- oder Gasturbine nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringschieber eine in der Wand des das Arbeitsmittel führenden Kanals befindliche Ringnut (14) aufweist, in die der Absperring (13) zurückziehbar ist. 3.

   Dampf- oder Gasturbine nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Absperring (13) und die Ringnut (14) als Kolben und Zylinder eines Stell motors ausgebildet sind, der durch ein Druckmittel beaufschlagbar ist. 4. Dampf- oder Gasturbine nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum des Stell motors in mehrere, in Umfangsrichtung aufeinander folgende, voneinander separate Kammern unterteilt ist. 5. Dampf- oder Gasturbine nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absperring in mehrere, in Umfansrichtung aufeinanderfolgende, einzeln schliessbare Ringsegmente unterteilt ist. 6.

   Dampf- oder Gasturbine nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absperring durch meh rere vom Absperring separate Stellmotoren bewegbar ist. 7. Dampf- oder Gasturbine nach den Unteransprü chen 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die se paraten Kammern bzw. separaten Stellmotoren an eine Steuervorrichtung mit ein gleichmässiges Arbeiten aller Kammern bzw. Stellmotoren bewirkenden Rückführun gen angeschlossen sind. B.

   Dampf- oder Gasturbine nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absperring (13) ge genüber dem Gehäuse (4, 5) durch im einen dieser beiden Teile (13; 4, 5) befindliche, gleichachsig zur Ringachse schraubenförmige Schraubennuten (19) und in diese eingreifende, am anderen der beiden Teile befindliche Nocken (20) geführt ist. 9.

   Dampf- oder Gasturbine nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absperring (13) einen Kranz von gleichachsig zur Ringachse schraubenför migen Rillen (21) aufweist, dass im Gehäuse (4) oder einem mit diesem verbundenen Lagerring (25) eine in einer senkrecht zur Ringachse liegenden Ebene angeord nete Ringrille (24) vorgesehen ist, und dass zwischen dem Absperring (13) und dem Gehäuse (4) bzw. Lager ring (25) sowohl in je eine schraubenförmige Rille (21) als auch in die Ringrille (24) eingreifende, durch einen Käfig (23) in Umfangsrichtung in gleichem Ab stand wie die schraubenförmigen Rillen (21) gehaltene Kugeln (22) eingreifen. 10.

   Dampf- oder Gasturbine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan als Kulissenschieber mit zwei koaxialen, relativ zueinander um ihre Achse verdrehbaren, in Umfangsrichtung ab wechselnd Öffnungen (28) und volle Stege (29) auf weisenden, zum Turbinenrotor im wesentlichen gleich achsigen Ringen (26, 27) ausgebildet ist, die in ihrer gegenseitigen Stellung Stege auf Öffnungen den Durchtritt des Arbeitsmittels verhindern. 11.

   Dampf- oder Gasturbine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan einen zum Trubinenrotor im wesentlichen gleichachsigen Kranz von jeweils um eine eigene Achse drehbaren Klappen aufweist, die in der Stellung, in welcher sie im wesentlichen in einer gemeinsamen gedachten Ring fläche liegen, den Durchgang des Arbeitsmittels ver hindern. 12.

   Dampf- oder Gasturbine nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absperring (131, 132) einen Kranz von gleichachsig zur Ringachse schraubenförmigen Rillen (351, 352) aufweist, die sich in axialer Richtung im wesentlichen über die dem Arbeitsmittelkanal 6 abgewandte Hälfte des Ringes erstrecken, und dass die Wand der Ringnut (141, 142) einen Kranz von gleiche Steigung und gleichen Rich tungssinn wie die Rillen (351, 352) des Absperrings habenden schraubenförmigen Rillen (361, 362) auf weist,

   die sich in axialer Richtung im wesentlichen über die dem Arbeitsmittelkanal (6) zugewandte Hälfte der Ringnut erstrecken, und dass in jede Rille (351, 3.52) des Absperrings (131, 132) eine Kugel (37) eingreift, die gleichzeitig in eine Rille (361, 362) der Ringnut (141, 142) eingreift. 13.

   Dampf- oder Gasturbine nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz, an den der Absperring (131, 132) anpressbar ist, als federnde Scheibe (321, 322) ausgebildet ist. 14. Dampf- oder Gasturbine nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Arbeitsmittel kanal (6) zugewandte Stirnfläche des Absperrings (13) in eine Sitzfläche (33) und in eine immer unter dem Druck des Arbeitsmittels im Arbeitsmittelkanal (6) ste hende Druckfläche (34) unterteilt ist.