DE1076145B

DE1076145B - High pressure turbine with radial blading of the constant pressure control stage

Info

Publication number: DE1076145B
Application number: DES34946A
Authority: DE
Inventors: Carl Brennecke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-08-25
Filing date: 1953-08-25
Publication date: 1960-02-25

Description

DEUTSCHESGERMAN

Für die axialbeaufschlagte Überdruck-Trommel turbine für hohe Drücke und Temperaturen hat sich eine Bau form als besonders günstig erwiesen, nämlich das dem Überdruckteil vorgeschaltete Gleichdruckrad nicht ebenfalls axial, sondern radial zu beaufschlagen. Man erhält hierdurch kürzeste Strömungswege zwischen Gleichdruckstufe und Überdruckbeschaufelung ohne wesentliche Umlenkungen. Schwierig ist bei dieser Bauform die Ausbildung der radialen Aktionsradbeschaufelung. Die sonst übliche Bauweise mit eingesetzten, an Scha,ufelfüßen befestigten Einzelschaufeln kommt nicht in Betracht, da wegen der hohen Temperaturen .und der stoß artig auftretenden Kräfte die Beanspruchungen zu hoch werden. Auch ein Anschweißen der Schaufeln an dem Läufer oder einem mit diesen verbundenen Teil ist unter, Umständen aus schweißtechnischen Gründen oder im Hinblick auf Festigkeitsforderungen nicht möglich.For the axially loaded overpressure drum turbine For high pressures and temperatures, one type of construction has proven to be particularly favorable, namely that the equal pressure wheel upstream of the overpressure part is not also to be applied axially, but rather radially. This results in the shortest flow paths between the constant pressure stage and the overpressure blading without major diversions. With this design, it is difficult to form the radial action wheel blading. The usual construction with inserted, single blades attached to shovel feet is out of the question, because of the high temperatures. and the shock-like occurring Forces the stresses become too high. Also welding the blades to it Runner or a part connected to it is, under certain circumstances, for welding reasons or not possible with regard to strength requirements.

Gegenstand der Erfindung ist eine Hochdruckturbine der Trommelbauart mit einer Gleichdruckregelstufe mit Radialbeschaufelung und einer größeren Anzahl nachgeschalteter axialer Überdruckstufen, die sich dadurch auszeichnet, daß auf den vor den Überdruckstufen liegenden Trommelteil der Turbine wärmebeweglich zentriert ein Ring mit einer aus dem Vollen seitlich eingearbeiteten Radialbeschatifelüng für die Regelstufe aufgesetzt ist.The invention relates to a high-pressure turbine of the drum type with a constant pressure regulating stage with radial blading and a larger number of downstream axial overpressure stages that is characterized by the fact that on the drum part of the turbine located in front of the overpressure stages A ring is centered so that it can move freely from the heat, with a radial design from the solid at the side is set up for the control stage.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Kombination bietet die Möglichkeit zur besonders vorteilhaften und betriebssicheren Ausführung von Überdruckturbinenläufern für höchste Temperatur- und Druckbeanspruchungen. Wesentlich ist dabei, daß in der Hochdruckregelstufe jegliche Schaufelbefestigung und Befestigungsteile vermieden sind. Infolge des Einarbeitens der Schaufeln der Regelstufe in einen gesonderten, wärmebeweglich auf der Welle zentrierten Ring ist eine bedeutende Vereinfachung des Trommelläufers erzielt, da ein damit zusammenhängender Scheibenkörper größeren Durchmessers vermieden ist. Hierdurch werden innere Spannungen innerhalb des Läufers, die durch große Durchmesserunterschiede der Läuferteile bedingt sind, vermieden. Trotz des Herausarbeitens der Beschaufelung aus vollem Material ergeben sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung verhältnismäßig günstige Fertigungsverhältnisse für den Schaufelring der Regelstufe, dessen Handhabung infolge beschränkter Abmessungen bequem möglich ist. Berücksichtigt man ferner, daß der Schaufelring ohne weiteres aus besonderem, den hohen Temperaturen angepaßtem Material — wie austenitischem Stahl — hergestellt werden kann, so ergibt sich, daß die erfindungsgemäßeAnordnung in jeder Beziehung einen Fortschritt in der Ausbildung von Läufern für höchsteThe combination provided according to the invention offers the possibility of particularly advantageous and reliable design of overpressure turbine rotors for the highest temperature and pressure loads. It is essential that in the high pressure control stage, any blade attachment and attachment parts are avoided. As a result of the incorporation of the blades of the control stage in a separate, heat-movable ring centered on the shaft is a significant simplification of the drum rotor achieved because a related disk body of larger diameter is avoided. Through this are internal stresses within the rotor, which are caused by large differences in diameter of the Runner parts are conditionally avoided. Despite the fact that the blading is made from solid material there are relatively favorable manufacturing conditions for the arrangement according to the invention the blade ring of the control stage, which can be easily handled due to its limited dimensions is. If one also takes into account that the blade ring is easily made of special, the high temperatures Adapted material - such as austenitic steel - can be produced, it follows that the An arrangement according to the invention in every respect an advance in the training of runners for the highest

Hochdruckturbine mit Radialbeschaufelung der GleichdruckregelstufeHigh pressure turbine with radial blading of the constant pressure control stage

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Carl Brennecke, Mülheim/Ruhr-Saarn,
ist als Erfinder genannt wordenCarl Brennecke, Mülheim / Ruhr-Saarn,
has been named as the inventor

Temperaturen und Drücke mit einer Regelstufe darstellt. Represents temperatures and pressures with one control stage.

Bemerkt sei, daß an sich für Radialturbinen aus dem Vollen herausgefräste Schaufelkränze bekannt sind, wobei jedoch der zusammenhaltende Ringkörper die Kopfenden der Schaufeln verbindet und die einzelnen Schaufeln auf der Fußseite einzeln in Nuten von Läuferscheiben eingesetzt sind. Dem Merkmal einer aus dem Vollen herausgefrästen Beschaufelung kommt daher eine selbständige Bedeutung an sich nicht zu. Es ist weiter auch bereits bekanntgeworden, bei Turbinenläufern der Gleichdruckbauart mit auf Scheiben des Läuferkörpers aufgeschweißten Schaufein auf der Hochtemperaturseite der Turbine an Stelle einer aus dem Vollen herausgearbeiteten Läuferscheibe eine besondere, aus warmfestem Material bestehende Läuferscheibe anzuordnen.It should be noted that blade rings milled out of the solid are known for radial turbines are, however, the cohesive ring body connects the head ends of the blades and the individual Blades are used individually on the foot side in grooves of carrier disks. The feature a blading milled out of the solid therefore has an independent meaning in itself not to. It has also already become known, with turbine rotors of the constant pressure type Disks of the rotor body welded blades on the high-temperature side of the turbine Place a carrier plate carved out of the solid with a special one made of heat-resistant material to arrange existing carrier.

Die Erfindung sei an Hand einiger Ausführungsbeispiele erläutert.The invention will be explained using a few exemplary embodiments.

Bei der Bauform nach Fig. 1 ist an die die Überdruckbeschaufelung tragende Trommel 1 ein Bund 2 angearbeitet, auf dessen Stirnfläche der Schaufelring 5 mit den Radialschaufeln 3 aufgesetzt ist. 4 sind die zur Beschaufelung 3 gehörenden Düsen. Der Ring 5 übergreift den Bund 2 und legt sich mit einer Schulter 6 gegen eine entsprechende Schulter des Bundes 2. Wie die Figur erkennen läßt, hat die Ringfläche 7 eine geringere Erstreckung als die Ringfläche 8. Da nun beiderseits des Ringes 5 der gleiche Druck herrscht, entsteht infolge der verschiedenen Größen der Ringflächen 7 und 8 ein einseitiger, nach rechts gerichteter Schub, durch den der Ring 5 mit seiner Schulter 6 fest gegen den Wellenbund gedrückt wird. Der Ring 5 istIn the design according to FIG. 1, the overpressure blading is connected to supporting drum 1, a collar 2 is incorporated, on the end face of which the blade ring 5 is placed with the radial blades 3. 4 are the nozzles belonging to the blading 3. The ring 5 overlaps the collar 2 and lies with a shoulder 6 against a corresponding shoulder of the collar 2. As the figure shows, the annular surface 7 has a smaller extension than the annular surface 8. Since now The same pressure prevails on both sides of the ring 5 due to the different sizes of the ring surfaces 7 and 8 a one-sided, to the right directed thrust, through which the ring 5 with its shoulder 6 firmly is pressed against the shaft collar. The ring 5 is

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jedoch nicht fest auf den Bund 2 aufgezogen, sondern mit einem gewissen Paßsitz. Um seine zentrischeLage, aber gleichzeitig seine Wärmebeweglichkeit zu sichern, ist eine Reihe von Radialbolzen 9 eingesetzt, die durch Verschraubungen 10 gegen Herausfallen gesichert sind.however, not tightly drawn onto the collar 2, but with a certain snug fit. Around its central position, but at the same time to secure its heat mobility, a number of radial bolts 9 is used, which through Screw connections 10 are secured against falling out.

Die auf den Ring 5 ausgeübten Kräfte sind außerordentlich groß, machen also eine entsprechende Steifigkeit dieses Ringes notwendig. Sofern die Bauform nach Fig. 1 nicht ausreichen sollte, kann man die Form nach Fig. 2 wählen. Der Aufbau ist grundsätzlich der gleiche wie bei Fig. 1, jedoch hat jetzt der Bund2 einen geringeren Durchmesser als die Trommel 1. Man kann auf diese Weise dem Ring 5 eine größere Höhe und eine entsprechend höhere Steifigkeit geben.The forces exerted on the ring 5 are extraordinarily great, so they make a corresponding rigidity this ring is necessary. If the design according to FIG. 1 is not sufficient, the form can be used select according to Fig. 2. The structure is basically the same as in Fig. 1, but now the collar has 2 a smaller diameter than the drum 1. You can in this way the ring 5 a larger Give height and a correspondingly higher rigidity.

Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist wieder der Bund 2 mit dem gegenüber der Trommel 1 verringerten Durchmesser gewählt. Jedoch zeigt diese Bauform zwei Besonderheiten. Die eine ist die, daß der Ring5 jetzt in eine nabenartige Verlängerung 11 übergeht. Das, was man im Falle der Fig. 2 durch größere Ringhöhe erzielt, erreicht man bei dieser Bauform durch die Nabenverlängerung. Diese hat darüber hinaus noch den Vorteil einer größeren Stabilität als der verhältnismäßig kurzeRing nachFig. 2. Die zweite Besonderheit besteht in dem vorgezogenen Kragen 12 und seiner Gestaltung. Man schafft auf diese Weise, wie die Figur ohne weiteres erkennen läßt, einen sanften, stetigen Übergang von der radialen zur axialen Beschaufelung und erhöht durch Verringerung der Wirbelbildung den Wirkungsgrad.In the exemplary embodiment according to FIG. 3, too, the collar 2 is again with the one opposite the drum 1 selected reduced diameter. However, this design shows two special features. One is that the ring 5 now merges into a hub-like extension 11. What can be done in the case of FIG A larger ring height is achieved with this design by means of the hub extension. This has about it also has the advantage of greater stability than the relatively short ring according to FIG. 2. The second A special feature is the extended collar 12 and its design. In this way one creates as the figure shows, a smooth, steady transition from the radial to the axial Blading and increases the efficiency by reducing the formation of eddies.

Claims

Patent claims:

1. High pressure turbine with radial blading of the constant pressure control stage and a larger one Number of axial overpressure stages containing blading section, the rotor blades on a drum part, characterized in that on the before the overpressure stages lying drum part of the turbine, heat-movable, centered a ring with a solid, laterally incorporated radial blading is placed.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that both sides of the steam pressure acted upon ring has two surfaces (7, 8) of different sizes, in such a way that it through the steam pressure is loaded on one side to ensure a tight fit.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that on the blade ring (5) a Shoulder (6) is incorporated, which is against a corresponding shoulder of the blade carrier (2) lays.

4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the blade ring (5) Pulled forward like a collar (at 12) below the blade ring to form a smooth flow path is.

5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the ring on the Blade carrier is placed with a hub-like extension (11).

6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the blade ring and Blade carrier in a manner known per se made of different materials with different thermal expansion exist.

Considered publications:
German Patent No. 379 734;
British Patent Nos. 652 591, 537 720;
Swiss patent specification No. 262 888.

1 sheet of drawings