DE1255113B - Einrichtung zum Kuehlen der Zwischenboeden und der Laeuferscheiben mehrstufiger Axial-Dampfturbinen der Radkammer-Bauart - Google Patents

Description

DEUTSCHES WfTGm PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KI.: 14 c -10/04

Nummer: 1255113
Aktenzeichen: G 460271 a/'14 c

1255 113 Anmeldetag: 14. Februar 1966

Auslegetag: 30. November 1967

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kühlen der Zwischenboden und der Läuferscheiben mehrstufiger Axial-Dampfturbinen der Radkammer-Bauart.

Der Dampf, der in den Radkammern, und zwar in den jedem Zwischenboden benachbarten Räumen in der radial innerhalb des Schaufelkranzes befindlichen Zone dieser Räume sich befindet, ist im Betrieb heißer als der die Schaufelkränze der Zwischenböden durchströmende Treibdampf. Denn erstens wird er durch die Reibung an den diese Räume begrenzenden Läuferscheiben erwärmt, und zweitens wird er, indem er durch die Zwischenboden-Stopfbuchsen und die Läuferscheiben-Ausgleichlöcher von Stufe zu Stufe leckt, nur durch Drosselung, also ohne Arbeitsleistung entspannt und daher kaum gekühlt; und da er sich mit dem Treibdampf kaum mischt, weil ja die Axialspalte zwischen dem Zwischenboden und den Läuferscheiben ziemlich eng sind, so wird der Temperaturunterschied zwischen dem Leckdampf und dem Treibdampf von Stufe zu Stufe größer und daher, weil er Wärmespannungen in den Zwischenböden und auch in den Läuferscheiben hervorruft, unerwünscht groß.

Man hat auf mancherlei Art versucht, den in jenen Räumen zwischen den Zwischenboden und den Läuferscheiben befindlichen Dampf zu kühlen. Man hat z. B. von außerhalb des Turbinengehäuses in die Radkammer des ersten Laufrades Dampf niedrigerer Temperatur und höheren Drucks als der- bzw. desjenigen des im Schaufelkranz dieses Rades strömenden Treibdampfes eingeführt und ihn von Stufe zu Stufe, vom Treibdampfstrom mittels besonderer Dichtränder der Laufradscheiben getrennt, durch die Stoffbuchsen der Zwischenboden und die Ausgleichlöcher der Radscheiben hindurchgeführt; dies aber erfordert ziemlichen Aufwand und sorgfältige Regelung des Druckes und der Menge des Kühldampfes, damit in jeder Stufe der Leckdampf möglichst gleiche Temperatur wie der Treibdampf der Stufe hat. Man 4" hat ferner bei hohlen Zwischenboden zwecks schneller Temperaturanpassung des Zwischenbodens Dampf aus dem Treibdampfstrom durch radial innerhalb des Schaufelkranzes, und zwar dicht neben dem Schaufelkranz, angeordnete Öffnungen in den hohlen Zwischenboden eingeführt und durch dicht neben der Stopfbuchse, und zwar an ihrer stromoberen Seite, angeordnete öffnungen aus dem Zwischenboden herausgeführt; aber dieser Dampf hat, da er am Rande des Treibdampfstroms, also in dessen durch Reibung erwärmter Zone, entnommen ist, nur geringe Kühlwirkung. Und bekannt ist schließlich noch eine nicht Einrichtung zum Kühlen der Zwischenböden und der Läuferscheiben mehrstufiger
Axial-Dampfturbinen der Radkammer-Bauart

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, Ν. Υ. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. Η. Η. Wey

und Dipl.-Ing. R. Müller-Börner, Patentanwälte, München 22, Widenmayerstr. 49

Als Erfinder benannt:

Ronald Earl Brandon, Schenectady, Ν. Υ.

(V. St. A)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 15. Februar 1965 (432 741)

eigentlich zur Kühlung, sondern zur Spaltverlust-Minderung, nämlich zum Druckausgleich zwischen der radial äußeren und der radial inneren Zone des Schaufelkranzes bestimmte Einrichtung, bei der durch Kanäle, die die Leitschaufeln radial durchbohren und an der stromoberen Seite des Zwischenbodens radial außerhalb und innerhalb des Schaufelkranzes beginnen bzw. ausmünden, Dampf radial einwärts hindurchströmt; dieser wird in den Leitschaufeln, da diese ja von dem zwischen ihnen sich entspannenden und dabei abkühlenden Treibdampfstrom gekühlt werden, zweifellos auch etwas gekühlt und somit zu gewisser Kühlung der radial inneren Zwischenbodenzone befähigt; aber auch hier ist, da dieser Ausgleichdampf in einer Randzone, also einer durch Reibung erwärmten Zone entnommen wird, diese Kühlwirkung offenbar nicht sehr groß.

Der Erfindungsgegenstand soll die Kühlwirkung verbessern. Auch er benutzt jenes bekannte Mittel zur Kühlung, Dampf aus dem Treibdampfstrom an der stromoberen Seite des Zwischenbodens zu entnehmen und ihn durch radiale Kanäle der Leitschaufeln und des Zwischenbodens vor die Zwischenboden-Stopfbuchse zu führen. Aber er nimmt den Dampf nicht aus einer Randzone des Treibdampfstromes, sondern aus dessen Mittelzone. Die Erfindung besteht darin,

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Claims (3)

daß die radialen Kanäle an der Eintrittskante der Leitschaufeln, etwa in der Mitte der Leitschaufellänge, beginnen. Die Kühlung kann man noch dadurch verbessern, daß man den heißen Leckdampf, der durch die Zwischenboden-Stopfbuchse in den zwischen diesem Zwischenboden und der folgenden Läuferscheibe befindlichen Raum gedrungen ist, nicht in den hinter dieser Läuferscheibe gelegenen Raum gelangen läßt, wohin er durch die üblichen Läuferscheiben-Ausgleichlöcher gelangen würde, sondern ihn in den Treibdampfstrom abführt. Dies kann man stromoberhalb oder stromunterhalb der Läuferscheibe tun; doch ist die stromobere Abführung ungünstig, weil der Treibdampfstrom durch den quer in ihn eindringenden Leckdampfstrom gestört wird und solche Störung vor dem Laufrad wegen der dort höheren Geschwindigkeit des Treibdampfstromes nachteiliger sein würde, weshalb man dort auch bekanntlich oft eine besonders enge Axialspalt-Dichtung vorsieht, ao und deshalb wird man den Leckdampf an der stromunteren Seite der Läuferscheibe abführen. Damit der Leckdampf dort den nächstfolgenden Zwischenboden möglichst wenig berührt, empfiehlt die Erfindung, daß die Mündungen der Ausgleichlöcher tunlichst weit radial außen angeordnet sind und daß jeder Zwischenboden an seiner stromoberen Seite dicht radial innerhalb des Ausgleichlöcher-Kranzes einen ringförmigen Wulst aufweist, der den durch die Ausgleichlöcher strömenden Leckdampf radial auswärts zum Treibdampfstrom ablenkt. Da zwischen dem Beginn und der Ausmündung der radialen Kanäle ein Druckgefälle besteht (dies wird erstens durch die Ejektorwirkung des Treibdampfstromes, zweitens durch den Drall des Stromes und drittens durch die zentrifugal wirkende Reibung der Läuferscheiben erzeugt), empfiehlt sich, dieses Gefälle zur Entspannung und somit Kühlung des Kühldampfes auszunutzen dadurch, daß die radialen Kanäle an ihrem radial inneren Teil sich diffusorartig erweitern. Die Zeichnung zeigt in F i g. 1 einen Längsschnitt durch zwei Stufen einer Turbine, F i g. 2 einen Querschnitt durch eine Leitschaufel entlang Linie II-II. Darin bedeuten 1 das Gehäuse, 3 den Läufer, 4 und 5 zwei Läuferscheiben, 6 und 7 deren Laufschaufeln, 8 deren Deckbänder, 9 und 10 zwei Zwischenboden, 11 und 12 deren Innenteile und 13 und 14 deren Leitschaufeln, 15 die Zwischenboden-Stopfbuchsen, 16 und 17 die Ausgleichlöcher der Läufer- scheiben, 16 a und 17 a deren Ausmündungen, 18 und den stromunterhalb je eines Zwischenbodens zwischen diesem und der benachbarten Läuferscheibe befindlichen Raum, 19/20 bzw. 25 die diesen Raum vom Schaufelkranzraum trennenden Dichtungen, 21 den stromunterhalb eines Zwischenbodens befindlichen Raum, 22 dessen Ausmündung in den Beschaufelungsraum, 23 und 26 je einen Ringwulst, der den aus den Ausgleichlöchern der vorhergehenden Läuferscheibe austretenden Leckdampf in den Beschaufelungsraum ablenkt, 27 die Eintrittsöffnung des eine Leitschaufel radial durchdringenden Kühldampfkanals, 28 diesen Kanal selbst und 29 seine diffusorartige Erweiterung. Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Kühlen der Zwischenboden und der Läuferscheiben mehrstufiger AxialDampfturbinen der Radkammer-Bauart mittels Dampfes, der an der stromoberen Seite des Zwischenbodens aus dem Treibdampfstrom entnommen und durch radiale Kanäle der Leitschaufeln und des Zwischenbodens vor die Zwischenboden-Stopfbuchse geführt wird, dadurchgekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnungen (27) dieser radialen Kanäle (28/29) an der Eintrittskante der Leitschaufeln, und zwar etwa in der Mitte der Leitschaufellänge, liegen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 für eine Turbine, deren Läuferscheiben mit Ausgleichlöchern versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen (16 a) der Ausgleichlöcher (16) tunlichst weit radial außen angeordnet sind und daß jeder Zwischenboden an seiner stromoberen Seite dicht radial innerhalb des Ausgleichlöcher-Kranzes einen ringförmigen Wulst (23) aufweist, der den durch die Ausgleichlöcher strömenden Leckdampf radial auswärts zum Treibdampfstrom ablenkt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Kanäle (28) an ihrem radial inneren Teil (29) sich diffusorartig erweitern.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 811469;
belgische Patentschrift Nr. 624 309;
USA.-Patentschriften Nr. 2451261, 2552239;
Buch »AEG-Dampfturbinen und Turbogeneratoren«, herausgegeben von der Allgemeinen Elektrizitäis-Gesellschaft, Berlin, 1963, S. 48 bis 52.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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