DE164615C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung betrifft mehrstufige Dampf- bezw. Gasturbinen mit teilweiser Beaufschlagung.

Bei mehrstufigen Dampfturbinen mit teilweiser Beaufschlagung hat sich der Ubelstand herausgestellt, daß große Arbeitsverluste durch das Ansaugen, Zentrifugieren und Auswerfen von Dampf in denjenigen Schaufelradzellen entstehen, welche nicht beaufschlagt sind (sog. Ventilationsverluste). Diese Verluste treten sowohl bei Turbinen mit achsialer Durchströmung des Dampfes (Achsialturbinen) als auch bei solchen mit radialer Dampfdurchströmung (Radialturbinen) auf.

Die genannten Verluste sind unter sonst gleichen Bedingungen der Gesamtbreite der Schaufelkränze (in achsialer Richtung) annähernd und proportional. Da bei mehrstufigen Achsialturbinen die Schaufelradkränze achsial nebeneinander liegen, so ergibt sich für diese Turbinen eine bedeutende Gesamtschaufelbreite; dagegen können bei mehrstufigen Radialturbinen mehrere Schaufelkränze konzentrisch ineinander angeordnet werden, so daß bei diesen Turbinen die Gesamtschaufelbreite (in achsialer Richtung) und damit auch die von diesen abhängigen Ventilationsverluste (unter sonst gleichen Verhältnissen) bei weitem geringer sind, als bei Achsialturbinen.

Es sind nun teihveis beaufschlagte mehrstufige Radialturbinen bekannt, bei welchen mehrere Leitvorrichtungen konzentrisch ineinander angeordnet sind, die volle Kreise bilden. Auch bei diesen Radialturbinen entstehen noch wesentliche Ventilationsverluste; es kann nämlich der in die nicht beaufschlagten Zellen aufgesaugte, in Drehung versetzte und dadurch im geringen Maße kornprimierte Dampf nicht frei nach außen aus den Radzellen abströmen, sondern dieser Dampf muß durch den den Schaufelkranz umgebenden Leitschaufelring gepreßt werden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine mehrstufige, teilweis beaufschlagte Radialturbine mit mehreren konzentrisch ineinander angeordneten Leitvorrichtungen, bei welcher die vorstehend genannten bei den bisherigen Radialturbinen auftretenden Ventilationsverluste möglichst vermindert sind. Die Turbine gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtungen die Schaufelradkränze nicht auf ihren ganzen Umfangen, sondern" nur auf Teilen der Umfange umgeben, so daß also die Leitvorrichtung nur Sektoren bilden. Hierdurch wird gegenüber einer Radialturbine mit teilweiser Anfangs-Beaufschlagung und mit vollkreisförmigen Leitvorrichtungen erreicht, daß der in die nichtbeaufschlagten Schaufelradzellen angesaugte und in Drehung versetzte Dampf frei aus den Radzellen abgeschleudert werden kann, ferner,, daß dieser aus einem Schaufelrad ausgeschleuderte Dampf ohne Geschwindigkeitsverlust in die Zellen des nächsten

größeren Schaufelradkranzes eintreten kann. Für eine Turbine gemäß dieser Erfindung ergeben sich daher bei weitem geringere Ventilations- und dergleichen Verluste, als bei den bisher bekannten teilweis beaufschlagten Radialturbinen mit vollkreisförmigen Leitvorrichtungen; die Verluste der letzteren Turbine sind, wie bereits oben erwähnt, bei weitem geringer, als die einer entsprechenden

ίο Achsialturbine.

Die Düsen bezw. die sektorförmigen Leitvorrichtungen der einzelnen Stufen einer Turbine gemäß dieser Erfindung folgen einander vorteilhaft nicht in radialer Richtung, sondern in einer im Sinne der Drehung der Schaufelräder fortlaufend versetzten Richtung. Hierdurch wird nicht allein die auch bei Achsialturbinen auftretende Wirkung erreicht, daß der expandierende Dampf stoßfrei durch die Leitvorrichtungen strömen kann, sondern auch noch die weitere bei den entsprechenden Achsialturbinen nicht auftretende Wirkung, daß der aus den nichtbeaufschlagten Schaufelradzellen nach außen abgeschleuderte und in schneller Drehung befindliche Dampf nicht an die Stirnwandungen der Leitvorrichtungen anprallen und zurückprallen kann; hierdurch werden Geschwindigkeitsverluste dieses Dampfes, sowie auch ein infolge des Zurückprallens auftretender Rückstau gegen die Schaufelräder vermieden.

Falls bei einer Turbine gemäß dieser Erfindung zwei oder mehrere Kammern vorhanden sind, welche durch einen Uberströmkanal miteinander verbunden sind, der den aus den Schaufelrädern der einen Kammer austretenden Dampf zu den Leitvorrichtungen der nächsten Kammer überleitet, so kann dieser Kanal vorteilhaft in der Drehungsrichtung der Schaufelräder gekrümmt sein, um möglichst wenig von der Austrittsgegeschwindigkeit des Dampfes durch Stoß zu verlieren.

Auf beifolgender Zeichnung ist eine mehrstufige Dampfturbine schematisch dargestellt, welche gemäß dieser Erfindung gebaut ist. Fig. ι ist ein Längsschnitt, Fig. 2 ein -Schnitt nach Linie A₁ -B₁, Fig. 3 ein Schnitt durch einen Teil der Turbine nach Linie A₂-B₂.

Die Turbine enthält zwei Kammern, in welchen je ein Schaufelrad S₁ bezw. S₂ mit je vier Schaufelkränzen angeordnet ist. Der in der Pfeilrichtung 1 einströmende Dampf gelangt in den Verteilungsraum a, strömt in der Pfeilrichtung 2 in die Düsen (Leitvorrichtungen) g-j und expandiert in diesen; der ausströmende Dampf beaufschlagt im ersten Schaufelkranz C₁, strömt sodann durch die einen Sektor bildende Leitvorrichtung d₁, sodann durch die Zellen des Schaufelkranzes C₂

u. s. f. Der aus den Zellen des Kranzes C₄ ausströmende Dampf wird durch den Überströmkanal i in der Pfeilrichtung 3 zu der zweiten Kammer übergeleitet, expandiert in deren Leitvorrichtungen und Schaufelradzellen weiter, strömt in der Pfeilrichtung 5 aus den Zellen des letzten Schaufelrades, und in der Pfeilrichtung 6 aus der Turbine zur anderweiten Verwendung oder zum Kondensator ab.

Bei der dargestellten Turbine bilden die Leitvorrichtungen nicht volle Kreise, sondern nur Sektoren, um die vorstehend gekennzeichneten Wirkungen zu erreichen; die Leitvorrichtungen der einzelnen Stufen folgen einander nicht radial, ^sondern sind in der Drehungsrichtung der Schaufelräder versetzt angeordnet; endlich ist der Überströmkanal von der einen Kammer zu den Leitvorrichtungen der nächsten Kammer in der Dampf-Strömungsrichtung gekrümmt angeordnet.

Die Breiten der Schaufelradkränze sowie die Breiten der Leitvorrichtungen b .. und d... (in achsialer Richtung) sind entsprechend der Verminderung der Dampfgeschwindigkeit oder des verminderten Dampfdruckes oder beider Faktoren fortgesetzt vergrößert; auch die Längen der Leitvorrichtungen bezw. die von diesen eingenommenen Zentriwinkel sind aus denselben Gründen fortgesetzt vergrößert.

Die Dampfströmungsrichtungen durch die Radzellen der Turbine ist in der ersten Kammer von innen . nach außen, in der zweiten Kammer von außen nach innen; selbstverständlich könnte die Dampfströmung durch entsprechend angeordnete Kanäle in beiden Kammern die gleiche oder die umgekehrte Richtung haben.

Bei der dargestellten Turbine sind die Düsen bezw. Leitvorrichtungen einer jeden Stufe zu einer Gruppe vereinigt; selbstverständlich können auch mehrere größere und kleinere Gruppen von Düsen bezw. Leitvorrichtungen angeordnet werden. In vielen Fällen ist es vorteilhaft, die Schaufelräder der letzten (Niederdruck-) Stufen nicht partiell, sondern auf ihren ganzen Umfangen beaufschlagen zu lassen.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Mehrstufige, teilweis beaufschlagte Radial-Dampf- (bezw. Gas-) Turbine mit mehreren konzentrisch ineinander angeordneten Leitvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtungen nicht volle Kreise, sondern nur Sektoren bilden, zum Zwecke, dem aus den nicht beaufschlagten Radzellen nach außen abgeschleuderten Dampfe ein freies Abströmen

   zu ermöglichen und diesen Dampf in die Zellen des nächsten Schaufelrades ohne Geschwindigkeitsverlust überzuführen.
2. 2. Mehrstufige Dampfturbine nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtungen der einzelnen Stufen nicht radial, sondern in der Drehungsrichtung der Schaufelräder fortlaufend versetzt angeordnet sind, zum Zwecke, geringere Stoßverluste sowohl des durchströmenden treibenden Dampfes als auch des in den Schaufelradzellen in Drehung versetzten nicht treibenden Dampfes zu erreichen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.