DE203808C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 203808 KLASSE 14 c. GRUPPE- M 203808 CLASS 14 c. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13.JuIi 1907 ab. Patented in the German Empire on June 13, 1907 .

Es sind bereits umsteuerbare Dampfturbinen bekannt geworden, bei welchen zur Erlangung von Vorwärts- und Rückwärtslauf Rückdruckdüsen um i8o° umgeschwenkt wurden. Die bekannten Turbinen dieser Art waren aber reine Reaktionsturbinen und besaßen keinerlei Einrichtung, die Umfangsgeschwindigkeit herabzusetzen. Sie waren daher praktisch nur für kleine Leistungen anwendbar, bei denen durchThere are already reversible steam turbines known, in which to obtain back pressure nozzles were swiveled by 180 ° by forward and reverse rotation. the known turbines of this type were pure reaction turbines and had no device whatsoever reduce the peripheral speed. They were therefore practically only for small achievements applicable where through

ίο Rädervorgelege usw. die Umdrehungszahl herabgesetzt werden konnte. Um derartige umsteuerbare Dampfturbinen auch für verhältnismäßig niedrige Tourenzahlen einzurichten und eine Teilung der Turbine nach Druck und Geschwindigkeitsstufe zu ermöglichen, wird gemäß vorliegender Erfindung die Turbine obengenannter Art derart ausgebildet, daß mit den drehbaren Köpfen nicht nur die Düsen, sondern auch Segmente von Laufradschaufeln verschwenkt werden, welch letztere sich zwischen die an den Gehäusewänden befindlichen, an sich bekannten Gegenschaufelringe einstellen, und zwar werden hierbei die schwenkbaren Segmente der Laufradschaufeln derart bemessen, daß sie sich einerseits bei Drehung zwischen die Gegenschaufelringe stellen können, andererseits sämtlich ständig mit Dampf gefüllt sind; der Dampf fließt durch die Düsen und Schaufeln des Laufrades und die Leitschaufein in Richtung nach der Mitte zu, um die Geschwindigkeit des Dampfes völlig auszunutzen. Die Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt.
Es zeigtίο gear reduction etc. the number of revolutions could be reduced. In order to set up such reversible steam turbines for relatively low numbers of revolutions and to enable a division of the turbine according to pressure and speed level, according to the present invention the turbine of the type mentioned above is designed in such a way that not only the nozzles, but also segments of impeller blades are pivoted with the rotatable heads , the latter set between the counter-vane rings located on the housing walls, known per se, and indeed the pivotable segments of the impeller vanes are dimensioned in such a way that they can stand between the counter-vane rings on the one hand when rotating, and on the other hand are all constantly filled with steam; the steam flows through the nozzles and blades of the impeller and the guide vanes towards the center in order to fully utilize the speed of the steam. The invention is shown in the drawing.
It shows

Fig. ι eine dreistufige Dampfturbine mit wagerechter Drehachse, und zwar in der oberen Hälfte im senkrechten Längsschnitt, in der unteren in der Ansicht,Fig. Ι a three-stage steam turbine with a horizontal axis of rotation, namely in the upper one Half in the vertical longitudinal section, in the lower in the view,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die mittlere Turbinenkammer,2 shows a cross section through the middle turbine chamber,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Steuerungsschieber in seiner einen äußersten Stellung, 3 shows a longitudinal section through the control slide in its one extreme position,

Fig. 4 eine schematische Darstellung derzweiten äußersten Schieberstellung.Fig. 4 is a schematic representation of the second outermost slide position.

Die Turbine hat eine mehrteilige Maschinenwelle, welche teils voll, teils hohl und teils mit Kanälen versehen ist und im vorliegenden Falle aus vier Teilen a, b, c, d besteht (Fig. 1). Die Welle dreht sich in zwei Lagern e,f und trägt auf den hohlen Naben je zwei radial drehbar aufgesetzte runde Düsentragarme g, h, i. Seitlich an den Düsentragarmen sind die Düsengehäuse /, k, I (Fig. ι und 2) mit verstellbaren Düsenmündungen von rechteckigem Querschnitt befestigt. Die Düsentragarme g, h, i sind an den inneren Enden mit konischer Verzahnung m, η, ο versehen, welche im Eingriff mit den konischen Zahnrädern M₁, W₁, O₁, die in den Naben zentrisch drehbar gelagert sind, stehen.The turbine has a multi-part machine shaft which is partly full, partly hollow and partly provided with channels and in the present case consists of four parts a, b, c, d (Fig. 1). The shaft rotates in two bearings e, f and carries two radially rotatable round nozzle support arms g, h, i on each of the hollow hubs. The nozzle housings /, k, I (FIGS. 1 and 2) are attached to the side of the nozzle support arms with adjustable nozzle openings of rectangular cross-section. The nozzle support arms g, h, i are provided at the inner ends with conical teeth m, η, ο which mesh with the conical gears M ₁ , W ₁ , O ₁ , which are rotatably mounted centrally in the hubs.

Durch die Welle a, b, c, d sind konzentrisch zwei Spindeln gezogen, eine hohle p und eine volle q. Spindel f ist mit Bunden r, s, i versehen, welche auf dem Umfange steiles Gewinde haben und in die Nabenbohrungen der Zahnräder m, η, ο mit entsprechendem Muttergewinde eingepaßt sind. Auf der Spindel q sind zweiteilige Ringe u, v, w mittels durchgesteckter Keile befestigt. Diese Ringe sind auf dem Um-Two spindles are drawn concentrically through the shaft a, b, c, d , one hollow p and one full q. Spindle f is provided with collars r, s, i , which have a steep thread on the circumference and are fitted into the hub bores of the gears m, η, ο with a corresponding nut thread. Two-part rings u, v, w are attached to the spindle q by means of inserted wedges. These rings are on the

fange auch mit steilem Gewinde versehen und in die Nabenbohrungen der Kulissen x, y, ζ (Fig. ι und 2), in welchen sich das entsprechende Muttergewinde befindet, eingepaßt. Die Kulissen sind in den Innenräumen der Maschinenwelle drehbar, aber nicht längsverschiebbar gelagert. In den hohlen Düsentragarmen g, h, i befinden sich längs der Arme verschiebbare Stangen i, 2, 3, welche an dem inneren Ende Gabeln besitzen, deren Bolzen in den exzentrischen Schlitzen der Kulissen x, y, ζ verschiebbar angeordnet sind. An den äußeren Enden der Stangen 1, 2, 3 sind drehbar aufgesetzte Daumen 4, 5, 6 aufgesteckt, welche in zentrifugaler oder zentripetaler Richtung die Düsenschieber 7, 8, 9 bewegen, wodurch größere oder kleinere Querschnitte der Düsenmündungen eingestellt werden.start also provided with a steep thread and fitted into the hub bores of the scenes x, y, ζ (Fig. ι and 2), in which the corresponding nut thread is located. The scenes can be rotated in the interior of the machine shaft, but are not longitudinally displaceable. In the hollow nozzle support arms g, h, i there are rods i, 2, 3 which can be moved along the arms and which have forks at the inner end, the bolts of which are slidably arranged in the eccentric slots of the scenes x, y, ζ. On the outer ends of the rods 1, 2, 3 rotatably attached thumbs 4, 5, 6 are attached, which move the nozzle slide 7, 8, 9 in a centrifugal or centripetal direction, whereby larger or smaller cross-sections of the nozzle mouths are set.

Die Spindel ft ist durch die Keile 10 am Drehen gegen die Welle a, b, c, d verhindert; dieselbe kann nur in achsialer Richtung verschoben werden, und zwar mittels des Dampfkolbens 11, welcher im Dampfzylinder 12 eingeschlossen ist. Die Spindel q kann ebenfalls nur in achsialer Richtung verschoben werden, und zwar mittels des Handrades 13 und des -Gewindes auf der Nabe desselben. Die Spindel ft dient zur Umsteuerung der Turbine und die Spindel q zur Vergrößerung oder Verkleinerung der Mündungsquerschnitte der Düsen. Beide Spindeln laufen zusammen mit der Maschinenwelle a, b, c, d um und diese samt den Düsentragarmen in feststehenden Turbinenkammern 14, 15, 16. Auf den flachen Innenwänden der Turbinenkammern sind im vorliegenden Falle je zwei Leitschaufelkränze 17, 18, 19 für Rechtsumdrehung und je zwei Leitschaufelkränze 20, 21,22 für Linksumdrehung befestigt. Auf jedem Düsentragarme sind unter der Düse je zwei Laufschaufelsegmente 23,24, 25 befestigt (Fig. ι und 2). Dieselben bestehen je nur aus einigen Schaufeln, welche den von der Düse kommenden Dampfstrahl auffangen und weiterleiten und sich bei einer Schwenkung des Düsentragarmes um 180 ° aus der Lücke zwischen den Leitschaufelkränzen 17,18,19 ohne Anstoß in die Lücke zwischen den Leitschaufelkränzen 20, 21, 22 einrücken lassen.
■ Während jeder Umsteuerung wird der Dampf zufluß zur Turbine selbsttätig abgestellt. Diese Abstellung wird mittels des Doppelkolbens 26, 27, welcher im Zylinder 28 durch Dampf bewegt wird, bewerkstelligt.The spindle ft is prevented from rotating against the shaft a, b, c, d by the wedges 10; it can only be displaced in the axial direction, specifically by means of the steam piston 11 which is enclosed in the steam cylinder 12. The spindle q can also only be moved in the axial direction, namely by means of the handwheel 13 and the thread on the hub of the same. The spindle ft is used to reverse the turbine and the spindle q to enlarge or reduce the orifice cross-sections of the nozzles. Both spindles rotate together with the machine shaft a, b, c, d and this together with the nozzle support arms in fixed turbine chambers 14, 15, 16. In the present case, there are two guide vane rings 17, 18, 19 for clockwise rotation and on the flat inner walls of the turbine chambers two guide vane rings 20, 21, 22 each fastened for left-hand rotation. On each nozzle support arm, two rotor blade segments 23, 24, 25 are fastened under the nozzle (FIGS. 1 and 2). They each consist of only a few blades, which collect and transmit the steam jet coming from the nozzle and, when the nozzle support arm is pivoted by 180 °, move out of the gap between the guide vane rings 17, 18, 19 without any impact into the gap between the guide vane rings 20, 21 , 22 indent.
■ During each reversal, the steam flow to the turbine is automatically shut off. This shutdown is accomplished by means of the double piston 26, 27, which is moved in the cylinder 28 by steam.

An den Enden der beiden Steuerungszylinder 12 und 28 sind doppelte Rohranschlüsse' ^₄ V₂, d₂ W₄, d₃ V₁, iüj V₃ vorgesehen. Dieselben sind mittels dünner Rohre mit den gleichnamigen Anschlüssen am Steuerungsschieber (Fig. 3) verbunden. Der Steuerungsschieber ist seitlich an der Turbine in handlicher Lage befestigt und wird mittels des Handrades 29 und dessen Gewindespindel verschoben. Der Rohranschluß d_s am Steuerungsschieber ist mit der Dampfleitung mittels eines Rohres verbunden und Anschluß V₅ auf gleiche Weise mit der Vakuumkammer der Turbine. At the ends of the two control cylinders 12 and 28, double pipe connections' ^ ₄ _{V 2} , d ₂ W ₄ , d ₃ V ₁ , iüj V _{3 are} provided. These are connected by means of thin tubes to the connections of the same name on the control slide (Fig. 3). The control slide is attached to the side of the turbine in a handy position and is moved by means of the handwheel 29 and its threaded spindle. The pipe connection d _s on the control slide is connected to the steam line by means of a pipe and connection V ₅ in the same way with the vacuum chamber of the turbine.

Die Wirkungsweise der Turbine ist die folgende :The way the turbine works is as follows:

Der Dampf strömt durch die runde Öffnung 30, einen radialen Kanal 31 und einige achsiale Kanäle 32 in die erste hohle Nabe α der Maschinenwelle ein, von da durch die zwei Düsentragarme g in die Düsengehäuse / und durch die unteren, seitlich gerichteten Düsenausläufe (Fig. ι und 2) in die Turbinenkammer 14, in welcher ein kleinerer Druck herrscht als in den Düsentragarmen g, wobei durch Rückwirkung des Dampfstrahles die Düsentragarme sich in einer zur Dampfströmung entgegengesetzten Richtung drehen. Der Dampf strömt aus der Düse mit einer von der Druckstufe abhängigen Geschwindigkeit heraus. Diese Geschwindigkeit wird noch dadurch 'ausgenutzt, daß die Dampfstrahlen durch feststehende Leitschaufeln aufgefangen und auf die an den Düsentragarmen befestigten Laufschaufeln einmal oder mehrere Male wiederholt geleitet werden, bis ihre Geschwindigkeit in der ersten Druckstufe ausgenutzt ist. Dann passiert der Dampf die winkelförmigen Kanäle 33 und gelangt in die Höhlung der Nabe b, strömt von da in die Düsenarme h, Düsengehäuse k und aus deren düsenförmigen Öffnungen in die zweite Turbinenkammer 15 aus, wo ein kleinerer Druck als in den Düsentragarmen h herrscht. Durch Reaktion bei der Ausströmung dreht der Dampf die Düsenarme h in demselben Sinne wie die Arme g, wobei die Dampfstrahlen durch Leit- und Läufschaufeln genau so wie in der ersten Turbinenkammer in radialer, zentripetaler Riehtung geschickt werden und Arbeit verrichten, bis die Geschwindigkeit derselben ausgenutzt ist.The steam flows through the round opening 30, a radial channel 31 and some axial channels 32 into the first hollow hub α of the machine shaft, from there through the two nozzle support arms g into the nozzle housing / and through the lower, laterally directed nozzle outlets (Fig. ι and 2) in the turbine chamber 14, in which a lower pressure prevails than in the nozzle support arms g, the nozzle support arms rotating in a direction opposite to the steam flow due to the reaction of the steam jet. The steam flows out of the nozzle at a speed that depends on the pressure level. This speed is still used by the fact that the steam jets are caught by stationary guide vanes and are repeatedly directed one or more times onto the blades attached to the nozzle support arms until their speed is used up in the first pressure stage. Then, the steam passes through the angled passages 33 and enters b in the cavity of the hub, flows from there into the nozzle arms h, the nozzle housing k and from whose nozzle-shaped openings in the second turbine chamber 15, where a smaller pressure prevails than h in the nozzle support arms. By reacting with the outflow, the steam rotates the nozzle arms h in the same direction as the arms g, with the steam jets being sent through guide and rotor blades in a radial, centripetal direction just as in the first turbine chamber and doing work until the speed of these is used up is.

Aus der zweiten Turbinenkammer gelangt der Dampf durch die winkelförmigen Kanäle 34 in die Höhlung der Nabe c und aus derselben durch die Arme, Düsengehäuse und deren düsenförmige Ausläufe in die dritte Turbinenkammer 16, wo Unterdruck herrscht. In der Kammer 16 wird die Geschwindigkeit der Dampfstrahlen auf gleiche Weise ausgenutzt wie in den zwei no ersten Kammern, worauf der vollkommen expandierte Dampf durch die Öffnung 35 in den Kondensator austritt. Infolge der Verengung oder Erweiterung der Düsenmündungsquerschnitte in allen Düsen gleichzeitig mittels einer mit dem Handrade 13 zu steuernden Vorrichtung werden bei ungeänderten Druckverhältnissen zwischen den einzelnen Druckstufen die Dampfmengen und dadurch die Umdrehungsgeschwindigkeit und die Kraftleistung der Turbine geändert.The steam passes from the second turbine chamber through the angled channels 34 into the cavity of the hub c and out of the same through the arms, nozzle housings and their nozzle-shaped Outlets into the third turbine chamber 16, where there is negative pressure. In chamber 16 the speed of the steam jets is used in the same way as in the two no first chambers, whereupon the fully expanded steam through the opening 35 into the Condenser leaks. As a result of the narrowing or widening of the nozzle opening cross-sections in all nozzles simultaneously by means of a device to be controlled with the handwheel 13 if the pressure conditions between the individual pressure levels remain unchanged, the Steam quantities and thereby the speed of rotation and the power output of the turbine changed.

Der Dampfdruck und das Vakuum werdenThe vapor pressure and the vacuum become

von der Außenluft und zwischen den Turbinenkammern durch die zweiteiligen Labyrinthdichtungen 36, 37, 38, 39 und 40 aufgehalten. Der richtige Abstand zwischen den Ringflächen der Maschinenwelle und den Ringflächeri der zweiteiligen Dichtungen wird mittels entsprechender Gabeln 41, 42, 43, 44, 45 und Schrauben 48, 49, 50, wie aus der Zeichnung ersichtlich, eingestellt und festgehalten. Die Gabeln und Schrauben nehmen auch den Seitendampfdruck auf die Stirnflächen der Dichtungen auf.from the outside air and between the turbine chambers through the two-part labyrinth seals 36, 37, 38, 39 and 40 held up. The correct distance between the ring surfaces the machine shaft and the Ringflächeri of the two-part seals is by means of corresponding Forks 41, 42, 43, 44, 45 and screws 48, 49, 50, as can be seen from the drawing, set and held. The forks and screws also take the side steam pressure on the end faces of the seals.

Der richtige Abstand der Turbinenkammern voneinander, ist durch die Zwischenstücke 51 und 52 gesichert. Die freie Ausdehnungsfähigkeit der Turbinen welle durch Wärme ist dadurch erreicht, daß die Welle nur in dem Lager/gegen Seitenschub gesichert ist; dagegen kann sie im Lager e sich in achsialer Richtung bewegen. 53 ist eine Kupplungshälfte auf dem hervorstehenden Ende der Maschinenwelle zur Kraftabgabe. The correct distance between the turbine chambers is ensured by the intermediate pieces 51 and 52. The free expansion capacity of the turbine shaft through heat is achieved in that the shaft is only secured in the bearing / against sideshift; on the other hand, it can move in the axial direction in the bearing e. 53 is a coupling half on the protruding end of the machine shaft for power output.

Bei Turbinen mit einfacher, konstanter Tourenzahl fallen die Umsteuerungsvorrichtung, die Leitschaufelkränze auf der einen Seite und die selbsttätige Dampfabsperrung fort. Die Spindel q zur Verstellung der Düsenmündungsquerschnitte wird in einem solchen Falle an Stelle des Handrades 13 unter Einfluß eines Reglers gesetzt, der sie hin und her schiebt.In the case of turbines with a single, constant number of revolutions, the reversing device, the guide vane rings on the one hand and the automatic steam shut-off are omitted. In such a case, the spindle q for adjusting the nozzle orifice cross-sections is set under the influence of a controller in place of the handwheel 13, which pushes it back and forth.

Claims

Patent claim:

Reversible steam turbine with swiveling back pressure nozzles, which are used to obtain can be pivoted by 180 ° of forward and reverse rotation, thereby characterized 'that segments of rotor blades are connected to the nozzles, which rotated with the nozzles.

1 sheet of drawings.

Berlin, printed in the Reichsdruckerei.