DE2205033A1

DE2205033A1 - Mehrstufige Axialturbine zum Antrieb von Schiffen

Info

Publication number: DE2205033A1
Application number: DE19722205033
Authority: DE
Inventors: Ralph J. Eastview Calif. Ortolano (V.St.A.)
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1971-02-01
Filing date: 1972-01-31
Publication date: 1972-08-10
Also published as: JPS507205B1; US3700353A

Description

Yfestmghouse
Electric CorDoration

Pittsburgh 31. Januar 1972

Mein Zeichen: VPA 71/8335 D/¥in

Mehrstufige Axialturbine zum Antrieb von Schiffen

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden USA-Patentanmeldung Ser.No. 111 530 vom 1. Februar 1971 beansprucht.

Verwendet man eine mehrstufige Axialturbine zum Antrieb von Schiffen, so ist es üblich, die für die Vorwärtsfahrt des Schiffes bestimmte Vorwärtsturbine verhältnismäßig großer Leistung mit der an der gleichen Antriebswelle liegenden Rückwärtsturbine geringerer Leistung konstruktiv zu vereinigen. Beide Turbinen sind also mit jeweils gemeinsamen Läufer, Gehäuse und Abdampfraum ausgebildet. Der Dampf wird jeweils von einem stirnseitigen Ende her zugeführt, expandiert dann in den für eine Fahrrichtung bestimmten Stufen der Turbine und tritt danach durch den gemeinsamen, zwischen beiden Beschaufelungen liegenden Abdampfraum aus. Da dabei die Gefahr besteht, daß der aus der Beschaufelung für die eine Fahrrichtung austretende Dampf gegen die Schaufeln der letzten Stufe der Beschaufelung für die andere Fahrrichtung prallt, empfiehlt es sich, zwischen der Beschaufelung der Vorwärts- und der Rückwärtsturbine im Abdampfraum eine trennende Leitflächenanordnung vorzusehen, welche dies verhindert. Derartige Leitflächenanordnungen v/erden meist als stehende Teile ausgebildet und sind mit dem Gehäuse der Schiffsturbine verbunden.

Der vorliegenden i-irfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirksame Leitfiächenanordnung für den Abdampfraum zwischen dor- Vorv/f-irtc- und der Hückv/ärtsturbinc zu schaffen, welche weder die Kosten noch die Dauer für die Herstellung der

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Turbine vergrößern. Die Erfindung geht aus von einer mehrstufigen Axialturbine der eingangs beschriebenen Art, bei der die in allen Stufen mit gleichem bzw. ähnlichem axialen Fußprofil versehenen Laufschaufeln der Vorwärtsturbine in hintereinanderliegenden Axialnuten in Scheiben des Läufers angeordnet sind und im Abdampfraum eine trennende Leitflächenanordnung vorgesehen ist. Gemäß der Erfindung besteht die Leitflächenanordnung aus ringsektorförmigen Platten mit Füßen, die, in Axialnuten einer Scheibe des Läufers aneinandergereiht angeordnet, einen geschlossenen Ring bilden, wobei die Anzahl der ringsektorförmigen Platten mit der Anzahl der Laufschaufeln in jeder Stufe der Vorwärtsturbine übereinstimmt und ihr axiales Fußprofil dem der Laufschaufeln der benachbarten letzten Stufe der Vorwärtsturbine entspricht, und außerdem weisen die jeweils fluchtend verlaufenden Axialnuten in den Scheiben des Läufers zur Aufnahme der Leitflächenanordnung und der Laufschaufeln der Vorwärtsturbine den gleichen Innendurchmesser auf, der größer ist als der größte Läuferdurchmesser der Rückwärtsturbine .

Die Leitflächenanordnung ist also als rotierendes, am Läufer befestigtes Bauteil ausgeführt, wodurch gerade der untere Teil der jeweils benachbart liegenden Schaufelreihen völlig vor dem aus der auf der anderen Seite der Leitfläche liegenden Beschaufelung austretendem Dampf geschützt ist, der außerdem durch die Leitflächenanordnung zu dem Ausgang des Abdampfraumes umgelenkt wird. Da die Leitflächenanordnung außerdem in genau die gleiche Anzahl von ringsegmentförmigen Platten unterteilt ist, wie in jeder Stufe der Vorwärtsturbine Laufschaufeln vorhanden sind und ihre Füße das gleiche axiale Fußprofil wie die Laufschaufeln der benachbarten letzten Stufe der Vorwärtsturbine aufweisen, sowie ihre Befestigung in mit den Axialnuten für die Laufschaufeln fluchtenden Axialnuton erfolgt, die jeweils den gleichen

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Innendurchmesser aufweisen, der größer ist als der größte Läuferdurchmesser der Rückwärtsturbine, "bereitet weder die Herstellung der Füße der Leitflächenanordnung noch die Herstellung der Axialnuten für die Laufschaufeln und die Leitflächen besondere Schwierigkeiten, da die jeweils fluchtend hintereinanderliegenden Axialnuten in einem Arbeitsgang hergestellt werden können.

Im folgenden sei die Erfindung noch anhand des in den Fig. T bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen teilweisen Längsschnitt einer mehrstufigen Axialturbine zum Antrieb von Schiffen, die gemäß der Erfindung ausgebildet ist.

Fig. 2 zeigt den Schnitt entlang der Linien II-II in Fig. 1.

In Fig. 3 ist eine von der Linie HI-III in Fig. 1 gesehene Ansicht des Läufers dargestellt, in der zur besseren Klarheit einige Teile entfernt sind.

Eine mehrstufige Axialturbine 1 zum Antrieb eines Schiffes besteht aus der Vorwärtsturbine 2 und der Rückwärtsturbine 3, die mit einem gemeinsamen Läufer 4,- Abdampfraum 5 und Gehäuse 6 ausgeführt sind. Am Gehäuse 6 sind jeweils die stehenden Leitschaufeln 7 für die Vorwärtsturbine 2 und die stehenden Leitschaufeln 8 für die Rückwärtsturbine 3 befestigt. Entsprechend der unterschiedlichen Leistung der Vorwärtsturbine 2 und der Rückwärtsturbine 3 hat die Vorwärtsturbine 2 mit verhältnismäßig großer Leistung zehn Stufen und die Rückwärtsturbine 3, deren Leistung wesentlich kleiner ist, drei Stufen. Jede Stufe besteht jeweils aus einer Reihe von gleichmäßig längs des Umfanges vorteilten Leitschaufeln 7 bzw. 8 und einer Reihe von ebenfalls gleichmäßig längs des

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Urafanges verteilten Laufschaufeln 9 für die Vorwärtsturbine und Laufschaufeln 10 für die Rückwärtsturbine 3. Die Laufschaufeln sind jeweils an dem gemeinsamen Läufer 4 befestigt, wobei die Laufschaufeln 10 für die Rückwärtsturbine 3 unmittelbar in dem sich zur Stirnseite 11 vergrößernden Läuferkörper eingesetzt sind, während für die Laufschaufeln 9 der Vorwärtsturbine 2 am Läuferkörper Scheiben 12 eingestochen sind, welche die Laufschaufeln 9 tragen.

Zum Antreiben des mit der nicht dargestellten Antriebswelle des Schiffes verbundenen Läufers 4 in Vorwärtsrichtung wird der heiße Dampf über die Dampfeinströmung 13 in das Innere der Vorwärtsturbine 2 geleitet und expandiert dort innerhalb der verschiedenen Stufen. Schließlich tritt er durch den Abdampfraum 5 hinaus. Die Bewegung· des Dampfes durch die Vorwärtsturbine 2 ist durch die Pfeile A angedeutet. Für die Rückwärtsfahrt des Schiffes wird der heiße Dampf durch die auf der Stirnseite 11 angebrachte Einströmung 14 in die Rückwärtsturbine 3 eingeleitet, expandiert in deren drei Stufen und tritt seinerseits durch den Abdampfraum 5 aus. Diese Dampfbewegung ist durch die Pfeile B angedeutet.

Weiterhin ist eine Leitflächenanordnung 15 vorgesehen, die verhindert, daß der aus der Vorwärtsturbine 2 bzw. aus der RUckwärtsturbine 3 jeweils austretende verbrauchte Dampf an die letzte Schaufelreihe der Beschaufelung der nicht beaufschlagten Turbine anprallt. Diese Leitflächenanordnung 15 ist als rotierende Anordnung ausgebildet und somit am Rotor 4 befestigt. Dadurch erreicht man eine besonders wirksame Abschirmung der jeweils letzten Schaufelreihe der Turbinen.

Gemäß der Erfindung besteht die Loitflächenanordnung Λ^κϊ aus ringsektorförmigen Platten 16 mit Füßen 17 (siehe Fig.2).

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Die Anzahl der ringsektorförmigen Platten 16 stimmt mit der Anzahl der Laufschaufeln 9 in jeder Stufe der Vorwärtsturbine 2 überein. Die radialen Kanten benachbarter Platten 16 stoßen aneinander, so daß alle zusammen einen geschlossenen Ring bilden. Außerdem haben die Laufschaufeln 9 bzw. die Platten 16 Füße mit gleichem bzw. ähnlichem axialen Fußprofil. Die Füße 17 der Platten 16 bzw. die Füße 18 der Laufschaufeln 9 sind jeweils als axiale Tannenbaumfüße ausgebildet. Zu ihrer Aufnahme dienen Axialnuten mit entsprechendem Tannenbaumprofil in den jeweiligen Scheiben 12 für die Laufschaufeln 9 im in der Scheibe 19 für die ringsektorförmigen Platten 16.

Diese Axialnuten liegen genau fluchtend hintereinander und haben somit eine gemeinsame Mittellinie, die entweder parallel zur Maschinenachse läuft oder zu dieser schräggestellt ist. Sie haben außerdem einen gleichen Innendurchmesser, der größer ist als der größte Läuferdurchmesser der Rückwärtsturbine 3 in der Nähe der Stirnfläche 11. Dies ergibt den Vorteil, daß alle Axialnuten durch die geradlinige Bewegung eines Schneidwerkzeuges hergestellt werden können. Insbesondere ist es vorteilhaft, dazu ein langes Räumwerkzeug, die Räumnadel 20 (siehe Fig. 3), zu benutzen, mit der alle fluchtend hintereinander liegenden Axialnuten jeweils in einem Arbeitsgang hergestellt werden können. Danach wird der Läufer um den Teilungswinkel zwischen den benachbarten Schaufeln 9 gedreht, der Arbeitsgang wiederholt usw., bis alle am Umfang befindlichen Axialnuten hergestellt sind. Somit wird praktisch durch die Leitflächenanordnung 15 kein zusätzlicher Arbeitsgang und auch keine zusätzliche Arbeitszeit erfordert.

Zur Herstellung der Axialnuten ?.1 für die Leitflächenanordnung Vj und 22 für die Laufschaufeln 9 der Vorv/ärtsturbine 2 wird die Räumnadel 20 von der Stirnseite 11 des Rotors 4 kofiuriond zuriachf.it mit dem Steg 19 für die Leitflächenan-

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Ordnung 15 in Berührung gebracht und schneidet in diesem die Axialnut 21 hinein. Dann wird die Räumnadel 20 weitergeführt und kommt in Eingriff mit den Scheiben 12 für die Aufnahme der Laufschaufeln 9 der Vorwärtsturbine 2 und schneidet in diese jeweils die Axialnuten 22 ein. Wie in Fig. 1 gezeigt, werden die Axialnuten 22 in den Scheiben 12 allmählich umso kleiner, je mehr sie sich dem Hochdruckende der Vorwärtsturbine 2 nähern, sie entstehen jedoch durch einem einzigen Arbeitsgang für die Räumnadel 20. Sämtliche Axialnuten 22 der Vorwärtsturbine 2 haben dadurch ein ähnliches Profil.

Es empfiehlt sich entsprechend, das Profil der Füße 17 der ringsektorförmigen Platten 16 zusammen mit dem Profil der Füße 18 der Laufschaufeln 9 herzustellen. Statt des im Ausführungsbeispiel gezeigten Tannenbaumprofils kann aber auch ein anderes axiales Profil verwendet werden.

5 Ansprüche
3 Figuren

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Claims

VPA 71/8335 Patentansprüche

1./ Mehrstufige Axialturbine zum Antrieb von Schiffen, bei der die Vorwärtsturbine und die Rückwärtsturbine mit jeweils gemeinsamen Läufer, Gehäuse und Abdampfraum ausgebildet sind und die in allen Stufen mit gleichem bzw. ähnlichem axialen Fußprofil versehenen Laufschaufeln der Vorwärtsturbine in hintereinanderliegenden Axialnuten in Scheiben des Läufers angeordnet sind, und bei der zwischen der Beschaufelung der Vorwärts- und der Rückwärtsturbine im Abdampfraum eine trennende Leitflächenanordnung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächenanordnung (15) aus ringsektorförmigen Platten (16) mit Füßen (17) besteht, die in Axialnuten (21) einer Scheibe (19) des Läufers (4) aneinandergereiht angeordnet einen geschlossenen Ring bilden, wobei die Anzahl der ringsektorförmigen Platten (16) mit der Anzahl der Laufschaufeln (9) in jeder Stufe der Vorwärtsturbine (2) übereinstimmt und ihr axiales Fußprofil dem der Laufschaufeln (9) der benachbarten letzten Stufe der Vorwärtsturbine (2) entspricht, und daß die jeweils fluchtend verlaufenden Axialnuten (21,22) in den Scheiben (19,12) des Läufers (4) zur Aufnahme der Leitflächenanordnung (15) und der Laufschaufeln (9) der Vorwärtsturbine (2) den gleichen Innendurchmesser aufweisen, der größer ist als der größte Läuferdurchmesser der Rückwärtsturbine (3).

2. Mehrstufige Axialturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschaufeln (9) der Vorwärtsturbine (2) und die ringsektorförinigen Platten (16) der Leitflächenanordnung (15) mit axialen Tannenbaumfüßen versehen sind.

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3. Mehrstufige Axialturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (19,12) zur Befestigung der Leitflächenanordnung (15) und der Laufschaufeln (9) der Vorwärtsturbine (2) im Läufer (4) eingestochen sind.

4. Mehrstufige Axialturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils fluchtend hintereinanderliegenden Axialnuten (21,22) zur Aufnahme der Leitflächenanordnung (15) und der Laufschaufeln (9) der Vorwärtsturbine (2) eine zur Maschinenachse geneigt verlaufende Mittellinie aufweisen.

5. Verfahren zur Herstellung einer mehrstufigen Axialturbine nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufnahme der Leitflächenanordnung (15) und der Laufschaufeln (9) der Vorwärtsturbine (2) dienenden, in den Scheiben (19,12) des Läufers (4) fluchtend hintereinanderliegend angeordneten Axialnuten (21,22) jeweils durch die geradlinige Bewegung eines langen Räumwerkzeuges (20) hergestellt werden.

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