DE2213071A1 - Einrichtung zur drallerzeugung vor dem ersten laufschaufelkranz von axial durchstroemten turbomaschinen - Google Patents

Einrichtung zur drallerzeugung vor dem ersten laufschaufelkranz von axial durchstroemten turbomaschinen

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DE2213071A1
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D3/00—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid
    • F01D3/02—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid characterised by having one fluid flow in one axial direction and another fluid flow in the opposite direction

Description

KRAFiEWEEZ UUIOIT AKTIENGESELLSCHAFT 4330 Mülheim-Ruhr,
Wiesenstraße 35
9713071
" IOU ' ' Unser Zeichen:
PA 72/9348 Mes/Fl
Einrichtung zur Drallerzeugung vor dem ersten Laufschaufel kranz von axial durchströmten Turbomaschinen
Bei Dampfturbinen ist es üblich, im Hochdruckteil zur Dampfmengenregelung eine Regelstufe vorzusehen, die aus mehreren am Umfang verteilten und einzeln oder in Gruppen absperrbaren Düsen besteht, durch die das sogenannte Aktionsrad axial mit Dampf beaufschlagt wird. Eine Mengenregelung mit einer derartigen Regelstufe wird Jedoch mit zunehmender Maschinengröße in Hinblick auf baulichen Aufwand, Wirkungsgrad und Betriebssicherheit immer ungünstiger.
Es ist daher schon vorgeschlagen worden, zur Mengenregelung einen radial-zentripetal durchströmten, in abschaltbare Düsen oder Düsengruppen aufgeteilten Leitschaufelring vorzusehen, der die nachfolgenden Schaufelreihen, deren Durchströmung im wesentlichen axial erfolgt, voll beaufschlagt. Eine Verbesserung gegenüber der bisher üblichen Düsengruppenregelung besteht dabei jedoch nur darin, daß keine gesonderte Laufschaufelreihe, die in allgemeinen im Durchmesser größer ausgeführt werden muß als die nachfolgenden voll beaufschlagten Stufen, erforderlich ist. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich jedoch bei der Aufhängung und Lagerung dieses radial durchströmten Leitschaufelkranzes, da dieser wärmebeweglich zwischen zwei selbst wärmebeweglich aufgehängten Bauteilen befestigt werden muß.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Drallerzeugung vor dem ersten Laufschaufelkranz von axial durchströmten Turbomaschinen und zur Mengenregelung zu schaffen, die äußerst einfach aufgebaut ist und mit hohem Wirkungsgrad arbeitet.
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Die Erfindung besteht dabei darin, daß vor dem ersten axial und ohne vorgeschalteten Leitschaufelkranz direkt beaufschlagten Laufschaufelkranz ein Ringraum mit mindestens einer tangentialen Dampfzuführung vorgesehen ist» Durch diese tangentiale Zuführung des Dampfes kann ein axial oder radial gerichteter leitschaufelkranz entfallen, so daß der Dampf nach Umlenkung in axiale Richtung direkt den ersten Laufschaufelkranz beaufschlagen kann.
Zweckmäßig ist es dabei, wenn die tangentialen Dampfzuführungen als in den Ringraum mündende und sich in Strömungsrichtung verengende Düsen ausgebildet sind. Dabei weisen die Düsenmündungen einen vorzugsweise rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt auf.
Der RingrauB selbst ist im wesentlichen radial gerichtet, wobei die meridionale Breite des Ringraumes in der Nähe der Daepfzuführungen größer als vor dem ersten Laufschaufelkranz sein kann.
Zur führung des einströmenden Dampfes kann es zweckmäßig sein, wenn sich der Ringraum jeweils hinter einer tangentialen Einströmung spiralförmig verengt, insbesondere bei überwiegende« Betrieb »it gleichzeitiger Beaufschlagung aller Dampfzuführungen.
Zur Mengenregelung können dabei den einzelnen tangentialen Zuführungen Drosselorgane vorgeschaltet sein, wobei jeweils einzelne oder jeweils gegenüberliegende tangentiale Zuführungen teilweise oder vollständig abgesperrt werden können.
Bei doppelflutigen Axialturbinen ist es zweckmäßig, wenn beide Fluten einen gemeinsamen Ringraum mit tangentialen Dampfzuführungen aufweisen. Wenn die Turbine mit Zweidruckbetrieb arbeitet, können die einzelnen tangentialen DampfZuführungen aus verschiedenen Dampfnetzen gespeist sein.
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Anhand einer scn.ematisch.en Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausftthrungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen:
Pig· 1 einen Querschnitt durch die Turbine im Bereich des Ringraumes;
Pig. 2 einen Teillängsschnitt entsprechend der Schnittlinie II-II nach Pig. 1 bei einer zweiflutigen Ausführung der Turbine mit rechteckigen Einströmquerschnitten;
Pig. 3 den gleichen Teillängsschnitt mit trapezförmigen Einströmquerschnitten und
Pig. 4 einen Querschnitt durch die Turbine mit spiralförmiger Verengung des Ringraumes.
Wie aus Pig. 1 und 2 der Zeichnung zu ersehen ist, ist der Läufer 1 der Turbine im Einströmbereich des Dampfes von einem sich radial nach außen erstreckenden Ringraum 2 umgeben, der nach dem dargestellten Ausfiihrungsbeispiel einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt 8 aufweist. In diesen Ringraun 2 münden tangential beispielsweise vier, in das äußere Turbinengehäuse 7 eingesetzte DampfZuführungen 3 ein, die von einem runden Querschnitt in einen rechteckigen Querschnitt im Mündungsbereich 4 übergehen. Der tangential zugeführte Dampf durchströmt den Ringkanal 2 in Umfangsrichitung mit einer zusätzlichen radial nach innen gerichteten Komponente. Im radial innenliegenden Bereich des Ringraumes 2 wird die Radialkomponente des zuströmenden Dampfes in axiale Richtung umgelenkt, wobei dann der Dampf mit dem noch unveränderten Drall direkt auf den ersten Laufschaufelkranz 5 trifft.
Damit kann also ein ausreichender Drall des eintretenden Dampfes vor dem ersten Laufschaufelkranz ohne zusätzliche Ver-
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Wendung eines Leitschaufelkranzes erzeugt werden. Der Aufbau des Dampfzuführungsbereiches in der Turbine gestaltet sich deshalb äußerst einfach, wobei durch die geringeren Umlenkungen des Dampfes vor der ersten Laufschaufelreihe auch geringere Verluste auftreten und somit der Wirkungsgrad ansteigt.
Zur Regelung der zuzuführenden Dampfmengen sind den einzelnen tangentialen Zuführungen 3 herkömmliche Drosselorgane vorgeschaltet, die in der Zeichnung nicht näher dargestellt sind. Damit ist es möglich, einzelne oder mehrere der tangentialen Dampfzuführungen abzusperren oder den Dampfdurchsatz zu drosseln.
Dabei ergibt sich auch bei einzelnen abgeschalteten tangentialen Dampfzuführungen eine relativ gleichmäßige Beaufschlagung des ersten Laufsehaufelkranzes, da der Ringraum selbst radial nicht unterteilt ist und somit der Dampf gleichmäßig aus dem gesamten Ringraum den ersten Laufschaufeln zuströmen kann. Es ist aber auch möglich, den Einströmquerschnitt der Düsen 4 trapezförmig auszubilden. Dann ergibt sich ein Querschnitt 9 des Ringraumes 21 nach Pig. 3, bei dem die meridionale Breite des Ringraumes 2' in der Nähe der Dampfzuführungen 4 größer ist als vor dem ersten Laufschaufelkranz 5. Damit ist eine geringere Höhe des Ringraumes an den Düsenmündungen möglich, so daß sich bei Teilbeaufschlagung der Düsen nur kleinere Toträume hinter den einzelnen abgeschalteten Düsen ergeben.
Zur Erhöhung des Wirkungsgrades kann es aber auch zweckmäßig sein - wie aus Pig. 4 zu ersehen ist - den Ringraum 6 jeweils hinter einer tangentialen Dampfzuführungsdüse 4 spiralförmig zu verengen, indem die Innenwandung des den Ringkanal 6 außen begrenzenden Gehäuses 7 bis zur Mündung der in Umfangsrichtung folgenden Düse 4' spiralförmig nach innen gezogen ist.
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Damit ergibt sich, insbesondere bei gleicher Beaufschlagung aller Dampfzuführungen 3, eine bessere Füllung des Ringraumes 6 und damit gleichmäßigere Abströmung aus diesem.
4 Pig.
10 Ansprüche
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Claims (10)

  1. PA 72/9348
    Patentansprüche
    Einrichtung zur Drallerzeugung vor dem ersten Laufschaufelkranz von axial durchströmten Turbomaschinen, insbesondere Dampfturbinen, dadurch gekennzeichnet, daS vor dem ersten axial und ohne vorgeschalteten Leitschaufelkranz direkt beaufschlagten Laufschaufelkranz (5) ein Ringraum (2) mit mindestens einer tangentialen Dampfzuführung (3) vorgesehen ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tangentialen DampfZuführungen O) als in den Ringraum (2) mündende und einen sich in Strömungsrichtung verengenden Austrittsquerschnitt aufweisende Düsen (4) ausgebildet sind.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenmündungen (4) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenmündungen (4) einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (2) im wesentlichen radial gerichtet ist.
  6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die meridionale Breite des Ringraumes (2) in der Nähe der Damjfeuführungen (3) größer ist als vor dem ersten Laufschaufelkranz.
  7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ringraum (6) jeweils hinter einer tangentialen Dampf ■zuführung (3) spiralförmig ver-
    engt# 309839/012B
    PA 72/9348
  8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mengenregelung den einzelnen tangentialen Zuführungen (3) Drosselorgane vorgeschaltet sind.
  9. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 Ms 8 für doppelflutige Axialturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fluten einen gemeinsamen Ringraum (2) mit ta.ngentialen Dampfzuführungen (3) aufweisen.
  10. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zweidruckbetrieb der turbine die tangentialen Dampfzuführungen aus verschiedenen Dampfnetzen gespeist sind.
    309839/0125
DE2213071A 1972-03-17 1972-03-17 Leitschaufelloser Leitkanal zur Drallerzeugung vor dem ersten Laufschaufelkranz von Turbinen Granted DE2213071B2 (de)

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