DE2435153A1 - Turbomaschine, insbesondere dampfturbine mit hoher dampfeintrittstemperatur - Google Patents
Turbomaschine, insbesondere dampfturbine mit hoher dampfeintrittstemperaturInfo
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Description
KRAi1TWERE UNION AKTIENGESELLSCHAFT 4330 Mülheim-Ruhr,
Wieaenstraße 35
Unaer Zeichen: PA 74/9350 Mes/Fl
Turbomaachine, insbesondere Dampfturbine mit hoher Dampf eintrittatemperatur
Die Erfindung betrifft eine Turbomaschine, inabeaondere Dampfturbine
mit hoher Dampfeintrittatemperatur, mit einem sich vor dem ersten Laufschaufelkranz radial nach außen und über den
geaamten Umfang erstreckenden Ringraum zur Drallerzeugung, vobei der erate Laufschaufelkranz axial und ohne vorgeachalteten
Leitachaufelkranz direkt beaufachlagt ist, sowie mit
tangential in den Ringraum einmündenden und einzeln regelbaren Zuführungen für das Strömungsmedium.
Eine aolche Turbomaachine iat aus der DT-OS 2 213 071 bekannt,
Bei einer derartigen Ausbildung des Einströmbereiches der Turbine, die auch bei Teillaat eine gleichmäßige Beaufachlagung
dea ersten Laufschaufelkranzes und einen guten Wirkungsgrad gewährleistet, kann jedoch bei hohen Eintrittstemperaturen
eine hohe Materialbeanspruchung im Ringkanal und im ersten Laufachaufelkranz auftreten. Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, ausgehend von einer Turbine der eingangs beschriebenen Art, eine Anordnung zu schaffen, mit der in der
Turbine die hohen Eintrittstemperaturen ohne Wirkungsgradverminderung schnell abgebaut bzw. ihre Einwirkungen auf den Einatrömbereich
weitgehend gemildert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist daher erfindungsgemäß vorgesehen, daß der dem Ringraum unmittelbar nachgeschaltete Laufschaufelkranz
auf einem Wellenbund mit größerem Durchmesaer als dem der nachfolgenden Beschaufelung angeordnet ist. Perner ist
es zweckmäßig, daß der Ringraum durch ein geaondertea, rotationsaymmetriaches
Gehäuse gebildet ist, das zwischen Turbinengehäuse und Welle angeordnet iat und zum Strömungsraum
der Turbine einen umlaufenden, axial gerichteten Dampfaualaß unmittelbar vor dem ersten Laufschaufelkranz aufweist. Das
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Ringraumgehäuse kann dabei im Abstand zum Turbinengehäuse und zur Welle angeordnet sein, wobei der sich so ergebende Raum
zwischen Turbinengehäuse sowie Welle einerseits und Ringraumgehäuse andererseits Austrittsöffnungen zum ersten Laufschaufelkranz
und zur äußeren Wellendichtung aufweist und an eine gesonderte Zuführung für kältere Strömungsmedien angeschlossen
ist.
Mit einer derartigen Ausbildung des ersten Laufschaufelkranzes auf einem Wellenbund mit größerem Durchmesser kann in dieser
ersten Stufe ein größeres Gefälle verarbeitet und damit Temperatur abgebaut werden, so daß die nachfolgenden Stufen mit
Medium schon geringerer Temperatur beaufschlagt werden. Durch die Auskleidung des Ringraumes mit einem gesonderten Gehäuse
und Kühlung des verbleibenden Spaltes mit gekühltem Medium oder mit Medium, das schon Arbeit geleistet hat und damit eine
geringere Temperatur aufweist, wird dieser Bereich sicher gegenüber den hohen Eintrittstemperaturen abgeschirmt.
Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise
eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen:
Pig. 1 einen Längsschnitt durch den Einströmbereich einer Turbine und
i'ig. 2 einen Querschnitt durch den Einströmbereich entsprechend
der Schnittlinie II-II nach Pig. 1.
Wie aus den Figuren zu ersehen ist, ist der Einströmbereich für den Frischdampf als ein sich von der Welle 1 radial nach
außen und über den gesamten Umfang erstreckender Ringraum 2 ausgebildet. In diesen Ringraum 2 münden - wie insbesondere
aus Fig. 2 zu ersehen ist - vier Zuführungen 3, 4, 5 und 6 für das Strömungsmedium tangential ein. Diese Zuführungen 3
bis 6 weisen dabei jeweils ein unabhängig steuerbares Drossel-
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ventil 7, 8, 9 und 10 auf, das in der Fig. nur schematisch dargestellt ist, so daß im Sinne einer Mengenregelung, je
nach der geforderten Durchflußmenge, eine oder mehrere der Zuführungen gedrosselt oder verschlossen werden können.
In dem rotationssymmetrischen Ringraum 2 bildet sich somit eine spiralförmige Drallströmung aus, die je nach der Zahl
der geöffneten Zuführungen 3 Ms 6 eine andere Ausbildung erfährt. Die so entstehende variable Steigung der spiralförmigen
Stromlinien ist vergleichbar mit der Neigung der Strömungskanäle in verstellbaren Leitschaufeln und entspricht
auch deren Funktion. So wird erreicht, daß der nachfolgende Laufschaufelkranz 11 ohne vorgeschaltete Leitschaufeln direkt
und gleichmäßig beaufschlagt wird, auch, wenn ein Seil der Zuführungen
3 bis 6 gedrosselt oder verschlossen ist.
Um nun hohe Temperaturbelastungen der Trommelstufen zu vermeiden,
ist erfindungsgemäß vorgesehen, den dem Ringraum 2 unmittelbar folgenden Laufschaufelkranz 11 auf einem Wellenbund
12 mit einem größeren Durchmesser anzuordnen, als ihn die folgenden Trommelstufen 13 aufweisen. Durch den größeren
Durchmesser kann die erste Stufe 11 ein größeres Gefälle verarbeiten, so daß in dem Strömungsraum 14 hinter dem Laufschaufelkranz
11 bereits ein Teil der hohen Mediumtemperatur abgebaut ist und die Trommelstufen 13 mit einem Medium niedrigerer
Temperatur arbeiten können.
Um nun auch die Temperaturbelastung des Einströmbereiches herabzusetzen, kann der Ringraum 2 selbst besonders ausgebildet
werden. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist der Ringraura 2 selbst durch ein gesondertes rotationssymmetrisches
Gehäuse 15 umgeben bzw. gebildet, das aus einem hochfesten Material besteht. Dieses Ringraumgehäuse 15 ist dabei im Abstand
zur Welle 1 und zum Turbinengehäuse 16 angeordnet, so daß sich zwischen Turbinengehäuse 16 sowie Welle 1 einerseits
und dem Ringraumgehäuse 15 andererseits ein umlaufender Zwi-
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schenraum 17 ergibt. Dieser Zwischenraum 17 wird über eine
Leitung 18, die durch daa !Turbinengehäuse 16 hindurchfiüirt
und in den Zwischenraum 17 mündet, mit einem kühleren Medium beaufschlagt und schirmt somit das eigentliche Turbinengehäuse
16 in seinem Einströmbereich gegenüber dem eigentlichen Arbeitsmedium ab.
Das Ringraumgehäuse 15 erstreckt sich dabei auch über die dem ersten Laufschaufelkranz 11 gegenüberliegenden Wandungsbereich
des Turbinengehäuses 16, wobei das Ringraumgehäuse 15 an der
Stelle 19 direkt mit dem Turbinengehäuse 16 verbunden ist. Das
Ringraumgehäuse 15 weist dabei zur Beschaufelung der Turbine
einen umlaufenden, axial gerichteten Dampfauslaß 20 unmittelbar
vor dem ersten Laufschaufelkranz 11 auf, so daß dieser
axial beaufschlagt ist. Vom Zwischenraum 17 mündet ein Austrittsspalt 24 in den Ringraum 2, wobei sich dieser Austrittsspalt 24 unmittelbar vor dem ersten Laufschaufelkranz 11 auf
der Höhe des Umfanges des Wellenbundes 12 befindet. Ein weiterer
Auslaß für das dem Zwischenraum 17 durchsetzende Kühlmedium ist noch zur äußeren Wellendichtung 21 gegeben.
Durch eine Drosselstelle 22 in der Kühlmittelzuführungsleitung 18 kann die Kühlmittelzuführung so gesteuert werden, daß mit
möglichst wenig Kühlmedium ein höchstmöglicher KUhleffekt erzielt wird.
Mit der beschriebenen Anordnung ist also auf einfache Weise eine Mengenregelung mit gleichmäßiger Beaufschlagung der ersten
Laufschaufelstufe auch bei unterschiedlichen Lasten mit jeweils gutem Wirkungsgrad möglich, wobei jedoch die Temperaturbeanspruchungen
der Schaufelreihen und des Einströmbereiches weitgehend herabgesetzt worden sind.
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Claims (4)
- PA 74/9350Patentansprüche(1.!Turbomaschine, insbesondere Dampfturbine mit hoher Dampf-Eintrittstemperatur, mit einem sich vor dem ersten Laufschaufelkranz radial nach außen und über den gesamten Umfang erstreckenden Ringraum zur Drallerzeugung, wobei der erste Laufschaufelkranz axial und ohne vorgeschalteten Leitschaufelkranz direkt beaufschlagt ist, sowie mit tangential in den Ringraum einmündenden und einzeln regelbaren Zuführungen für das Strömungsmedium, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Ringraum (2) unmittelbar nachgeschaltete Laufschaufelkranz (11) auf einem Wellen bund (12) mit größerem Durchmesser als dem der nachfolgenden Beschaufelung (13) angeordnet ist.
- 2. Turbomaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (2) durch ein gesondertes, rotationssymmetrisches Gehäuse (15) gebildet ist, das zwischen Turbinengehäuse (16) und Welle (1) angeordnet ist und zum Strömungsraum der Turbine einen umlaufenden, axial gerichteten Dampfauslaß (20) unmittelbar vor dem ersten Laufschaufelkranz (11) aufweist.
- 3. Turbomaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringraumgehäuse (15) im Abstand zum Turbinengehäuse (16) und zur Welle (1) angeordnet und daß der sich so ergebende Raum (17) zwischen Turbinengehäuse (16) sowie Welle (1) einerseits und dem Ringraumgehäuse (15) andererseits Austrittsspalte (24) zum ersten Laufschaufe!kranz (11) und zur äußeren Wellendichtung (21) aufweist und an eine gesonderte Zuführung (18) für kälteres Strömungsmedium angeschlossen ist.
- 4. Turbomaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daßdie Zuführung (18) für kältere Strömungsmedien eine gesonderte Drosselstelle (22) aufweist.509887/0032Leerseite
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