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Kondensator für Dampfturbinen. hei Kondensationsanlagen für Dampfturbinen
ist es bereits bekannt, das Dampfaustrittsgehäuse durch Führungswände, Trennscheiben
o. dgl. in verschiedene Abteile zu teilen, so, daß der Dampf, der einen Teil des
letzten Schaufelkranzes verläßt oder bei einer Turbine, wo der Dampf ins Austrittsgehäuse
aus einer Mehrzahl von Schaufelkränzen gelangt, der Dampf, der aus einem Teil der
Gesamtheit dieser Kränze kommt, getrennt durch die einzelnen Abteile des Gehäuses
strömt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dampfturbinenkondensation
mit derart unterteiltem Dampfaustrittsgehäuse. Sie besteht darin, daß der Kondensator
ebenfalls in eine Anzahl von Kammern, die als Einzelkondensatoren wirken, unterteilt
ist, so daß der Dampf, der aus einem Teil eines bzw. in obigem Sinne einer Teilzahl
von Laufkränzen kommt, in einer Kammer getrennt von dem aus einem anderen Teil bzw.
Teilzahl von Laufkränzen kondensiert wird.
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Anders ausgedrückt: Der Kondensator ist mit Trennwänden versehen,
die die Verlängerung einzelner oder aller Führungs- und Trennwände des Turbinenaustrittgehäuses
bilden, und durch diese in eine Anzahl getrennter Kondensatoren zerlegt.
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Um in jeder solchen Kammer eine gleichmäßige Kondensation zu erhalten,
ist die Strömung des Kühlwassers so geregelt, daß bei einem Oberflächenkondensator
dieWassertemperatur in allen Rohren jeder Kammer so gleichmäßig als möglich ist.
jede Kammer bildet so einen Einzelkondensator, doch so, daß während in jedem die
Wassertemperatur möglichst gleichmäßig ist, die Temperatur des Wassers in den verschiedenen
Kammern verschieden ist.
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Die Zeichnung zeigt mehrere Ausführungsbeispiele. Fig. i ist ein senkrechter
Schnitt durch das Austrittsgehäuse einer Turbine und des anschließenden, nach der
Erfindung gebauten Kondensators; Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 11-II der
Fig. i ; Fig. 3 und q. sind Teilschnitte in größerem Maßstabe, und Fig. 5 in gleichem
Maßstabe nach den Linien III-III, IV-IV und V-V der Fig. :2; Fig. 0 ist eine Draufsicht
einer anderen Ausführungsform des Kondensators für eine Turbine mit Austrittsgehäuse
nach Fig. i und 2; Fig. 7 ist ein Längsschnitt durch diesen Kondensator und Fig.
8 ein Querschnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig.6; Fig.9 ist ein Schnitt nach
der Linie IX-IX der Fig. 8; Fig. io ist eine teils im Schnitt dargestellte Ansicht
eines Austrittsgehäuses anderer Form und ein mittlerer Querschnitt durch einen Kondensator
gemäß der Erfindung Fig. i i ist ein Schnitt nach der Linie XI-XI der Fig. io; Fig.
12 ein solcher nach XII-XII in Fig. io und Fig. 13 ein solcher nach XIII-XIII in
Fig. io; Fig. 14 zeigt eine Abwickelung
der Abzugskammer des in
den Fig. io, i i und 12 gezeigten Kondensators; die Fig. 15 und 16 zeigen schematisch,
wie die Erfindung bei Mischkondensatoren anzuwenden ist.
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In Fig. i bis 5 ist das Austrittsgehäuse r der Turbine mit einer Trennscheibe
8 versehen. Der Kondensator ist mit einer mittleren Scheidewand 3 versehen, welche
sich bis zur Führungswand 4 im Turbinenaustritt erstreckt und an diese sowie an
den Treffpunkt der U-förmigen Begrenztiiegs,e-ände 6,6 des Turbinenaustrittgehäuses
anschließt. Der Kondensator ist ferner finit einer Längsscheidewand 7 versehen,
die sich nach oben bis zur Unterkante der quer durch das Austrittsgehäuse gehenden
Trennscheibe 8 erstreckt. Zu einem weiter unten erklärten Zweck treteirbeide Trennwände
3 und 7 nach abwärts in die Kondensatabzugskammer g, von der der übliche hondensatabfluß
iti zur Abzugspumpe i i führt. Auf diese Weise ist der Kondensator in vier getrennte
Kammern geteilt. Wie aus Fig.3 und 4. ersichtlich, sind die Wände 6 und 4. nach
aufwärts bis zum letzten Laufrad 12 geführt unter Belassung nur eines geringen Spaltes
zwischen Wand und Schaufeln, um einen LJbertritt von Dampf aus einer Kammer nach
der anderen zu vermeiden. Dasselbe gilt von der Trenli--scheibe 8 in bezug auf ihre
Angrenzung ar die Beschaufelung 12. Der @Nassereinlaß zum Kondensator ist bei 13,
der Atislaß bei 14.. Der dargestellte Kondensator ist, wie ersichtlich, vom Doppelstrolnt_yp.
Infolgedessen strömt das Wasser nur in einer Richtung durch jede der vier Kammern,
in die der Kondensator durch die Trennwände 3 und 7 geteilt ist.
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Bei dieser Ausführungsform wird der Dampf aus den Schaufeln des letzten
Rades 12 durch die Wände 4 und 6, sowie die Treilnscfieibe 8 im Austrittsgehäuse
in vier getrennte Volumina geteilt, von denen jedes 111 eine L;inzell@aminer des
Kondensators ström;. Das Vakuum in den vier Kammern wird wechseln, es ist am höchsten
in der Kammer, durch welche das Kühlwasser zuerst strömt, und am geringsten in der
Kammer, durch die es zuletzt vor dem Wasserauslaß 14 gellt. Dadurch, daß die Zwischenwände
3 und 7 bis hinab in die Abzugskammer g reichen, kann sich durch das Kondensat in
dieser Kammer ein die verschiedenen Vaktia ausgleichender Wasserverschluß bilden,
so daß nur eine Abzugspumpe benutzt werden kann. Luft ,und nicht kondensierbare
Dämpfe können durch je eine Luftpumpe für jede Kammer entfernt werden oder durch
eine mehrstufige Pumpe oder auf sonst eine geeignete i@'eise. Vorteilhaft ist indessen
der Kondensator so gebaut, daß die Luft und nicht kondensierbaren Gase aus der Kammer
mit der höchsten Temperatur, in die mit der nächstniedrigeren usf. bis zu der mit
der niedrigsten Temperatur entfernt werden, um' aus dieser letzten Kammer durch
eine einzige Luftpumpe oder in anderer Weise entfernt zu werden.
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:Eine solche Ausfülllrungsform zeigen die Fig. 6 bis g. Der Kondensator
ist, wie bei Fig. i bis 5, mit Trennwänden 3 und 7 versehen, die den-Kondensator
in vier getrennt(" Kammern A, B, C und 1P teilen. Teile jeder Kammer sind
durch Platten abgeteilt, um L.uftkü hlungsräume und #, erbindungskanälc zwischen
den einzelnen Kammern zu bilden, durch die die Luft und nicht kondensierbarea Gase,
wie oben beschrieben, von einer Kammer in die nächstfolgende übergehen können. Die
Platte in Kammei D ist bei 15 ersichtlich, in Kammer C bei 16, in B bei 17 und in
A bei 18. Keine der Platten 15 bis 18 erstreckt sich auf die volle Kammerlänge,
5o daß die Luft und- nicht kondensierbaren Gase aus der eigenen Kammer in die Durchgänge
zwischen den Platten und dem Mantel des Kondensators bzw. der Trennwand; treten
können. Wie aus den Fig. g und 7 ersichtlich, sind in der Wand 3 ferner öffnungen
vorgesehen, und ebenso im linksseitigen Ende gier Trennwand;, durch welche die von
eileer, Kammer zur nächsten strömenden Gase 111n -durchtreten können. Das Umlaufwasser
strömt zuletzt durch die Kammer D, die daher die höchste Temperatur hat. Die Strömung
der Luft und nichtkondensierbaren Gase aus dieser Kammer aufeinanderfolgend durch
C, B und A im Verein mit den Gasen .anderer Kammern ist durch Pfeile
in den Fig. 6 und g angedeutet. Zusätzliche Platten ig und 2o bilden in Kammer A
eine Tasche, die zum Luftauslaß 21 führt, an welche eine Luftpumpe oder andere Absaugevorrichttile9
angeschlossen ist. Der Durchlaß für die Luft und Gase von einer Kammer zur anderen
ist, wie dargestellt, verhältnismäßig eng gehalten. damit eine möglichst geringe
Dampfmenge von einer Kammer zur anderen mit übergehen kann. Der Deutlichkeit halber
ist in den Fig. 6 bis g kein Auslaß für das Kondensat aus den einzelnen Kammern
eingezeichnet. Doch haben die Kammern Kondensatauslässe von der in Fig. i und 2
ersichtlichen Form, oder es kann auch jede Kammer einen getrennten Kondensatauslaß
haben, und können alle Auslässe untereinander zum Ausgleich der Verschiedenheit
der Vakua in den Kammern durch Syphonschenkel verbunden werden, so daß nur eine
Abzugspumpe benutzt zti werden braucht. Soll die Anlage auch ohne Kondensation mit
Auspuff arbeiten können. so ist an jeder Kammer des Kondensators
ein
atmosphärisches Sicherheitsventil vorzusehen. Es wären also in dem Kondensator Fig.
i bis 9 vier solche Ventile nötig.
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Bei der Ausführungsform der Fig. io bis 13 ist die Turbine eine solche,
bei der der Dampf aus einer 'Mehrzahl von Schaufelkränzen austritt, nach dem Beispiel
der Zeichnung aus vier Kränzen, während (las Au:-laßgehäuse ein solches mit Leitwänden
und Trennwänden für die einzelnen Dampfscliicliten ist. Die Führung 22 ZUM Führen
des Dampfes aus dem vorletzten Schaufelkranz ist bis zur Seitenwand 23 des Auslaßgehäuses
i der Turbine verlängert und die Längstrennwand 7 des Kondensators scliließi sich
an die verlängerte Führung 22 am Turhinenauslaß an. Das Auslaßgehäuse ist außer-(lern
mit einer senkrechten 'Mittelrippe 24 versehen, welche von einem Punkt unmittelbar
von demTeil desI.aufschaufelkranzes ausgeht, aus dem der Dampf in das 'lantelgehäuse
des Turbinenauslasses . ausströmt. Am Atxslaßende schließt die senkrechte Mittelrippe
24 an die Quertrennwand 3 des Kondensators an. Auf diese `'eise ist der Kondensator,
wie vorher, in vier getrennte Kammern .4, B, C und D unterteilt, von denen
A und B den Dampf aus dem letzten und vorletzten Turbinenlaufrad, C und D
aber den der beiden vorhergehenden Räder empfangen und kondensieren. Infolge Anordnung
der senkrechten Mittelrippe 2d. empfangen Kammer A' und ;: und Kammer C und D bzw.
den Dampf nur der einen Hälfte der genannten Laufräder. Jede Kammer ist mit einem
Luftsicherheitsventil versehen, 29,29a und29L sind die für die Kammern A bzw. B
bzw. C, während, das der Kammer D in der Zeichnung nicht dargestellt ist, aber ebenfalls
vorhanden sein muß.
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Die Kondensatabzugskammer 9 ist ähnlich der der Fig. i und 2, hier
aber mehr im einzelnen dargestellt. Eine Abwicklung dieser Kammer zeigt die Fig.
id, aus der ersichtlich, (Maß der Wasserspiegel in den verschiedenen Abteilen der
Kammer 9 ein verschiedener ist, ctitsprechend dem verschiedenen, in jedem Abteil
erreichten Vakuum. Das Wasser bildet aller in jeder Kammer einen Verschluß, so (Maß
eine einzige Abzugspumpe ani Auslaß io genügt.
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In den Fällen, wo ein Kondensator gemäß der Erfindung für Turbinen
benutzt wird, bei denen, wie ini vorliegenden Fall der Fig ice bis 1¢, der Dampf
aus einer Mehrzahl von Laufsehaufelkränzen oder Rädern austritt, ist es vorteilhaft,
die Anordnung so zu treffer3; daß der Dampf aus den Schaufelkränzen, die clean Ende
höheren Druckes der Turbine näher liegen, in die Kammer bzw. Kammern geleitet wird,
in denen das geringere Vakuum vorliegt. Dies ist bei Fig. io bis td. der Fall; indem,
wie ersichtlich, der Dampf aus den dein, Ende höheren Druckes der Turbine näherliegenden
Laufkränzen in die Kaniinern C und D des Kondensators gelangt, in denen das geringere
Vakuum (der höhere absolute Diuck) herrscht gegenüber den Kammern . 1 und
B, da das durch C und I> gehende Wasser heißer ist als (las durch
die Kammern .1 und h fließende.
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Eine weitere Verbesserung besteht in der Erwärmung des Kondensats
iin Dampfraten derjenigen Kammer, die mit der höchsten Temperatur arbeitet, auf
eine Temperatur annähernd der des in diese Kammer eintretenden Dampfes. Dies wird
erreicht entweder durch Einbau eines Oberflächenerhitzers in den Dampfraum dieser
Kammer, durch welchen Erhitzer das Kondensat geht oder durch Einspritzen des Kondensats
in den Dampfrauen dieser Kammer, in welchem Falle das Kondensat durch unmittelbare
'Mischung und Berührung mit dem Dampf erwärmt wird.
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Die Erfindung kann auch so ausgeführt «-erden, daß das Vakuum in jeder
Kammer auf annähernd gleicher Höhe gehalten wird. Dies geschieht, indem der Kondensator
so gebaut wird, daß die kondensierende Oberfläche in jeder Kammer verschieden groß
Beinessen wird in Abhängigkeit von der Temperatur clcs durchgehenden Kühlwassers.
Die Kammer mit dem kältesten Kühlwasser bekornnit die kleinste Wärmeaustauschfläche,
die dem Wasserauslaß nächstgelegene die größte. Mit anderen Worten: die kondensierende
Fläche jeder Kammer ist so bemessen, daß das auf die Flächeneinheit kondensierte
Dampfgewicht umgekehrt proportional dem Temperaturunterschied von Dampf und Wasser
ist.
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Die Fig. 15 und 16 zeigen seheinatisch, wie die Erfindung ausgeführt
werden kann, wenn :Mischkondensatoren verwendet werden. Gegebenenfalls kann ein
einziges durch eine oder mehrere Trennwände unterteiltes KoMensatorgehäuse angewendet
werden, vorteilhaft indessen werden zwei getrennte Strahlkondensatoren E und F genommen,
während das Turbinengehäuse mit einer sich bis zum Austrittsende der Turbine erstreckenden
senkrechten Mittelrippe 24 versehen ist. Das Kühlwasser tritt bei 25 in den. Strahlkondensator
E und wird nach dein Durchströmen und Kondensieren des Dampfes mittels einer Abzugspumpe
26 durch Rohr 27 in den anderen Strahlkondensator F - gespeist, von dem es durch
eine zweite Abzugspumpe 28
entfernt wird.
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Sind beide Kondensatoren von gleicher Bauweise und gleichen Abmessungen,
so wird das Vakuum im Kondensator E höher sein als das im Kondensator F, da das
Kühlwasser
im letzteren mit einer höheren Temperatur eintritt, weil
es den Dampf im Kondensator E bereits kondensiert hat. Gewünschtenfalls kann aber
im Kondensator E eine kleinere Anzahl von Strahldüsen als iniKondensator F benutzt
werden. In diesem Falle kann die Anordnung so getroffen werden, claß in beiden Kondensatoren
das gleiche Vakuum erzielt wird-.
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Gewöhnlich wird man indessen vorziehen, gleiche Kondensatoren ztt
wählen und imzweiten bzw. bei mehreren Kondensatoren in den aufeinanderfolgenden
ein abnehmendes Vakuum zu erzeugen.