DE357759C - Achsial-Dampfturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine achsial beaufschlagte Dampfturbine.

Ein Umstand, welcher die Leistung von Dampfturbinen mit gegebener Geschwindigkeit beschränkt, ist die größtmögliche Länge der Laufschaufeln in den Niederdruckstufen. Um die Länge solcher Schaufeln innerhalb praktischer Grenzen zu halten, ist es bekannt, den Niederdruckteil der Turbine mehrstufig in der Weise auszuführen, daß ein Teil des Dampfes in jedem Abschnitt der mehrfachen Stufe in paralleler Richtung und durch die benachbarten Abschnitte derselben in entgegengesetzter Richtung geführt wird.

Auch sind Turbinen bekannt, bei denen der Dampf im wesentlichen in der gleichen Richtung durch einen Niederdruckteil der Turbine strömt und in ringförmige Schichten unterteilt wird, die in gleichem oder verschiedenem Maße expandieren und aus einer Mehrzahl von Laufschaufelkränzen in das Auspuffgehäuse treten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung strömt nur ein Teil des Dampfes, der eine Zwischenstufe verläßt, durch einen Abschnitt des nächstfolgenden Leitschaufelkranzes und zugehörigen Laufschaufelkranzes und von da in den Auspuff, während ein anderer Teil desselben durch oder rund um den übrigen Teil dieses benachbarten Schaufelkranzes strömt, wobei nur ein geringer Teil seiner Energie oder überhaupt keine in diesem Teil verändert wird, worauf dieser Dampf in wesentlich achsialer Richtung durch ein weiteres Paar von Leit- und Schaufelkränzen in den Auspuff geht.

Die Zeichnung zeigt einige Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Abb. ι ist ein mittlerer Längsschnitt einer Ausführungsform und

Abb. 2 ein Querschnitt nach der Linie II-II der Abb. 1,

Abb. 3 ist ein mittlerer Längsschnitt des Niederdruckendes und

Abb. 4 ein halber Querschnitt nach der Linie IV-IV der Abb. 3 einer abgeänderten Ausführungsform.

Abb. 5 ist ein entsprechender Längsschnitt und

Abb. 6 ein halber Querschnitt nach der Linie VI-VI der Abb. 5 einer Abänderung der Ausführungsform nach Abb. 3 und 4, Abb. 7 ist ein mittlerer Längsschnitt und

Abb. 8 ein halber Querschnitt nach der Linie VIII-VIII der Abb. 7 einer weiteren Ausführungsform,

Abb. 9 ist ein mittlerer Längsschnitt und

Abb. 10 ein halber Querschnitt nach der Linie X-X der Abb. 9 einer weiteren Ausführungsform, während

Abb. 11 ein mittlerer Längsschnitt und

Abb. 12 ein halber Querschnitt nach der Linie XII-XII der Abb. 11 einer Niederdruckturbine nach der Erfindung ist.

In Abb. ι und 2 stellt 13 den Turbinenzylinder dar und 14 die Welle. Der Dampf tritt in eine Düsenkammer 15 und von da durch eine Mehrzahl von Düsen 16, x6^a, i6^Ä usw. und Laufschaufeln 17, 17", 17⁶ usw. ein, wobei jedes Düsen- oder Leitrad, mit dem zugehörigen Laufrad eine Stufe bildet. Feststehende Leitschaufeln 18 sind in der Trennwand 19

vorgesehen, welche sich nur über einen Abschnitt des Laufkranzes 20 erstreckt, während der obere Teil der Trennwand 19 den oberen Teil des Kranzes von Laufschaufeln 20 umschließt. Auf diese Weise tritt nur ein Teil des den Laufkranz xyf verlassenden Dampfes durch den Laufschaufelkranz 20, aus dem er voll expandiert in den Auspuff gelangt. Von den radialen Kanten 21 des oberen Teiles 19 der Trennwand, welcher den oberen Teil der Laufschaufel 20 umschließt, geht eine Wand 22 innerhalb des Auspuffgehäuses 23 nach abwärts bis zur Auspuffmündung 24 der Turbine. Die Wand 22 bildet eine sattelförmige Fläche und eine Führung für den Teil des Dampfes, der die Laufschaufeln 17/ verläßt und durch die Leitschaufeln 18 und Laufschaufeln 20 in den Auslaß 24 gelangt, indem die Wand in das Auspuffgehäuse nach abwärts hineinragt. Eine

ao Wand 25, welche einen Ring von Leitschaufeln 26 enthält, ist im Zylinder befestigt, und zwar vor einem Laufrad 27 an der Turbinenwelle 14. Zwischen dem oberen Teil der Trennwand 19 und dem Zylinder ist Platz gelassen, so daß der Teil des Dampfes, der aus den Laufschaufeln 17/ austritt und nicht durch den Leitschaufelsektor 18 geht, frei über und rund um den oberen Abschlußteil der Wand 19 strömen kann, um dann durch den letzten Leitkranz 26 und Laufkranz 27 voll expandiert in den Auspuff 24 zu strömen. Der Dampf wird auf seinem Wege nach den Leitschaufeln 26 teilweise durch die obere Fläche der Wand 22 geführt.

, Vorteilhafter weise, wenn auch nicht notwendigerweise, werden das Auspuffgehäuse unterhalb der Trennwand 22 sowie der hintere Teil des Auspuffgehäuses, welcher den Dampf aus dem letzten Laufrad 27 erhält, in bekannter Weise mit inneren Führungswänden 28, 29 und 30 versehen.

Erforderlichenfalls werden auch für den Teil des Dampfes, der aus den Laufschaufeln 17/ kommt und nicht durch den Leitschaufelsektor 18 geht, gekrümmte Führungen vorgesehen, so daß dieser Teil des Dampfes von dem Dampf, welcher durch den Leitschaufelsektor 18 geht, getrennt geführt und so abgelenkt wird, daß er über den Teil der Wand geht, welche den oberen Abschnitt der Laufschaufeln 20 umfaßt.

Um die Verluste des Teiles der Laufschaufeln 20» durch weiche kein Dampf geht, soweit als möglich herabzusetzen, wird der obere Teil der Wand 19, welcher diese Laufschaufeln 20 umschließt, mit dem Auspuff der Turbine durch einen Kanal 32 in Verbindung gesetzt, so daß der leerlaufende Teil der Schaufeln 20 in einem Raum kreist, in dem nur der Auspuffdruck herrscht. Im Falle einer Überdruckturbine wird der innere Umfang der Trennwand 19 vorteilhaft mit Dichtungsstreifen 31 versehen, um ein Überströmen des Dampfes aus den Leitschaufeln 18 in das Innere des ; oberen Teiles der Trennwand 19 zu verhüten.

Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß bei einer Turbine gemäß der Erfindung der aus einer Zwischenstufe austretende Dampf durch eine Mehrzahl von Laufschaufelkränzen geht, von denen einer oder mehrere nur teilweise j beaufschlagt sind, und dann erst zu einem letzten Laufschaufelkranz, der entweder teil- ! weise oder voll beaufschlagt ist.

Bei der Ausführungsform der Abb. 3 und 4 ist der obere Teil des Laufschaufelkranzes 20 nicht in der Wand 19 eingeschlossen, und der Teil des Dampfes, der aus den Laufschaufeln 17/ kommt und nicht durch den Leitschaufelsektor 18 geht, kann somit frei über die Köpfe der Laufschaufeln 20 als auch durch diese nach den Leitschaufeln 26 gelangen. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich die Wand 19, die den Leitschaufelsektor 18 enthält, über den vollen Umfang der die Laufschaufeln 20 tragenden Scheibe. Geeignete Abdichtungen 31 sind zwischen der Wand 19 und dem Schaufelrad 20 und zwischen der Auspuffseite dieses Rades und der oberen Kante der inneren Führungswand 22 vorgesehen, welche gegenüber dem oberen Teil dieses Rades einen Flansch bildet, so daß gegen Leckverluste zwischen der Zwischenstufe der Turbine und dem Auspuff eine Abdichtung erzielt ist. Aus dem gleichen Grunde ist das Spiel zwischen den radialen Kanten 21 und den Laufschaufeln 20 und zwischen der Kante, die durch die Wand 19 gebildet wird, und den Laufschaufeln 20 so gering wie möglich, wobei zur Sicherung geeignete Dichtungsmittel vorgesehen sind.

Die Ausführungsform der Abb. 5 und 6 ist

ähnlich der von Abb. 3 und 4 mit der Aus-

nähme, daß keine Vorkehrung dafür getroffen

; ist, daß der aus den Laufschaufeln 17/ kommende Dampf um die Köpfe der Laufschaufeln 20 herumgeht. Es geht also bei dieser Aus- ! führungsform aller Dampf, der nicht durch ; den Leitschaufelsektor 18 geht, durch den oberen Teil des Laufschaufelkranzes 20. Auch hier sind Leckverluste nach Möglichkeit durch Dichtungsstreifen 31 zwischen dem Innenumfang der Wand 19 und der inneren Führungswand 22 einerseits und der Radscheibe für die Schaufeln 20 anderseits vermieden.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 7 und 8 ist noch ein Leitkranz 32 vor dem oberen Sektor der Laufschaufeln 20 auf dem Dampfwege nach dem letzten Laufrad 27 vorgesehen. Die Leitschaufeln 32 sind hierbei so ausgebildet, daß der Spannungsabfall des Dampfes bei dessen Durchgang so gering wie möglich wa ist. Entsprechend erhalten die Leitschaufeln 32 einen großen Austrittswinkel, um für einen

gegebenen Querschnitt die größtmögliche Dampfmenge hindurchzulassen und gleichzeitig den durch die Schaufeln 20 gehenden Dampf so zu führen, daß er in diese mit einem Mindestmaß von Spannungsabfall durch Stoß oder Wirbelbildung eintritt. Gleichzeitig ist es hier vorteilhaft, für den durchtretenden Dampf einen Diffusor vorzusehen, um möglichst viel Geschwindigkeit in Druck bei dem Dampf umzuwandeln, welcher den oberen Teil des Laufschaufelkranzes 20 verläßt. Dieser Diffusor kann aus einem Kranz von feststehenden Leitschaufeln 33 von für die Diffusorwirkung geeigneter Form bestehen.

Die Turbine ist so auszuführen, daß praktisch an dem oberen Teil der Laufschaufeln 20 keine mechanische Arbeit gewonnen wird oder doch nur ein Bruchteil der Energie des hier durch die Laufschaufeln 20 gehenden Dampfes ao abgegeben wird, während der ganze Rest erst in dem letzten Laufschaufelkranz 27 nutzbar gemacht wird. Abänderungsweise kann die Turbine auch so ausgeführt werden, daß dem Dampf, während er durch den oberen Teil der Laufschaufehl 20 geht, Energie zugeführt wird. Bei der Ausführungsform der Abb. 9 und 10 strömt ein Teil des Dampfes, der aus dem oberen Sektor des Laufschaufelkranzes 17/ austritt, durch einen Laufschaufelsektor 20^s auf seinem Wege nach dem Auspuff, während der restliche Teil dieses Dampfes durch die Leitschaufeln 26 und Laufschaufeln 27 nach dem Auspuff gelangt. Die Ausführung wird klar durch einen Vergleich mit Abb. 1 und 2, indem einfach die Teile icf- und 22^a eine Wiederholung der Teile 19 und 22 sind.

Naturgemäß können auch die Ausführungsformen nach Abb. 3 bis 8 in gleicher Weise abgeändert werden, so daß also der Dampf, der die Laufschaufeln einer Zwischenstufe verläßt, geteilt veranlaßt wird, durch drei oder mehr Laufschaufelkränze oder Teile von solchen zu gehen, ehe er in den Auspuff kommt.

Die Abb. 11 und 12 zeigen eine Ausführungsform, welche besonders für Niederdruckdampfturbinen geeignet ist, in denen es erwünscht ist, ein möglichst großes Dampfvolumen auszunutzen, wie es von anderen Turbinen oder Kolbendampfmaschinen kommt. In diesem Falle tritt der Dampf beim Einlaß 34 ein, und Teile desselben gehen getrennt bzw. geteilt auf ihrem Wege nach dem Auspuff durch Abschnitte von nur zwei Laufschaufelkränzen und durch den ganzen Kranz eines letzten Laufschaufelrades. Da die in diesenAbbildungen gezeigte Niederdruckdampfturbine im wesentlichen nur eine bauliche Ausführung der in den Abb. 1 und 2 und in den Abb. 9 und 10 dargestellten Turbinen ist, so erübrigt sich eine weitere Beschreibung.

Wenngleich bei den dargestellten Ausführungsbeispielen der die Zwischenstufe verlassende Dampf nur in zwei Abschnitte, einen oberen und einen unteren, geteilt ist, so ist naturgemäß die Erfindung hierauf nicht beschränkt, sondern sie kann auch so durchgeführt werden, daß dieser aus einer Zwischenstufe kommende Dampf in eine Mehrzahl von Sektoren unterteilt ist. Ferner ist die Erfindung anwendbar sowohl für Gleichdruckturbinen als auch Überdruckturbinen und solche mit Gleichdruck- und Überdruckstufen.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche :

   i. Achsial-Dampfturbine, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil des Dampfes, der eine Zwischenstufe verläßt, durch einen Abschnitt des nächstfolgenden Leit- und Laufkranzes und von dort in den Auspuff geführt wird, während der andere Teil dieses Dampfes durch oder rund um den restlichen Abschnitt dieses nächstfolgenden Leit- und Laufkranzes strömt, wobei in diesem Kranzabschnitt gar kein oder nur ein geringer Teil seiner Energie umgeformt wird, worauf der Dampf im wesentlichen in achsialer Richtung durch ein letztes Leit- und Laufrad bzw. eine Gruppe von solchen Arbeit leistend in den Auspuff gelangt.
2. 2. Dampfturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sektor desjenigen Laufrades, über und rund um welchen ein Teil des Dampfes aus einer vorhergehenden Stufe in eine folgende strömt, um in den Auspuff zu gelangen, in einem Gehäuse (19) eingeschlossen ist,
3. 3. Dampfturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nur einen Abschnitt eines Laufrades nach dem Auspuff durchströmende Dampf durch eine gekrümmte Wand (22) geführt wird, welche gleichzeitig einen anderen Teil des Dampfes führt, der durch einen letzten Laufschaufelkranz in den Auspuff geht.
4. 4. Dampfturbine nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Diffusors (33) zur teilweisen Umwandlung der Geschwindigkeit in Druck desjenigen Dampfes, der einen Kranzabschnitt eines Laufrades verläßt, ehe er in den Leitkranz des letzten Laufrades vor dem Auspuff gelangt.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.