DE366845C

DE366845C - Extraction and dual pressure turbine

Info

Publication number: DE366845C
Application number: DEJ20512D
Authority: DE
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1918-06-14
Filing date: 1920-07-04
Publication date: 1923-01-12

Description

Anzapf- und Zweidruckturbine. Die Erfindung betrifft eine Dampf- oder Gasturbine mit einem Radialstromschaufelsystem mit Ausgleichscheiben zwischen dem Läufer und- ortsfesten Teilen der Turbine, mit einer Lab@yrinthdichbung zwischen diesen Scheiben, mit einem Dampfkasten und mit einem oder mehreren Kanälen im Läufer, die in eine Zwischendruckstelle im Schaufelsystem ausmünden. Die Erfindung selbst besteht darin, daß eine zweite Dichtung vorgesehen ist, durch welche der Leckdampf aus der Labyrinthdichtung fließt, wobei zwischen die beiden Dichtungen ein Kanal geschaltet ist, durch welchen Dampf einer Zwischenstufe im Läufer zufließen oder dieser entnommen werden kann. Die Erfindung will es ermöglichen, Dampf zu entnehmen oder einer weiteren Stufe der Turbine zuzuführen, ohne den Schubausgleich zu stören.Extraction and dual pressure turbine. The invention relates to a steam or Gas turbine with a radial flow blade system with shims between the Runner and stationary parts of the turbine, with a lab @ yrinth seal between these discs, with a steam box and with one or more channels in the rotor, which open into an intermediate pressure point in the shovel system. The invention itself is that a second seal is provided through which the leakage steam flows out of the labyrinth seal, with a channel between the two seals is switched through which steam flow to an intermediate stage in the rotor or this can be found. The invention aims to make it possible to extract steam or to a further stage of the turbine without disturbing the thrust compensation.

Die Erfindung ist an der Harid einer Ausführungsform in der Zeichnung dargestellt, und zwar ist Abb. z der Teilschnitt einer Tunbine mit entgegengesetzt umlaufenden Schaufelträgern, Abb. 2 -,eine Ansicht,des Dampfkastens nach Linie 2-2 von Abb. z, Abb.3 eine Teilansicht des Hilfsdampfkastens, Abb.4 ein Querschnitt durch die Dampfkästen.The invention is based on an embodiment in the drawing shown, namely Fig. z is the partial section of a tunbine with opposite revolving blade supports, Fig. 2 -, a view of the steam box along line 2-2 from Fig. z, Fig.3 is a partial view of the auxiliary steam box, Fig.4 a cross section through the steam boxes.

In Abb. i ist 5 der innerste Teil eines der Turbinenläufer, der auf dem Wellenstumpf 6 befestigt ist und über diesen mit einer der nicht weiter dargestellten Turbinenwellen in Verbindung steht. Mit diesem innersten Teil ist der mittlere Teil 7 des Läufers mittels eines Ausdehnungsringes 8 verbunden, während der äußere Läuferteilg durch den Ausdehnungsring io mit dem mittleren Teil in Verbindung steht. Die rechte Seite der Maschine ist genau symmetrisch zu der dargestellten linken Seite.In Fig. I, 5 is the innermost part of one of the turbine rotors, which is on the stub shaft 6 is attached and over this with one of the not shown Turbine shafts is in connection. With this innermost part is the middle part 7 of the rotor connected by means of an expansion ring 8, while the outer rotor part is in communication with the middle part through the expansion ring. The right The side of the machine is exactly symmetrical to the left side shown.

Mit dem inneren, mittleren und äußeren Teil des Läufers sind konzentrische Schaufelringe i i verbunden, jeder mit dem entsprechenden Teil des Läufers in bekannter Weise durch einen Ausdehnungsring 12. Wie ersichtlich, sind diese Ausdehnungsringe an den Rändern mit Verdickungen 13 versehen.With the inner, middle and outer parts of the runner they are concentric Blade rings i i connected, each with the corresponding part of the rotor in known Way through an expansion ring 12. As can be seen, these are expansion rings provided with thickenings 13 at the edges.

Zwischen den Schaufelringen i i bewegen sich andere konzentrische Ringe 14. Am äußeren Teil 9 des Läufers sind auch noch radiale Schaufeln 15 befestigt, durch welche Niederdruckdampf aus feststehenden Düsen 16 in achsialer Richtung strömt.Other concentric movements move between the blade rings i i Rings 14. Radial blades 15 are also attached to the outer part 9 of the rotor, through which low-pressure steam from fixed nozzles 16 flows in the axial direction.

Da die Läufer einer solchen Turbine infolge des zwischen ihnen hindurchströmenden Dampfes achsialen Drücken ausgesetzt sind, so muß auf jeder Seite der Maschine eine Einrichtung zur Aufnahme und zum Ausgleich dieser Drücke angeordnet werden. In dem vorliegenden Fall besteht diese Einrichtung in bekannter Weise auf jeder Seite aus zwei Scheiben 24 und 25, von denen die eine 24 umläuft, während die andere 25 stillsteht. Durch die Labyrinthdichtung 26 entweicht der hochgespannte Dampf radial von der Mitte nach außen hin, und da der Druck darin von Stufe zu Stufe im wesentlichen mit dem Druck des an entsprechenden Stellen zwischen den Schaufelreihen radial hindurchströmenden Dampfes übereinstimmt, so bleibt die wchsiale Stellung des Läufers stets gewahrt.Because the runners of such a turbine are due to the flow between them Are subjected to axial pressures, there must be one on each side of the machine Means for receiving and compensating for these pressures are arranged. By doing In the present case, this device consists in a known manner on each side two disks 24 and 25, one of which rotates 24 while the other 25 stands still. Through the labyrinth seal 26, the high-tension steam escapes radially from the Center outwards, and there the pressure in it essentially from step to step with the pressure of the radially flowing through at corresponding points between the rows of blades Steam coincides, the axial position of the rotor is always preserved.

Dem Dampfkasten 27 wird in dessen innere ringförmige Kammer 28 durch die Dampfleitungen 29 und in eine äußere ringförmige Kammer 3o bei Überlastung der Turbine durch ein Überlastungsventil 30", das gestrichelt dargestellt ist, Frischdampf zugeführt. Dieser Dampfkasten wird von einer Platte 31 getragen, die in geeigneter Weise auf der Innenseite des Turbinengehäuses befestigt ist, und zwischen dieser Platte und dem Dampfkasten liegt ein Ausdehnungsring 32, der wie die übrigen Ausdehnungsringe ungleichmäßige Beanspruchung infolge von Temperaturänderungen ausgleicht. Der feststehende Dampfkasten trägt auch die eine Ausgleichscheibe 25, und zwar unter Vermittlung zweier konzentrisch angeordneter Ausdehnungsringe 33, die außer zur Unterstützung der Scheibe 25 auch dazu dienen, den Dampfkasten dampfdicht gegen das Gehäuse abzusperren. Aus der Hauptd:ampfkammer 28 strömt der Dampf zu den inneren Schaufelreihen in der Nähe der Mitte der Turbine in der Richtung der Pfeile 34, aus der Cberlastungskamm.er 3o durch eine Reihe von gleichförmig bemessenen achsialen Öffnungen 35, 36 und 37 in den Ausgleichscheiben und dem inneren Teil 5 des Läufers zu einer Zwischenstufe der Turbine.The steam box 27 is in its inner annular chamber 28 through the steam lines 29 and into an outer annular chamber 3o when the overload Turbine through an overload valve 30 ″, which is shown in dashed lines, live steam fed. This steam box is supported by a plate 31, which is suitable Way is fixed on the inside of the turbine housing, and between this Plate and the steam box is an expansion ring 32, which like the other expansion rings compensates for uneven loading due to temperature changes. The fixed one Steam box also carries a shim 25, and that with mediation two concentrically arranged expansion rings 33, which except for support the disk 25 also serve to shut off the steam box from the housing in a vapor-tight manner. From the main steam chamber 28, the steam flows to the inner rows of blades in the Near the center of the turbine in the direction of arrows 34, from the overload comb 3o through a series of uniformly sized axial openings 35, 36 and 37 in the shims and the inner part 5 of the rotor to an intermediate stage the turbine.

Die Einrichtung der Entnahme von Heizdampf aus der Turbine oder zur Einführung von Niederdruck-dampf zu: Arbeitszwecken in die Turbine umfaßt einen Hilfsdampfkasten 40, der in irgendeiner geeigneten Weise, zweckmäßig von dem Hauptdampfkasten, gehalten wird. Er kann mit diesem aus einem Stück hergestellt oder, wie die Zeichnung zeigt, daran mit Schrauben befestigt sein. Ist der Hauptdampfkasten geschmiedet, so wird der Hilfsdampfkasten getrennt von ihm hergestellt, ist er dagegen gegossen, so können die beiden Dampfkästen aus einem: Stück hergestellt werden. Zur Verbindung des Hilfsdampfkastens mit dem Hauptdampfkasten dient hier ein Ring 41, an den der Hilf sdampfkasten mittels Bolzen 42 angeschlossen ist; Öffnungen 43 dieses Ringes, die mit gleichen Öffnungen des Hilfsdampfkastens übereinstimmen, stellen die Dampfverbindung mit dem Innern des Turbinengehäuses her. An den Ring 41 ist mittels eines Ausdehnungsringes 44 ein breiter Ring 45 angeschlossen, der den einen Teil einer Dichtung bildet. Der zugehörige äußere Teil dieser Abdichtung ist ein Ring 46, der durch Vermittlung des Ausdehnungsringes 47 an den 'mittleren Teil des Läufers angeschlossen ist. Auf den einander zugewendeten Seiten sind die beiden Teile dieser Abdichtung mit abwechselnden Vorsprüngen und Nuten oder anderen Mitteln zur Verminderung des D-arnpfdurchtrittes versehen, da der Druck am linken Ende der Abdichtung dem Auspuff, an dem rechten Ende dagegen dem wesentlich höheren Druck am Umfange der Druckausgleichscheiben entspricht. Zwischen dem rechten Ende des Ringes 45 und der Scheibe 25 verbleibt ein enger kegeliger Durchgang 48, durch welchen Anzapfdampf aus dem Läufer sowie aus dem Raum zwischen den Ausgleichscheiben 24 und 25 entnommen werden kann. Aus einer Zwischendruckstufe des Läufers strömt Dampf durch die Öffnung 49 in seitlicher Richtung in den Zwischenteil 7 des Läufers, wie durch kleine Pfeile angedeutet ist. Die Öffnungen 49, die den Weg von der Hauptrichtung des Dampfstromes nach der Seite hin freigeben, sollen zahlreich angeordnet werden, damit .der Dampf der betreffenden Stelle der Schaufelung möglichst gleichmäßig über den ganzen Umfang entnommen werden kann. Diese Öffnungen sind hier achsial gerichtet, da dies die einfachste Bauart ist, sie können aber auch, wenn es erwünscht ist, anders ausgebildet werden. Wird der Turbine Niederdruckdampf von einer außen gelegenen Quelle geliefert, so strömt der Dampf durch die gleichen Öffnungen, natürlich in der entgegengesetzten Richtung. Wie ersichtlich, sind: für jede Seite der Maschine zwei Hilfsdampfkästen mit insgesamt vier Bohranschlüssen So vorhanden.The device for removing heating steam from the turbine or for introducing low-pressure steam for work purposes into the turbine comprises an auxiliary steam box 40 which is supported in any suitable manner, expediently by the main steam box. It can be made in one piece with this or, as the drawing shows, attached to it with screws. If the main steam box is forged, the auxiliary steam box is manufactured separately from it, if it is cast, the two steam boxes can be made from one piece. For connection of the auxiliary steam box with the main steam box, a ring 41 serves to which the Hil sdampfkasten f is connected by means of bolts 42; Openings 43 of this ring, which correspond to the same openings in the auxiliary steam box, establish the steam connection with the interior of the turbine housing. A wide ring 45, which forms part of a seal, is connected to the ring 41 by means of an expansion ring 44. The associated outer part of this seal is a ring 46 which is connected to the middle part of the rotor through the intermediary of the expansion ring 47. On the sides facing each other, the two parts of this seal are provided with alternating projections and grooves or other means to reduce the D-arnpfdurchtrittes, since the pressure at the left end of the seal is the exhaust, at the right end, however, the much higher pressure at the circumference of the Pressure equalization washers. A narrow, conical passage 48 remains between the right end of the ring 45 and the disk 25, through which bleed steam can be removed from the rotor and from the space between the compensating disks 24 and 25. From an intermediate pressure stage of the rotor, steam flows through the opening 49 in the lateral direction into the intermediate part 7 of the rotor, as indicated by small arrows. The openings 49, which open the way from the main direction of the steam flow to the side, should be arranged in number so that the steam from the relevant point of the blades can be removed as evenly as possible over the entire circumference. These openings are directed axially here, since this is the simplest type, but they can also be designed differently, if desired. If the turbine is supplied with low pressure steam from an external source, the steam will flow through the same openings, of course in the opposite direction. As can be seen, there are two auxiliary steam boxes with a total of four drilling connections So for each side of the machine.

Wird die Turbine als Anzapfturbine unter normalen Belastungsverhältnissen betrieben, so tritt aus den zahlreichen Durchgängen 49 Dampf von beispielsweise einer Atmosphäre Überdruck in die ringförmige Ausgleichkammer 5 z, aus der er über den Umfang der Ausgleichscheiben in die Ringkammer 52 und dann weiterhin über die Durchgänge 43 in die Hilfsdampfkästen und die Rohranschlüsse So übergeleitet wird. Unter diesen Verhältnissen würde der Druck des Dampfes, der die Abdichtung zwischen den Ausgleichscheiben verläßt, ebenfalls etwa eine Atmosphäre betragen, so daß beide Quellen gleichgespannten Dampf in die Kammer 52 abgeben würden. Bei anderen, als normalen Belastungen nimmt dagegen der Dampfdnick auf dem Umfang der Ausgleichschenben annähernd in dem gleichen Maße wie der des Dampfes eb, der aus den Öffnungen 49 des mittleren Läuferteiles 7 ausströmt.The turbine is used as a bleed turbine under normal load conditions operated, so exits the numerous passages 49 steam of, for example one atmosphere overpressure in the annular compensation chamber 5 z, from which he over the circumference of the shims in the annular chamber 52 and then continue over the Passages 43 in the auxiliary steam boxes and the pipe connections So is transferred. Under these conditions, the pressure of the steam that forms the seal between the shims leaves, also be about one atmosphere, so that both Sources would release vapor of the same tension into the chamber 52. For others than Normal loads, on the other hand, are reduced by the thickness of the vapor around the circumference of the compensating sockets approximately to the same extent as that of the steam eb emerging from the openings 49 of the middle rotor part 7 flows out.

Beim Betrieb als Zweidrnuckturbine vereinigt sich der zwischen den Ausgleichscheiben hindurchtretende Dampf mit dem von außen herkommenden in der Kammer S z, aus der er dann über die Öffnungen 49 in die Schaufelung eintritt.When operated as a two-pressure turbine, the between the Steam passing through shims with that coming from outside in the chamber S z, from which it then enters the blades via the openings 49.

Es ist ersichtlich, daß durch Entnahme oder Zuleitung von Dampf auf beiden Seiten der Turbine und in der gleichen Druckstufe der achsiale Ausgleich des Läufers nicht gestört wird, ein Merkmal von Wichtigkeit für eine Turbine der vorliegenden Art, bei welcher die Teile der Schaufelung entgegengesetzt umlaufen und die Spielräume klein sind.It can be seen that by taking off or supplying steam on both sides of the turbine and the axial compensation in the same pressure stage of the rotor is not disturbed, a characteristic of importance for a turbine of the present type, in which the parts of the blades rotate in opposite directions and the margins are small.

Wie bereits erwähnt, sind hier zwei Ab= dichturigen vorhanden, eine mit radialer und die andere mit achsialer Dampfströmung. Diese Anordnung ist deshalb erforderlich, weil der Dampfdruck an dem Außenumfang der Ausgleichscheiben bis auf den Auspuffdruck herabsinken kann und infolgedessen dann keine ausreichende Ausgleich-kraft vorhanden ist. Der Ausgleichdruck würde genügen, wenn man den Durchmesser der Radialstopfbüchse größer bemessen könnte. Das ist aber nicht angängig, weil man die Öffnung in dem diese Stopfbüchse außen umschließenden Rad aus Rücksicht auf die hohen Spannungen, die dann in seiner Nabe auftreten würden, nicht vergrößern kann. Die Abdichtung mit achsialer Dampfströmung, welche in Reihe reit der anderen Abdichtung geschaltet ist, gestattet die notwendige Steigerung des Dampfdruckes am Außenumfang der Ausgleichscheiben und der radialen Abdichtung. Das Vorhandensein der beiden Abdichtungen bietet dabei in Verbindung mit dem Dampfdurchgang 48 zwischen ihnen, den öffnungen 49 im Läufer, den Kammern 5 i und 52 sowie dem Hilfsdampfka:sten im vorliegenden Falle den Vorteil, daß man der Turbine Dampf entnehmen oder Dampf zuführen .kann, ohne daß sich ihr Aufbau- wesentlich ändert.As already mentioned, there are two seals here, one with radial and the other with axial steam flow. This arrangement is therefore required because the steam pressure on the outer circumference of the shims up to the exhaust pressure can drop and, as a result, there is no sufficient balancing force is available. The equalizing pressure would be sufficient if one considers the diameter of the radial stuffing box could be sized larger. But that is not accessible because you open the door to the This stuffing box enclosing the outside of the wheel out of consideration for the high voltages, which would then occur in its hub, cannot enlarge. The waterproofing with axial steam flow, which is connected in series with the other seal allows the necessary increase in steam pressure on the outer circumference of the shims and the radial seal. The presence of the two seals offers this in connection with the steam passage 48 between them, the openings 49 in the runner, the chambers 5 i and 52 as well as the auxiliary steam box in the present case have the advantage, that steam can be withdrawn from the turbine or fed in without it Structure changes significantly.

Im weiteren Sinne. ist die vorliegende Erfindung nicht auf Turbinen beschränkt, die entgegengesetzt umlaufende Schaufelkränze haben, sondern auch bei solchen anwendbar, bei denen ein Teil der Schaufeln rumläuft und der andere stillsteht. Indessen ist die erstere Bauart vorzuziehen, da ihr Wirkungsgrad besser ist; ebensowenig ist die Erfindung ausschließlich auf Turbinen beschränkt, bei denen eine Stopfbüchse mit achsialer Dampfströmung in Reihe mit einer anderen mit radialer Dampfströmung geschaltet ist, da man in einigen Fällen das gewünschte Ergebnis auch mit zwei Stop?fbüchsen mit radialer Dampfströmung erzielen kann. In allen Fällen. aber wird der aus den Hilfsdampfkästen in die Turbine strömende oder der aus der Turbine in die Hilfsdampfkästen eintretende Dampf den Raum zwischen diesen beiden Abdichtungen durchströmen.In a broader sense. the present invention is not based on turbines limited that have oppositely rotating blade rings, but also at applicable to those in which one part of the blades is rotating and the other is stationary. However, the former type is preferable because its efficiency is better; just as little the invention is limited exclusively to turbines in which a stuffing box with axial steam flow in series with another with radial steam flow is switched, since in some cases the desired result can also be achieved with two stopping sleeves can achieve with radial steam flow. In all cases. but is the one from the Auxiliary steam boxes flowing into the turbine or from the turbine into the auxiliary steam boxes entering steam flow through the space between these two seals.

Claims

PATENT CLAIM: Radial steam or gas turbine with thrust washers between the rotor and stationary parts of the turbine, with a labyrinth seal between these discs and with one or more channels in the runner leading into a -Interim pressure stelfe open out in the turbine, characterized by a second Seal (45, 46) through which leakage steam flows from the labyrinth seal (ä4, 25), the two seals being separated by a channel (48) through which Steam flows to or from the channel or channels (49) in the runner.