DE371287C - Auspuffgehaeuse fuer achsial beaufschlagte Dampfturbinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN Al 13. MÄRZ 1923

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JVi 371287 KLASSE 14 c GRUPPE 11

(B 84910 Ij 14c)

Westinghouse Electric & Manufacturing Company in East Pittsburgh, Pennsylvania, V. St. A.

Auspuffgehäuse für achsial beaufschlagte Dampfturbinen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. November 1917 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in England vom 14. November 1916 beansprucht.

Die 'E-rfinidliing bezieiht Bttdh aiii ein Auspuffgefaäuise ffir aöhsiail 'heatufedhlagte Dampfturbinen, mittels dessen der aus einem oder mehreren Laufkränzen austretende Dampf in den Auspuffauslaß der Turbine oder den

Kondensator oder mehrere Kondensatoren geleitet wird.

Es ist bereits bekannt, das Auispuffgeihäuse einer Dampfturbine 'dieser Art mit inneren Füforunigswänden zu versehen, deren

Erzeugenden annähernd parallel mit der Turbinenachse verlaufen und den Dampfetram, der aus den Laufrädern, austritt, unterteilen, und die Teile nach der Auspuffmündünig der Turbine ablenken.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, ein solches Auspuffgehäuee zu vervollkommnen in der Richtung, daß der nach der Auspuffmündung geführte Dampf auf möglichst glattem Wage geführt wird unter Verm ei dung kurzer Umbiegung, scharfer Kanten oder toter Winkel.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß die erwähnten inneren Führungswände quer von der Außenwand nacih der Innenhegrenzung des Dampfeintritts gezogen sind, so daß dieser Dampf allmählich nach der Auspuffmündung übergeführt wird.

Die inneren Führungsiwände oder ein TeH derselben¹ erhalten vorteilihafterweise auf ihrer ganzen Länge oder einem Teil derselben die Form von Evolventen, wobei der Grundkreis, von dem aus diese Kurven beschrieben sind, vorteilhaft einen geringeren Durchmesser hat als der Durchmesser dies Laufschaufelkranzes, von welchem die Führungswände ausgehen, und¹ gegebenenfalls auch von kleinerem 'Durchmesser als der innere Umfang dieses Kranzes. Es können auch die Evolenten verschiedener Führungswände von Grundkreisen verschiedenen Durchmessers ausgehen.

Bei anderen Ausfüihrungsformen werden Trennwände vorgesehen, welche die Abschnitte, in die der Querschnitt der Laufkränze .zerfällt, aus denen der Dampf in den Auspuff gelangt, unterteilen und dadurch die geregelte Führung des Dampfes zur Auspuffmündung unterstützen. Diese zusätzlichen Trennwände erstrecken eich in einer Riclhtu ng, welche mindestens auf einem Teil ihrer Länge quer zur Turbinenwelle verläuft, wobei sie eine oder mehrere der inneren Füihrungswände -unterteilen oder sich zwischen benachbarten Führu rags wänden . erstrecken können, um dort, wo sie sich den Laufschaufeln nähern, verschiedene Formen anzunehmen. Beispielsweise können sie im Segmente geformt sein, welche mit der Turbinen welle konzentrisch sind', oder sie können in Linien enden, die annähernd senkrecht zfu den geraden Linien oder gekrümmten Teilen ■der inneren Führungswände stehen, von denen die Trennwände ausgehen oder die sie unterteilen oder zwischen denen sie sich erstrecken.

Die Zeichnung zeigt beispielsweise verschiedene Ausführungsformen.

Abb. ι ist ein senkrechter mittlerer LängSrschnitt,

Abb. 2 eine Draufsicht auf die untere Hälfte,

Abb. 3 ein Querschnitt nach der Linie IH-III der AbbTi,
¹ Abb. 4 eine Ansicht von unten und ' Abb. 5 ein tau weiser Querschnitt nach der j Linie V-V der Abb. 3 einer Ausführung des j neuen Auspuffgehäuises.

I Abb. 6 ist ein iScbaubild in isometrischer I Projektion in etwas größerem Maßstabe der j Ausführungs.form nach Abb. 1 bis 5.

; Abb. 7 ist ein -senkrechter mittlerer Längsj schnitt,

ι Abb. 8 ein Querschnitt der einen Hälfte nach der Linie VIII-VIII der Abb. 7,

Abb. 9 ein !ebensolcher Querschnitt nach der Linie IX-IX der Abb. 7 einer AusfüihrungSiform des neuen Gehäuses für eine ^! Mehrfacihauspuffturbine.

^; Abb. 10 ist ein senkrechter mittlerer Längsschnitt des Zylinders und Auspuffgehäuses einer Turbine -mit in der Mitte zwischen Vorderteil und Rückteil angeordnetem Auspuffgehäüse, insbesondere einer Schiffsturbine.

Abb.. 11 ist in der linken Hälfte ein Querschnitt nach der Linie X-X und -in der rechten $5 Hälfte ein solcher nach der Linie XI-XI der Abb. 10.

Abb. 12 ist eine Draufsicht und Abb. 13 eine Unteransicht des Rahmens, der die Führungswände für den Dampf nach Abb. 10 und 11 enthält, während Abb. 14 ein Querschnitt dieaes Rahmens, nach der Linie XIV-XIV der Abb. π ist.

Mit Bezug auf die Albb. 1 bis 6 -ist 1 das Auspuffgehäuse, bei dem der mittlere Teil der Rückwand¹, wie ersichtlich, nach außen gewölbt ist, um den Dampf, -der aus dem letzten Laufkranz 2 austritt, abzulenken. Innere Führungswände 3 und 4 bilden Flächen, deren Erzeugenden annähernd parallel mit der Turbinenwelle verlaufen, und erstrecken sich von der Außenwand nach der Innenwand ides Aluspuffes. Der obere Teil dieser Führungswände 3 und 4 hat, wie 'ersichtlich, annähernd oder genau die Form von Evolven- 10g ten, deren Grundkreis kleiner ist als der Durchmesser des Innenuimfanges des Laufsohaufelkranizes 2. Die inneren Führungswände 3 sind nach der Auspuffmündung durch: Längsstege 5 verlängert, welche sich 11c im unteren Teil des Auspuffgehäuses erstrekken und' dem zusätzlichen Zweck der Verstärkung des Gehäuses dienen, so daß die Turbine gewünschtenifalls -von Stützen nur an den Enden des Auspuffgehauises getragen werden kann.

■Das Auspuffgehäuse kann außerdem vorteitlhafterweise mit einer Mittelwand 6 versehen sein, die sich ebenfalls . parallel zur Turbinenachse erstreckt und der weiteren Verstärkung des Gehäuses dient. Am Oberen Ende gegenüber der Auspuffmündung ist i-n

bekannter !Weise ein V-förmiger TeM 7 vorgesehen, welcher den· Dampf vieranlaßt, sidh beim Austritt aus den obersten Laufschaufeln 2 wx teilen und' durch die 'beiden Hälften des oberen, Teiles des Auspuffgebäluses 1 zu strömen.

In Ergänzung der ,inneren Führungswände3 ,und 4 sind Trennwände -vorgesehen, welche die Abschnitte, in die der Dampfstrom· duröh die Führungs wan de zerlegt wird, weiter unterteilen und die Umlenkung· das aus den Lau'fschaufeilni 2 austretenden Dampfes zur Auspuffmündung unterstützen. Eine vorteilihafte Anordnung dieser Wände ist ajus dien Aiblb. 1 -his 6 ersichtliah, bei welcher Trennwände 8 und 9 in der oberen Hälfte des (Au'spiufFgiahäuses, da, wo sie an die Laufschaufel^ herantreten, in radialer Richtung verlaufen und' dann *von dieser Stelle aus, wie ersichtlich, nach 'der Auslaßmündung nach abwärts gekrümmt sind, um an ihren !unteren Enden Paraitoltfläcihien zur Turbinenweüe zu. bilden. Die Kurven dieser Trennwände sind, wie !besonders aus Afolb. 6 hervorgeht, sehraubenförmiig·. Die Trennwände 8 gehen von dien inneren Führungswänden 3 aus, während die Trennwände 9 diese inneren Führungisiwände durchsetzen.

Nahe dem wagerechten Anschluß der uaiteren Hälfte des Auspuffgiehäuses sind (weitere Trennwände 10 und 11 vorgesehen, deren anstoßende innere Kanten mit den inneren Eüihriungiswänden 3 ziusammenlauifen. Die Wände 10 ,gehen in steiller Kunve nach abwärts ziur Auspuffmündung, wie insbesondere aus Abib. 1, 2 und 4 ersichtlich, während die Wände ία imehir allmählich gekrümmt sind, so daß sie den oberhalb strömenden Dampf nach dem Rande des Turb'inengelhäu&es leiten.

" Däie untere Häufte des Auspuffes iist ebenfalls mit Trennwänden 12 versehen, welche, wie emidhtlich, zwischen den inneren Füihrungswänden 3, 4 liegen, und ferner mit Trennwänden 1.3, welche zwischen den Führungiswänden 4 verlaufen. Am Dampfeintrittsende haben- 'die Trennwände .13 die Form von mit der Turbinenwielle konzentrischen Segimenten, um idatrn in einer Kurve nach der Auspuffmündung zu verlaufen, so daß der Dampf aus dien -Schaufeln! 2, der unterhalb dieser Trennwände strömt, durch den Teil des lAiuspuffigiehäuses geführt wird, welcher dem Ende des Turbinenläufers zunächst Mögt.

Ist idiie Turbine und entsprechend ihr Auspuffigebäuse von (besonders großen Abmessungen, so wind vortaiähaftierweise ein O-uersteg 14 angewendet, der sidh annähernd· in der Mitte «über den unteren Teil des Auspuffgehäuses nahe der Auspuffmündung- erstreckt.

Der innere Teil,, dieses Steges 14 zwischen den Stegien 5 ist an seinem oberen Rand nach einwärts naoh dem Tuiribineraläuferende zu gekrümmt, so daß er eich, an die unteren Kanten der Trennwände 12 und 13 anschließt, welche auf diese Waise nach unten bis zur Auspuffmündung· fortgesetzt sind.

Die inneren Führungs- und Trennwände bilden so eine Anzahl von Kanälen, durch welche d'er Dampf nach seinem Austritt aus dem Laufschaufolkranz 2 durch das Auspuffgehäuse ihin'durcihströmt, so daß eine gleichmäßige Verteilung des gesamten Dampfes über das ganze Auspu-ffgehäuse erfolgt und Stauungen, Wirbel, wie sie sonst durch Strömung in verschiedenen Richtungen im Auspuffgiahäluse vorkommen könnten, auf ein Mindestmaß verringiert werden. Zur besseren Kenntlichmachung dieser verschiedenen Kanäle sind! in der Zeichnung ihre Querschnitte mit in den verschiedenen Abbildungen sich entsprechenden, aufeinanderfolgenden großen Buchstaben A bis / verseihen. Da das Auepuffgehäuse zweiseitig symmetrisch ist, sind für die symmetriiscfeen Kanäle der einen Seite die gleichen Buchstaben gewählt wie für die anderen.

Die Führunjgswände -können einzeln oder alle mit dem¹ Auspuffgehäuse aus einem Stück gegossen sein. Sie können aber auch besonders eingesetzt -und am Gehäuse befestigt sein. Eine vorteilhafte Ausführung ist die der Abb. 1 bis 6, bei welcher der größere Teil ,dieser Wän'de in einem lösbaren Rahmen 15 geformt ist, einen Außenflansdh 16 und einen Innenflansch 17 hat, von denen ersterer in einer Aussparung des Auspuffgehäuses Platz findet, während der letztere mittels Bolzen befestigt ist, die durch Öffnunigen 18 in der Rückwand des Auspuffgehäuses gaben. Dieser Rahmen setzt sich,, wie ersichtlich, vcrteilhaft aus Quadranten zusammen, welche, wie dargestellt, in senkrechter Ebene verbunden· sind. Die Zusammenstellung eines solchen Rahmens mit seinen Führungs- und Trennwänden ist am besten aus der Abb. 6 ersichtilich, welche in isometrischer Projektion den Rahmen herausgenommen zeigt. Einige der Führungs- und Trennwände dieses Rahmens sind in der unteren Hälfte des Auspuffgehäusies 'durch -Stege 5, 6 und 14 fort- no gesetzt, während, iwie aus Abb. 2 ersichtlich, die Trennwände 9 unter der wagerechten Verbindungslinie'des Gehäuses durch Teile g^a in den unteren Quadranten das Rahmens ihre Fortsetzung finden.

Bai der Ausfiiirumgsforni naoh den Abb. 7 bis 9 hat das AuspufEgiehäuse eine andiene Fotrm; aJbar die inneren Führungs- und Trennwände zur Führung des Dampfes, der aus dem letzten Laufsahaufelfcranz 2 austritt, entsprechen im wesentlichen denen der Abb. ι bis 6, wenngleich, wie aus Abb. 7 und

S ersichtlich, die Anzahl und Anordnung dieser Wände etwas von der der vorigen Abbildungen abweicht. Doch ist nach dem Vorangegangenen diese Anordnung ohne nähere Beschreibung verständlich, indem für die entsprechenden Teile die gleichen Bezugs Ziffern gewählt sind. Zu bemerken ist nur, daß eine zusätzliche, kurze innere Führungswand 19 vorgesehen ist, um im oberen Teile die Führung des aus den Laufschaufeln 2 austretenden Dampfes nach dem Auspuff zu unterstützen.

Für die Führung desjenigen Dampfes, der den Außenteil des vorletzten Laufkranzes 25 verläßt, sind überdies Führungswände 20 bis 24 vorgesehen. Diese sind¹ am Außenumfang 28 der Scheibe 26 angesetzt, welche die Leitschaufeln 27 trägt, durch welche der Dampf vom Innenteil der Laufschaufel 25 seinen Weg zu dem letzten Laufschaufelkranz 2 nimmt. Der aus dem vorletzten LaufschaufelkraiTz austretende Dampf wird außerdem bei seinem Gang in das Auispuffgehäiuse durch die Außenwand 28 der Scheibe 26 nach auswärts abgelenkt.

Bai .der Auefübrongsform nach, dien Abb. 10 his 14 ist der Rahmen 15, welcher die inneren Führungswände enthält, etwas abweichend ausgebildet, da bei dieser Turbine der Dampf in beiden Richtungen nach dem in der Mitte gelegenen Auspuffgehäuise 1 strömt. Bei dieser Ausführungsform besteht der Rahmen 15 aus inneren Teilen 29, 29**, welche in beiden Richtungen nach der Mitte zu nach auswärts gekrümmt sind, um auf diese Weise eine becherartige Führung· zu bilden, die den Dampf, der aus dem vorderen und rückwärts gelegenen Teil der Turbine austritt, aus der achsialert Richtung in eine im wesentlichen radiale -umlenkt. Diesie gekrümmten Führungen 29 und 29" sind durch (die Führungswände 3, 4 und 19 an die Außenringe 30 und 31 des Rahmens angeschlossen und mit Flanschen versehen, die in Nuten 32 und 33 einpassen, welche beziehentlich im vorderen und rückwärtigen Teil des TurbLnenzylinders 34 vorgesehen sind. Im oberen Teil des Rahmens ist eine gekrümmte Führung 35 vorgesehen, die in ähnlicher Weise wirkt wie der 50" Teil 7 in den Abb. 3, 5 und 6, indem sie den Dampfstrom, der aus dem obersten Teil des Laufkranzes austritt, teilt und ihn veranlaßt, auf beiden Seiten von der achsialen Mittelehene in die Auspuffniünduing «u strömen. Die inneren Führungswände sind entsprechend denen in den Abb. 7 und 8' angeordnet und durch entsprechende Bezugsziffern kenntlich gemacht. Der die radialen Führungswände enthaltende Rahmen {5 bestellt hier nur aus zwei !halbkreisförmigen Teilen, welche an den Lappen 36 mittels Bolzen verbunden sind. Wie ersichtlich, sind bei dieser Au sfüh rungs form keine zusätzlichen Trennwände vorgesehen. Die mit 11 bezeichneten Teile bilden Verbindungsglieder für die gekrümmten Teile 29 und 29° mit den Außenringen 30 und 31 des Rahmens.

Die in den Abb. 10 bis 14 dargestellte Anisführungsform ist insbesondere für Schiffsturhiuen bestimmt, und da der für den Kondensator zur Verfügung stehende Raum unterhalb der Turbine hier beschränkt ist, so ist (die senkrechte Tiefe des Auspuffigehäu.ses entsprechend beschränkt und erstreckt sich nicht unter die Unterkante des Turbinenzylinders. LTm den rückwärtigen und vorderen Teil des letzteren zu verbinden und in der richtigen Stellung zu halten, sind Streben 37 vorgesehen, .die an ihren Enden Ösen haben, mittels deren sie mit den inneren un- 8a teren Enden des \~order- und Hinterzylinders verbolzt sind.

Es ist nicht unbedingt notwendig, daß die Führungswände gerade bis zur Auspuffmündung fortgesetzt sind¹, sondern es genügt, sie nur so weit hierabzuführen, daß die dem Dampfstrom erteilte gewünschte Richtung gesichert wird. Entsprechend können in einzelnen Fällen diese Führungswände nur bis zum lAußenumfang des Auspuffschaufelringes sich erstrecken. Im allgemeinen ist es jedoch empfehlenswert, wie vorher beschrieben, einige oder sämtliche Führungswände bis zur Auspuffgehäusemüinidung zu führen, um das Auspuffgehäuse zu verstärken, so daß es in der erwähnten Art durch Fußstützen an seinen Enden gestützt werden kann.

Die Anzahl der Führungawände ändert sich naturgemäß mit der Größe der Turbine. Bei einer kleinen Turbine können dm äußersten Falle nur zwei Führungswände nötig sein, die so angeordnet sind, daß der aus dem letzten Laufrad austretende Dampf in ©ine obere und untere halbe Schicht geteilt wird, wobei der obere Teil des Dampfstromes in ■den Auspuff durch Kanäle gelangt, die auf beiden Seiten eines Mittelkanales liegen, durch welchen die untere Hälfte des Dampfstromes nach der Auspuffmündung geht.

Bei Ausführungsformen des Gehäuses, welche nicht zweiseitig symmetrisch sind, kann der gesamte Austrittsquerschnitt durch Fübrungswände in Abschnitte geteilt werden, die im wesentlichen in der Form gleich sind, wodurch man eine größere Gleichheit in der Richtung des Dampf stromes erhält als im Falle eines symmetrischen Auspuffgehäuses. Solche Auspuffgehäuse sind beispielsweise in der Patentschrift 325568 dargestellt.

Bei den dargestellten Ausfüibrungsformen der Erfindung haben die moisten Führungswände eine Flächenform, deren Leitlinie eine

Evolvente ist, die in eine gerade Linie ausläuft, während die Erzeugende eine gerade Linie parallel mit der Turbinenachise ist. Wenngleich diese Form fSidb als die vorteil!-' hafteste erwiesen ihat, ist doch die Erfindung nidht auf sie .bascihränilct. BeispiefcWieise könnte als Leitlinie für die Fläcibe "eine andere Kurve als eine Evolvente gewählt iwerden und als Erzeugende eine geeignete Kurve oder

ίο Kurvie^usammenisetzung, oder wenn die Erzeugende eine gerade Linie bildet, -braucht sie nicht parallel .mit der Turbinenaehse zu sein, sondern kann mit dieser einen Winkel bilden und dieser Neigungswinkel in verschiedenen Teilen sich ändern. 'Beispielsweise kann die Leitlinie statt der Evolvente βΰι Kreissegment sein, und die Erzeugende für verschiedene Führungswände kann, aus dem Mittelpunkt dieses Kreissegmentes oder aus verschiedenen Mittelpunkten !beschrieben ■sein. Es können auch Teile von .Spirallinien oder gerade Linien, die durch geeignete Kurven verbunden sind, benutzt (werden. **
Ein Auspuffgehäuse gemäß der Erfindung kann auch zur Überführung 'des Dampfes in die Au,spufi5mündung oder den Kondensator nur für einen Teil desselben benutzt werden, während' 'ein- anderer Teil das Dampfes durch ■ein x\uspuffgehäuse von anderer Form weggeführt wird.

Claims (6)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Auspuffgehäuse für aehsial beaufschlagte 'Dampfturbinen mit inneren, zur Ablenkung des Dampfes nach auswärts dienenden Fuihrungswanden, deren Erzeugenden annähernd parallel zur Tudbinenwelle verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß sich diese inneren Führungswände quer von der Außenwand zur Innenwand des Dampfeiml&sises erstrecken, derart, daß der Dampf bereits von seiner Austrittsstelle aus dem Laufkranz an durch die Fuhfiungswande aus der achsialen Richtung nach außen abgelenkt und glatt und' gleichmäßig ohne scharfe Biegungen und .Winkel bis zur Auspuöimündung dies 'Gehäuses- geführt wird.
2. 2. Auspuffgehäuse nach Anspruch 1, bei welchem die Führungswände ganz oider zum Teil in Evolventen.· gekrümmt sind·, dadurch gekennzeichnet, daß diese Evolventen von einem Grundkreis aus 'beschrieben, sind, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Außienumfangas desjenigen! Laufschaufelkranzes, aus dem der Dampf in das Auspufligehäuse tritt.
3. 3. Auspuffgehäuse nach Anspruch 1 iund 2, 'dadureh gekennzeichnet, daß die Grundkreise der Evölventei bei den verschiedenen Führiuingswäniden (3, 4) verschiedene DuTchmesiSier halben.
4. 4. Auspuffgehäuse nach' Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ^rdaß mit den Führungswänden (3, 4) zusätzliche Trennungswände (8 bis 13 in Abb. 1 iMs 6 bzw. 8 'bis 24 in Albb. 7 ibis 9) vereinigt siind, die von diesen Füh-rungiswänden auisgehen, sie entwieder durchisetz^en oder sich zwischen ihnen erstrecken uod die Abschnitte, in die der Ausilaßrningquersabniitt durch die inneren Fühnungswände geteilt ist, ihrerseits 'Unterteilen, wobei sie gleichfalls so geformt sind, 'daß sie den austretenden Dampf möglichst glatt und gleichmäßig nach der Auspuffmündung des Auspiuffgehäuses führen.
5. 5. Auspuffgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Führungswände (3, 4) undi gegöbenenfalls die mit 'diesen veneinigten Trennwände ganz oder teilweise einen zwei- oder meihrteiligen Einisatzrahmien (15) bilden.
6. 6. Auspuffgehäitsie nach Anispruch 1, ■dadurch gekennzeichnet, daß für die Ablenkung des aus idem Laufschaufelikranz austretenden Dampfes nach ausiwarts eine gekrümmte zusätzliche Führungswand (7) oder deren mehrere (29, 29° und 35) vorgesehen sind.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.'