DE405966C - Dampf- oder Gasturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampf- oder Gasturbine, in deren Niederdruckstufe der Dampf verschiedene Strömungsrichtungen hat. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Turbine dieser Art, bei der die Beschaufelung in der Niederdruckstufe so gestaltet ist, daß der Dampf in einer anderen Richtung einströmt, als in welcher er aus den Schaufeln tritt.

Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß zwischen den Stufen, die der Dampf in gleicher Richtung durchströmt, und den Stufen, die er in verschiedenen Richtungen durchströmt, ein Schaufelkranz eingeschaltet ist, welcher den Dampf in eine Anzahl von Schichten teilt, die dann durch die einzelnen Abschnitte der geteilten letzten Stufe mit verschiedenen Dampfrichtungen gehen. Ausführungsformen der so gekennzeichneten Turbine sind in der Zeichnung dargestellt.
In den Zeichnungen ist
Abb. ι ein Längsschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Turbine,

Abb. 2 eine Draufsicht auf die untere Hälfte des Turbinenzylinders oder Turbinengehäuses.

Abb. 3 ist ein Längsschnitt einer abgeänderten Ausführungsform.

Abb. 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Abb. 1 oder"3.

Abb. 5 ist eine schaubildliche Einzeldarstellung einer Schaufel für die Turbine nach Abb. ι oder 3 und

Abb. 6 ein Einzelschnitt einer abgeänderten Ausführungsform.

Abb. 7 und 8 sind Schnitte nach den Linien VII-VII bzw. VIII-VIII der Abb. 6.

Abb. 9, 10 und ir zeigen Einzeldarstellungen anderer Schaufelformen.

Abb. 12, 13 und 14 zeigen weitere abgeänderte Ausführungsformen der Turbine.

In der Zeichnung sind 10 der Läufer und 11 -das Gehäuse der Turbine.

Das Geschwindigkeitsrad der Turbine kann Laufschaufeln irgendeiner geeigneten Form haben. Die Laufschaufeln 12 sitzen auf einer Scheibe 15 des Läufers 10, die von einem Nebengehäuse 16, das die Düsen 14 trägt, eingeschlossen ist.

Auf das Gleichdruckrad folgt eine Anzahl von Überdruckstufen 18, 19, die an einem Mantelteil 20 des Gehäuses 11 und auf dem Läufer 10 sitzen. Nach dem Durchgang durch die Kränze 18 und 19 wird der Dampf unterteilt, um durch Leitschaufeln 22, 23 zu gehen, die den Dampf zu den Eintrittskanten 24 und 25 braiter Schaufeln 26 und 27 der letzten Stufe leiten, in der eine Umlenkung der Dampf richtung erfolgt. Der Dampf tritt an den Kanten 24 und 25 der breiten Schaufeln achsial ein und am Umfang 28, 29 radial aus. Die Schaufeln 26 und 27 haben vorteilhaft

muldenförmige Ränder 30 und 31, damit der Dampf mit einem möglichst kleinen Winkel austritt, wobei gleichzeitig die Masse jeder Schaufel günstig verteilt wird. Doch bildet die Schaufelform nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Durch nichtige Wahl der Schaufelbreite wird ein ausreichender Austrittsquerschnitt geschaffen. Vorteilhaft sind die Schaufeln 26 und 27 mit einer Anzahl von Führungswänden 32 versehen, um den Richtungswechsel des Dampfes zwischen den Seiten 26 und 27 und dem Umfang 28 und 29 zu begünstigen und gleichzeitig die Schaufeln zu versteifen.

Die breiten Schaufeln 26 und 27 sind innerhalb der Auspuffkammer angeordnet. Daher muß die Austrittskammer von dem Speiseraum getrennt sein, um die richtige Schaufelanordnung und Führung des Dampfes zu sichern. Dementsprechend ist das Gehäuse 11 mit Scheidewänden im Inneren versehen. Der obere Teil ist mit einer Wand 33 (vgl. besonders Abb. 4) versehen, welche mit nach innen gerichteten Wänden 34 und 35 durch-' gehend angeordnet ist, die sich an ebensolche Wände 36 und 37 der unteren Gehäusehälfte anschließen. Die Abstützung der Schaufeln 22 und 23 erfolgt durch die Wände 34, 35, 36 und 37. Das Gehäuse 11 ist also innen durch die Wände 33 bis 37 und durch die Schaufeln 22 und 23 in die Speiseräume 38 und 39 unterteilt, die durch die Umführung 40 in Verbindung stehen. Der Dampf tritt aus den schon erwähnten Schaufeln 18 und 19 aus und wird in der noch zu beschreibenden Weise geteilt, ehe er in die Speiseräume 38 und 39 kommt, aus denen er durch die Leitschaufeln 22 und 23 den Kanten 24 und 25 der breiten Schaufeln 26 und 27 zugeführt wird. Eine zylindrische Packung 39' am Gehäuse wirkt mit den Köpfen der Schaufeln 23 zusammen, um ein Lecken des Dampfes nach den benach- ■ harten Turbinenlagern zu verhüten.

Es ist notwendig, den Dampf, der aus der Gleichstromstufe austritt, in eine Anzahl von Dampfschichten zu unterteilen, die in die Leitschaufeln 22 und 23 gelangen, um ihre Arbeit in den breiten Laufschaufeln 26 und 27 zu leisten. In den Abb. 1, 3, 6, 9 und 10 sind breite Schaufeln 42 veranschaulicht, die den Dampf sowohl seitlich wie am Umfang austreten lassen, wobei der seitlich austretende Dampfteil in die Leitschaufeln 22 und durch diese in die breiten Schaufeln 26 gelangt, während der am Umfang austretende Dampfteil durch den Leitkanal 40 in den Speiseraum 39 tritt, aus dem er zwischen die Leitschaufeln 23 und von da in der beschriebenen Weise in die breiten Schaufeln 27 gelangt.

Die Abb. 1, 3 und 5 zeigen eine geeignete Ausführungsform für die breite Schaufel 42, welche mit einem energieumsetzenden Seitenteil 43 versehen ist, dem ein Teil 44 vorgeschaltet ist, der verhältnismäßig länger als der Teil 43 ist und einen äußeren gekrümmten hakenförmigen Randteil 46 hat. Der innere Teil des Schaufelteiles 44 unterhalb des J Hakenrandes ist flach und ungefähr gleich j hoch wie der Auslaßteil 43. Der Seitenteil 43 : und der breite Teil 44 können irdendeine gej eignete Form haben, die bewirkt, daß der Dampf in einem verhältnismäßig kleinen Winkel austritt, so daß die Reaktionswirkung der Geschwindigkeitsenergie des Dampfes sich sowohl seitlich wie am Umfang geltend macht.

Da der Seitenteil 43 kürzer ist als der Teil 44, wird an der linken Ecke vorteilhaft ein ringförmiger Winkel 47 vorgesehen und durch Punktschweißung,. Lötung oder in anderer geeigneter Weise am Rande des Schaufelteiles 43 und an der Seite des breiten Teiles 44 an dessen Hakenrad befestigt. Durch die getrennte Herstellung des Teiles 43 vom Teil 44 vereinfacht und verbilligt sich die Herstellung dieser Schaufeln 42.

Der Winkel 47 sichert einen ausreichenden Eckraum für die Befestigungsmittel an der Wand 34, so daß der Austrittsteil 43 dicht an die Führungsschaufeln 22 anschließen kann. ■ j

Die Abb. 6, 7 und 8 zeigen eine abgeänderte Ausführungsform der Schaufeln 42, bei der jede Schaufel aus' einem Stück besteht, das an der Seite und am Umfang gekrümmte, hakenförmige Austrittskanten hat, durch welche der Dampf sowohl seitlich wie" am LImfang im kleinen Winkel austritt, um dann durch die Schaufeln, welche die_ Richtung des Dampfes ändern, in der beschriebenen Weise zu gehen.

In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, in Verbindung mit den Schaufeln 42 Führungsrippen zu verwenden. Nach den Abb. 9, 10 und 11 sind solche Rippen 50, die an geeigneter Stelle angeordnet und für die Sicherung einer günstigen Unterteilung gekrümmt sind, vorgesehen. Diese Rippen können winkelförmigen Querschnitt haben und durch no Punktschweißung mit den Schaufeln verbunden sein. Um die gesamte Beschaufelung starrer zusammenzuhalten und die Vibration zu verringern, können auch die gegenein anderstoßenden Kanten der Rippen miteinander verschweißt oder verlötet sein.

In der Abb. 3 sind sowohl die Leitschaufeln und 23 wie auch der letzte Leitschaufelkranz 18 radial angeordnet, während in den Abb. ι und 2 der letzte Leitschaufelkranz 18 und die Leitschaufeln 22 und 23 geneigt angeordnet sind, um dem Dampf eine radiale

Claims (7)

1. Richtungskomponente zu geben, so daß er leichter durch die Umfangskanten der Schaufeln 42, 26 und 27 durchgeht.

   Eine andere Art der Unterteilung des Dampfes in eine Mehrzahl von Schichten zeigt die Abb. 12. Hierbei wird der aus dem letzten Laufkranz 19 tretende Dampf mittels einer geeigneten gekrümmten Führung 52 von becherförmigem Umfang unterteilt; die Außen- und und Innenschicht werden hierdurch in den Leitkanal 40 zum Weitergang durch den Ringraum 39 und die Schaufeln 23 oder in den Raum 38 zum Weitergang durch die Schaufeln 22 geführt.

   Eine weitere Ausführungsform zeigt die Abb. 13. Bei dieser folgt auf den letzten Leitkranz 18 ein Laufkranz 53 und ein Leitkranz 54 von angenähert dreieckiger oder trapezförmiger Form. Dies ist vorteilhaft, weil der letzte Kranz 53 verhältnismäßig breit oder in der Durchgaiigsrichtung des Dampfes lang gemacht werden kann und im Querschnitt nach dem Schaufelfluß zu breiter wird, so daß er versteift wird und die der Fliehkraftsbeanspruchung ausgesetzte Fläche vergrößert wird. Die Abb. 14 zeigt schematisch, wie die Querschnitte der Schaufeln 53 und 54 der Abb. 13 aussehen. Wie ersichtlich, verlaufen die Schaufeln 53 und 54 im wesentliehen gerade mit einer anschließenden, kurz gekrümmten Kante. Die Leitschaufeln 54 sind in geeigneter Weise an einem rechtsseitigen Teil 55 der Wand 34 befestigt, während die nach innen rageijde Wand 35 an der anderen Seite so wie bei den anderen Ausführungsformen gestaltet ist.

   Die Arbeitsweise einer Turbine gemäß der Erfindung ergibt sich aus der vorhergehenden Beschreibung. Die Dampfenergie wird zunächst durch die Laufschaufeln 12 und 19 ausgenutzt, bis der Druck in einem gewissen Maße gesunken und das Volumen gestiegen ist. Hierauf wird der Dampf zur Arbeitsleistung in den breiten Schaufeln 26 und 27 in zwei Schichten unterteilt, wobei letztere besonders geeignet sind, große Dampfmengen mit gutem Wirkungsgrad der Schaufeln zu . bewältigen.

   Ρλτεν τ-A N Sprüche:

   i. Dampf- oder Gasturbine mit Stufen, ^: die der Dampf in gleicher Richtung durchströmt, und solchen, die der Dampf in verschiedenen Richtungen durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen diesen Stufen ein Schaufelkranz eingeschaltet ist, der den Dampf in eine Anzahl von Schichten teilt, die dann durch die einzelnen Abschnitte der geteilten letzten Stufe mit verschiedenen Dampfrichtungen gehen.
2. 2. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den beiden Stufenarten eingeschaltete Schaufelkranz den Dampf in im wesentlichen einer Richtung empfängt und ihn teilweise in der gleichen Richtung, teilweise aber in verschiedenen Richtungen abgibt.
3. 3. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Schaufelkranz, welcher die Stufe mit verschiedenen Strömungsrichtungen darstellt, den Arbeitsdampf von zwei einander gegenüberliegenden Seiten her empfängt und ihn in im wesentlichen derselben Richtung in das Auspuffgehäuse abgibt. ·
4. 4. Schaufel für den Zwischenschaufelkranz einer Dampfturbine nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch geke inzeichnet, daß sie aus einem vorderen Eintrittsteil (44) besteht, der einen hakenförmigen, energieübertragenden Rand (46) hat, sowie einen hiervon getrennten Austrittsteil (43), der ebenfalls einen hakenförmigen, energieübertragenden Rand hat.
5. 5. Schaufel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsteil der Schaufel kürzer ist als der Eintrittsteil, um Raum für die Aufnahme eines \*erbindungswinkels (47) zu schaffen.
6. 6. Turbine nach Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln des Leitschaufelkranzes (18) . \'or dem Zwischenschaufelkranz (42) oder die Schaufeln der Leitschaufelkränze (22, 23) vor den Schaufeln des letzten geteilten Laufschaufelkranzes oder die Schaufeln beider gegen die Turbinenachse geneigt sind.
7. 7. Turbine nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenschaufelkranz vor dem letzten geteilten Laufschaufelkranz und der angrenzende Leitkranz dreieckige oder trapezförmige Schaufeln (53, 54) haben.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.