DE446413C - Laeufer fuer Rueckdruck-Dampf- oder -Gasturbinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 30. JUNI 1927

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14 c GRUPPE 2

Tag der Bekanntmachung' über die Erteilung des Patents: i6.Juniig2j.

Dr. Rudolf Wagner in Hamburg.

Läufer für Rückdruck-Dampf- oder -Gasturbinen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. November 1924 ab.

Bei bisher bekannt gewordenen Vorschlägen für die Bauart von Läufern für Rückdruckturbinen waren die dampf- oder gasführenden Kanäle von der mittleren Zuführungsstelle nach den am Umfang befindlichen

Ausströmöffnungen entweder unmittelbar in den Läuferkörper eingearbeitet, also mit diesem aus einem Stück bestehend oder als gesonderte Rohre unmittelbar seitlich mit dem Läuferkörper oder seitlichen Deckschei-

ben desselben verbunden. Bei derartigen Ausführungsarten entsteht einerseits infolge der leitenden Verbindung zwischen den Dampf- oder Gaskanälen und dem Läufer der Nachteil einer erheblichen Abkühlung des hochgespannten, heißen Treibmittels, da der in dem kühleren Abdampf oder Abgas mit großer Umfangsgeschwindigkeit sich drehende Läuferkörper wie ein umlaufender ίο Kondensator wirkt. Denn' wenn auch dessen abkühlende Oberfläche verhältnismäßig gering ist, so ist doch die Wärmeübergangsziffer zwischen Läuferoberfläche und Umgebung, weil mit der Umfangsgeschwindigkeit stark zunehmend, gegenüber sonstigen luft- oder gasbestrichenen Wärmeaustauscheinrichtungen beträchtlich, so daß der Wärmeverlust sehr in Erscheinung tritt, insbesondere bei Dampf- oder Gasturbinen für Hoch- oder Höchstdruck und hoher Dämpf- oder Gaswärme. Ein weiterer Nachteil, der die Betriebssicherheit beeinträchtigt, ist durch die starken Wärmespannungen zwischen den in der Nähe der Kanäle liegenden heißen Stellen und den übrigen gekühlten Teilen des Läufers gegeben.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beseitigen. Sie besteht darin, daß die das heiße Treibmittel führenden Teile von den einen Drehkörper bildenden äußeren Läuferteilen getrennt sind und von diesen derart ganz oder teilweise eingehüllt werden, daß ein isolierender Zwischenraum entsteht. Der das Treibmittel führende Teil soll sich möglichst ungehindert gegenüber den kühleren Läuferteilen ausdehnen können.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, wobei das Beispiel nach Abb. 1 und 2 sich auf eine Ausführung bezieht, bei der die Kanäle für das Treibmittel ein gesondertes Rohrsystem darstellen, während bei dem Beispiel nach Abb. 3 und 4 die Kanäle in einen scheibenförmigen Innenteil eingearbeitet sind.

Es bezeichnet in Abb. 1 und 2 1 den Läuferkörper, der im Gehäuse 2 etwa mittels des Zapfens 3 fliegend gelagert sein kann. 4 bezeichnet den das Treibmittel führenden inneren Teil, der im vorliegenden Fall der größeren Sicherheit halber und mit Rücksicht auf Vermeidung von Undichtigkeiten samt Zuführungsstutzen 5, Verteilungskammer 6 und den Ausströmdüsen 7 als aus einem Stück hergestellt angenommen ist. Die Herstellung kann etwa derart bewirkt werden, daß die gemäß dem gestrichelt angedeuteten Querschnitt 8 als runde Rohre gedachten Kanäle 4 mit den Düsen 7 in gestreckter Lage von den mittels Nippel wieder verschlossenen Bohrlöchern 9 aus gebohrt und dann erst umgebogen werden. Die erweiterten Düsen 7 können danach gegebenenfalls in eine in der Umfangsrichtung flache Form 10 entweder gedrückt oder mechanisch ausgearbeitet sein. Um infolge des Schrägabschnitts der Düsen eine geringere Strahlablenkung zu erhalten, dürfte es vorteilhaft sein, die Düsen um einen gewissen Winkel 11 über 90 ° nach innen umzubiegen oder die achsiale Kanalbreite der Düse an der Stelle 12 etwas geringer als bei 13 zu halten, so daß also die Ausmündung eine trapezförmige Gestalt bekäme. Die Düsen 7 können am äußeren Ende gegenüber der Flieh- und zur Aufnahme der Reaktionsumfangskraft etwa mittels einer Öse 14 an Gewindezapfen 15 gehalten sein, die ihrerseits vom Läufer 1 und dessen Deckscheibe 16 getragen werden und zugleich zur Verbindung dieser Teile dienen können. In der Mitte ist der dampf- oder gasführende innere Teil etwa an einem kurzen Vorsprung 17 gegenüber dem Läufer 1 zentriert. Die gegenseitige Berührung ist hierbei so kurz wie möglich, ebenso an der Stelle 18 gegenüber der Deckscheibe 16, um einen möglichst geringen Wärmeabfluß in diese Teile zu erhalten; ferner ist seitlich zwischen den Kanälen 4 und dem Läufer ι mit Deckscheibe 16 für den Zweck der Erfindung ein gewisser Zwischenraum angenommen. Die größere Wärmedehnung des Innenteils gegenüber dem kühleren Läuferkörper ι und der Deckscheibe 16 kann etwa durch Federung des im Kanal 4 befindlichen Bogenstücks oder gewissen Spielraum in der Öse 14 aufgenommen werden. Statt eines dreiarmigen Sterns für den Innenteil können natürlich auch nur zwei gegenüberliegende oder mehr als drei Kanäle vorgesehen sein. In letzteren Fällen ist unter Umständen aus Herstellungsgründen eine Unterteilung der inneren dampf- oder gasführenden Teile nötig oder zweckmäßig. Um die Leitungs- und Strahlungsverluste der inneren Teile noch weiter herabzusetzen, ist es naturgemäß vorteilhaft, denselben möglichst geringe Abmessungen zu geben und daher darin wesentlich höhere Dampf- oder Gasgeschwindigkeit als sonst, z. B. bei Rohrleitungen mit etwa 30 bis 50 m pro Sekunde, üblich anzunehmen, beispielsweise dieselben für etwa 80 bis 100 m pro Sekunde zu bemessen. Es ist dies auch für die kritische Drehzahl des Läufers sowie für die Herabsetzung der Undichtigkeitsverluste bei dem sich drehenden Einführungszapfen 5 günstig. Zustatten kommt einer solchen Maßnähme der Umstand, daß bei vorliegendem Turbinensystem ein durch die höhere Dampfgeschwindigkeit in den Innenteilen entstehender Druckverlust durch den zusätzlichen Druck infolge der Fliehkraftwirkung auf die in den Kanälen 4 befindliche Dampf- oder Gassäule wieder ausgeglichen wird.

Bei dem Beispiel nach Abb. 3 und 4 bezeichnet wieder 1 den Läuferkörper, 2 das Gehäuse, 3 den Lagerzapfen, 16 die Deckscheibe des Läufers, die mit dem Läuferkörper 1 etwa durch die Gewindebolzen 15 zusammengehalten sein kann. 19 ist ein scheibenförmiger Innenteil, in den von der inneren Zuführungsstelle für das Treibmittel ausgehend die Kanäle 20 und Düsen 21 eingearbeitet sind. Im vorliegenden Fall haben dieselben gemäß dem strichpunktiert eingezeichneten Querschnitt 22 rechteckige Form. Durch eine kreisförmige Deckplatte 23 mit dem daran befindlichen Einführungsstutzen 5 werden diese Kanäle und Düsen abgedeckt, wobei zur guten Abdichtung gegebenenfalls am Rande der Kanäle und Düsen eine schwach erhöhte Dichtleiste 24 vorgesehen sein kann. Durch Niete 25 oder andere Mittel können die Scheiben 19 und 23 zu einem starren Ganzen verbunden sein, das durch einen Vorsprung 17 im Läuferkörper 1 und den Rand 18 in der Deckscheibe zentriert und derart gehalten wird, daß eine möglichst freie Wärmedehnung der Innenteile gegenüber dem kühleren Läuferkörper 1 mit Deckscheihe 16 gewahrt bleibt. Zwischen dem Innenteil 19 und dem Läuferkörper 1 einerseits und den Deckscheiben 23 und 16 anderseits sind seit-Hch Spielräume 26, 27 vorgesehen, um einen Wärmeschutz gegenüber den äußeren Läuferteilen zu erreichen. Begünstigt wird dieser Wärmeschutz dadurch, daß während des Betriebs die in den Zwischenräumen eingeschlossene Luft-, Dampf- oder Gasmenge durch die Fliehkraft nach außen gedrängt wird, so daß eine teilweise Evakuierung der Zwischenräume entsteht. Voraussetzung hierfür ist natürlich, daß in der Mitte kein Dampf oder Gas nachströmen kann, also beispielsweise die Stelle 18 genügend dicht hält. Gegebenenfalls kann eine solche Evakuierung ähnlich wie bei den bekannten Thermosflaschen von vornherein vorgesehen sein.

Ähnlich wie beim Beispiel nach Abb. 2 kann auch bei vorliegender Ausführung zwecks geringerer Strahlablenkung die Düsenachse um einen gewissen Winkel 11 nach innen gerichtet sein. Statt nur vier Düsen wie bei dem gezeichneten Beispiel können auch deren mehrere bis zur unmittelbar aufeinanderfolgenden Ausdehnung über den ganzen Umfang vorgesehen sein, wofür sich die Ausführungsart nach Abb. 3 und 4 besonders gut eignen dürfte.

Der Erfmdungsgedanke ist selbstredend nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt, sondern kann auf beliebige Ausführungsarten der Innen- und Außenteile des Läufers ausgedehnt werden, beispielsweise auch auf Läufer mit seitlichem Strahlaustritt der Düsen statt radialem wie gezeichnet oder auf beiderseits gelagerte Läufer mit Hineinführung des Treibmittels durch einen hohlen Wellenzapfen oder nur teilweise Umhüllung der dampf- oder gasführenden Innenteile durch Teile des Läufers, ohne daß derartige andere Ausführungsarten aus dem Rahmen der Erfindung fallen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Läufer für Rückdruck-Dampf- oder -Gasturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle für die innere Führung des Dampfes oder Gases von einem äußeren, außen einen Drehkörper bildenden Läuferkörper ganz oder teilweise eingehüllt werden, von diesem jedoch durch einen isolierenden Zwischenraum getrennt sind.

2. Läufer nach Anspruch 1, bei dem die dampf- oder gasführenden Innenteile ein Rohrsystem bilden, dadurch gekennzeichnet, daß dieses seitlich die Läuferscheiben bis auf eine geringe Berührungsfläche an den Führungsstellen nicht berührt.

3. Läufer nach Anspruch 1, bei dem die Kanäle für die innere Führung des Dampfes oder Gases in einen scheibenförmigen Innenkörper eingearbeitet sind, go dadurch gekennzeichnet, daß der letztere mit einem seitlichen Zwischenraum in den Läufer eingesetzt ist.

4. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den Innenteilen und dem Läufer besonders in der Mitte derart abgeschlossen ist, daß eine Evakuierung des Zwischenraums möglich ist oder während des Betriebes entsteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.