DE446473C

DE446473C - Guide device for centrifugal machines, especially for steam turbines

Info

Publication number: DE446473C
Application number: DEA42826D
Authority: DE
Original assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken AG
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Publication date: 1927-07-02

Description

Die Erfindung betrifft eine Leitvorrichtung für Kreisehnaschinen, insbesondere für achsiale Dampfturbinen. Wenn bei einer Turbine die Dampf strömung vom Einlaß bis zum Kondensator oder Auspuff im allgemeinen beispielsweise eine achsiale oder schräg zur Turbinenachse gerichtet ist, so ist es erwünscht, die Dampfstrahlen möglichst gleichmäßig, d.h. in Form eines Rotationskörpers, der die Turbinenachse zur Drehachse hat, in jedes Laufrad eintreten zu lassen. Außerdem sollte auch jede entbehrliche Ablenkung des Dampfstrahles, besonders in der Nähe der Mündung der Leitkanäle, vermieden werden.The invention relates to a guide device for rotary machines, in particular for axial ones Steam turbines. When in a turbine the steam flows from the inlet to the condenser or exhaust in general for example an axial or oblique direction to the turbine axis, it is desirable the steam jets as evenly as possible, i.e. in the form of a body of revolution with the turbine axis to the axis of rotation, in to let every impeller enter. Any unnecessary distraction of the Steam jet, especially in the vicinity of the mouth of the guide channels, should be avoided.

Eine bekannte Leitvorrichtung weist einen rein zylindrischen Spalt auf, welcher durch Schaufeln in Leitkanäle mit scheinbar geradlinigen Führungswandungen am Austrittsende unterteilt ist. Diese Leitkanalform ist besonders für kleine Durchmesser unbrauchbar, weil der Dampf im günstigsten FaEe sich längs einer Schraubenlinie bewegt. Dies hat zur Folge, daß die äußere Wandung des Kanals den Dampfteilchen eine Zentripetalbeschleunigung erteilt, was ein Verdichten nach außen, Wirbelungen und Strahlablenkungen in radialer Richtung zur Folge hat.A known guide device has a purely cylindrical gap which is formed by blades in guide channels with seemingly straight guide walls at the outlet end is divided. This form of guide channel is particularly unusable for small diameters because the steam in the most favorable FaEe moves along a helical line. This has to As a result, the outer wall of the channel gives the vapor particles a centripetal acceleration granted, which results in an outward compression, eddies and jet deflections in the radial direction.

Bei einer anderen Bauart, die bereits zweckmäßiger als die soeben erwähnte ist, sind die Austrittsquer schnitte der Leitkanäle, welche viereckige Form besitzen, so im Drehsinn des Laufrades mit Bezug aufeinander verdreht, daß die Dampfstrahlen beim Eintritt in die Laufrads chaufelung annähernd eine zusammenhängende Ringfläche bilden. Diese Form dar Leitkanäle hat jedoch den Nachteil, daß nicht alle Dampfteilchen einen gleichen Weg zu beschreiben haben, indem z. B. die längs der hohlen Flächen der Leitschaufeln strömenden Dampfteilchen einen längeren Weg zurückzulegen haben als die anderen Teilchen. Dies hat Wirbelungen und Verdrehungen zur Folge.In another design, which is already more appropriate than the one just mentioned, the Exit cross-sections of the ducts, which have a square shape, so in the direction of rotation Impeller rotated with respect to each other that the steam jets when entering the Impeller blades almost form a cohesive ring surface. This form However, the guide channels has the disadvantage that not all vapor particles follow the same path have to describe by z. B. those flowing along the hollow surfaces of the guide vanes Vapor particles have to travel a longer distance than the other particles. This results in eddies and twists.

Um nun eine Dampfführung zu erhalten, die praktisch frei von Wirbelungen, Verdrehungen und nachteiligen Ablenkungen ist, sind bei der Leitvorrichtung nach vorliegender Erfindung die die Leitkanäle in radialer Richtung innen und außen (Fuß und Kopf) begrenzenden Wandungen wenigstens in der Nähe der Austrittsmündung der Kanäle als einschaltige Hyperboloide ausgebildet, deren -. Erzeugende in Ebenen parallel zur Turbinenachse liegende, geradlinige Strömungsbahnen sind. Bei einer solchen Ausbildung der Leitvorrichtung bildet die Gesamtheit der Dampfbahnen, welche auf dem gleichen Kreis des Laufrades ankommen, ein einschaliges Hyperboloid. In order to obtain a steam guide that is practically free from eddies and twists and deleterious distractions are inherent in the guide device of the present invention which delimit the guide channels in the radial direction inside and outside (foot and head) Walls formed at least in the vicinity of the outlet mouth of the channels as single hyperboloids, whose -. Generating straight flow paths in planes parallel to the turbine axis are. With such a design of the guide device, the entirety of the steam paths which arrive on the same circle of the impeller, a single-shell hyperboloid.

Zweckmäßig können die den Raum zwischen 6a den zwei einschaligen Hyperboloiden in Kanäle unterteilenden Schaufelteile geradlinig ausgebildet sein.Appropriately, the space between 6a the two single-shell hyperboloids dividing the blades into channels in a straight line be trained.

Auf den Zeichnungen sind Ausführungen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht.In the drawings, embodiments of the invention are illustrated by way of example.

Es zeigt:It shows:

Abb. ι einen Teil einer von der Austritts^ seite her gesehenen Leitvorrichtung einer Dampfturbine, wobei die die Leitkanäle radial nach oben begrenzenden Wandungen deutlichkeitshalber weggelassen sind,Fig. Ι part of one of the emergence ^ side seen guide device of a steam turbine, wherein the guide channels radially upwardly limiting walls are omitted for the sake of clarity,

Abb. 2 einen Grundriß der Abb. 1,Fig. 2 is a plan of Fig. 1,

Abb. 3 einen Schnitt nach der Linie IH-III der Abb. 2 undFig. 3 a section along the line IH-III of Fig. 2 and

Abb. 4 einen Teil eines in die Zeichnungsebene abgewickelten Schnittes nach der Linie IV-IV der Abb. i.Fig. 4 shows a part of a section developed in the plane of the drawing along the line IV-IV of Fig. I.

Abb. 5 ist ein achsialer Querschnitt durch einen Teil einer Leitvorrichtung, bei welchem die Leitschaufeln ein Ganzes mit einem die Leitkanäle radial nach außen begrenzenden Verschlußring bilden.Fig. 5 is an axial cross-section through part of a guide device in which the guide vanes are a whole with a radially outwardly delimiting the guide channels Form locking ring.

Abb. 6 ist ein der Abb. 5 entsprechender Schnitt durch ein Leitstück mit Verschlußring, bei welchem die Schaufeln mit einem die Leitkanäle radial nach innen begrenzenden Ring ein Ganzes bilden.Fig. 6 is a section corresponding to Fig. 5 through a guide piece with locking ring, in which the blades with a ring delimiting the guide channels radially inward form a whole.

Abb. 7 zeigt in einem senkrechten Schnitt zur Leitstückachse einen Teil einer Leitvorrichtung, bei welcher die Kanäle, in radialer Richtung betrachtet, innen und außen von Zwischenstücken begrenzt sind.Fig. 7 shows part of a guide device in a perpendicular section to the guide piece axis, in which the channels, viewed in the radial direction, are delimited inside and outside by intermediate pieces.

Abb. 8 ist ein Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Abb. 7.FIG. 8 is a section along the line VIII-VIII in FIG. 7.

Abb. 9 zeigt einen achsialen Querschnitt durch einen Teil einer Leitvorrichtung, bei welcher der Austritt des treibenden Mittels aus den Leitkanälen auf der rechten Seite des die .r-.jr-Achse der einschaligen Begrenzungshyperboloide der Leitkanäle enthaltenden Parallelkreises (unter Parallelkreisen wird das System von 'Kreisen verstanden, welche ■ die zur Drehachse der einschaligen Hyperboloide senkrechten Ebenen liefern), während Abb. 10 einen entsprechenden Schnitt durch einen Teil einer Leitvorrichtung zeigt, bei der der Austritt auf der linken Seite des die Ar-X-Achse enthaltenden Parallelkreises erfolgt. Abb. 11 und 12 zeigen Teile von achsialen Querschnitten durch zwei Leitvorrichtungen, bei denen die Austrittsmündungen der Kanäle schief zur Leitradachse y-y (nur in Abb. 11 gezeigt) sind.Fig. 9 shows an axial cross-section through part of a guiding device, in which the exit of the driving agent from the guiding channels is on the right side of the parallel circle containing the .r-.jr axis of the single-shell limiting hyperboloid of the guiding channels (under parallel circles the system of Understood circles, which provide the planes perpendicular to the axis of rotation of the single-shell hyperboloids), while Fig. 10 shows a corresponding section through part of a guide device, in which the exit occurs on the left side of the parallel circle containing the Ar-X axis. Fig. 11 and 12 show parts of axial cross-sections through two guide devices in which the outlet openings of the channels are oblique to the guide wheel axis yy (only shown in Fig. 11).

Abb. 13, 14 und 15 zeigen in einem Grundriß und in zwei achsialen Querschnitten Teile einer Leitvorrichtung, bei welcher jeder Leitkanal in Verbindung mit einem von einschaligen Hyperboloiden begrenzten Austrittsteil einen Eintrittsteil aufweist, der innen und außen — in radialer Richtung betrachtet — von Flächen begrenzt ist, die nicht als einschalige Hyperboloide ausgebildet sind.Figs. 13, 14 and 15 show in a plan and in two axial cross-sections parts of a guide device, in which each guide channel in connection with an exit part delimited by single-shell hyperboloids has an entry part which inside and outside - viewed in the radial direction - is limited by surfaces that are not considered to be single-shell Hyperboloids are formed.

Abb. ι bis 4 zeigen einen Teil einer Leitvorrichtung, die Schaufeln 2 aufweist, welche zur seitlichen Begrenzung von Leitkanälen dienen. Diese Leitkanäle sind innen (in radialer Richtung betrachtet) von einer Fläche 1 begrenzt. Die Fläche 1 und Schaufeln 2 sind hier aus einem vollen Ring 3 geschnitten. Erfindungsgemäß ist die innere Begrenzungsfläche 1 als einschaliges Hyperboloid ausgebildet, dessen Erzeugende vorgeschriebene,, geradlinige Strömungsbahnen sind. Die Erzeugende des Asymptotenkegels des betreffenden Hyperboloids bilden in der in Abb. 2 gezeigten Weise mit dem Parallelkreis, der durch die Scheitelpunkte der Schale geht, einen Winkel α, welcher gleich dem Austrittswinkel der Dampfstrahlen aus den Leitkanälen ist. Die die Leitkanäle radial nach außen begrenzende Fläche (in Abb. 1 bis 4 nicht gezeigt) ist ebenfalls als einschaliges Hyperboloid ausgebildet. Die Erzeugende dieses Hyperboloids sind ebenfalls vorgeschriebene, geradlinige Strömungsbahnen. Bei einer derartigen Ausbildung der Fläche 1 und der die Leitkanäle radial nach außen begrenzenden Fläche ist das treibende Mittel gezwungen, in den Leitkanälen längs geradlinigen Bahnen zu strömen, die Erzeugende der Hyperboloide bilden. Die Schaufeln 2, welche Erzeugende der genannten einschaligen Hyperboloide enthalten, sind geradlinig ausgebildet und bilden mit dem Ring 3 ein Ganzes. Sie sind aus einem vollen Ring dadurch geschnitten worden, daß dem Schneidwerkzeug relativ zum Arbeitsstück eine der vorgeschriebenen, geradlinigen Strömungsbahn entsprechende, geradlinige Bewegung erteilt wurde.Fig. Ι to 4 show part of a guide device, has the blades 2, which are used to laterally delimit guide channels. These guide channels are delimited on the inside (viewed in the radial direction) by a surface 1. The surface 1 and the blades 2 are cut from a full ring 3 here. According to the invention the inner boundary surface 1 is designed as a single-shell hyperboloid, whose generators are prescribed, straight-line flow paths. The generator of the asymptotic cone of the hyperboloid in question form in the one shown in Fig. 2 Make an angle with the parallel circle that goes through the vertices of the bowl α, which is equal to the exit angle of the steam jets from the guide channels. the the surface delimiting the guide channels radially outward (not shown in FIGS. 1 to 4) also designed as a single-shell hyperboloid. The generator of this hyperboloid are also prescribed, straight flow paths. With such a training the surface 1 and the surface delimiting the guide channels radially outward the propellant is forced to flow in the guide channels along straight paths, form the generatrix of the hyperboloids. The blades 2, which generatrix of said contain single-shell hyperboloids, are rectilinear and form with the Ring 3 a whole. They have been cut from a full ring by the Cutting tool has one of the prescribed, straight flow paths relative to the workpiece corresponding straight-line movement has been granted.

Die Begrenzung der Leitkanäle nach außen (in radialer Richtung betrachtet) erfolgt zweckmäßig durch einen Verschlußring, dessen Innenfläche, wie bereits erwähnt, als einschaliges Hyperboloid ausgebildet ist. Solche Verschlußringe 4 sind in Abb. 5 und 6 gezeigt, wo 5 die als einschaliges Hyperboloid ausgebildete Fläche bezeichnet.The guide channels are delimited to the outside (viewed in the radial direction) expediently by a locking ring, the inner surface of which, as already mentioned, as single-shell hyperboloid is formed. Such locking rings 4 are shown in Figs shown, where 5 denotes the surface formed as a single-shell hyperboloid.

Anstatt die Schaufeln 2 in der in Abb. 1 und 6 gezeigten Weise mit dem inneren Ring 3 ein Stück bilden zu lassen, können sie auch aus dem Verschlußring 4 herausgeschnitten sein, so daß sie mit diesem in der in Abb. 5 gezeigten Weise ein Ganzes bilden?Instead of the blades 2 with the inner ring 3 in the way shown in figs. 1 and 6 To have a piece formed, they can also be cut out of the locking ring 4 so that they form a whole with this in the manner shown in Fig. 5?

Die innere und äußere Begrenzung der Leitkanäle in radialer Richtung kann auch durch Zwischenstücke 6, 7 erfolgen, wie dies in Abb. 7 und 8 veranschaulicht ist. Hier sind die Schaufeln 8, welche die Leitkanäle 9 seitlich begrenzen, zwischen den Zwischenstükken 6, 7 festgehalten. Die äußere Umfangsfläche 10 der Zwischenstücke 6 und die innere UmfangsfLäche 11 der .Zwischenstücke 7 sind als einschalige Hyperboloide ausgebildet. Solche Zwischenstücke 6, 7 können zweckmäßig aus vollen Ringen herausgeschnitten werden, nachdem deren äußere und innere Umfangsfläche als einschaliges Hyperboloid herausgedreht worden ist. Die Befestigung der Zwischenstücke 6, 7 in einer Leitscheibe und 11g in einem diese allenfalls konzentrisch umgebenden Deckring sowie das Festhalten der Schaufeln kann auch in anderer Weise erfolgen, als in den Abb. 7 und 8 dargestellt ist und mit Bezug auf diese Abbildungen beschrieben wurde; so können z.B. die Zwischenstücke 7 nur durch Verschweißen mit denThe inner and outer boundaries of the guide channels in the radial direction can also be through Intermediate pieces 6, 7 take place, as illustrated in FIGS. 7 and 8. Here are the blades 8, which laterally delimit the guide channels 9, between the intermediate pieces 6, 7 recorded. The outer peripheral surface 10 of the intermediate pieces 6 and the inner Circumferential surface 11 of the intermediate pieces 7 are designed as single-shell hyperboloids. Such intermediate pieces 6, 7 can be useful are cut out of full rings after their outer and inner circumferential surface as a single-shell hyperboloid has been unscrewed. The attachment of the intermediate pieces 6, 7 in a guide disk and 11g in a cover ring surrounding this concentrically at most, as well as holding the Shoveling can also be done in a different way than shown in Figs and has been described with reference to these figures; so, for example, the intermediate pieces 7 only by welding with the

Schaufeln 8 verbunden werden, in welchem Falle sich ein Deckring erübrigt.Blades 8 are connected, in which case a cover ring is unnecessary.

Die Austrittsmündung, d.h. der Austrittsquerschnitt der Leitkanäle, kann in irgendeinem Parallelkreis der einschaligen Hyperboloide liegen, so daß also der Dampfaustxitt aus den Leitkanälen mit Bezug auf einen Parallelkreis, der die x-x-Achse der Hyperboloide enthält, rechts oder links von diesem Parallelkreis oder in demselben selbst erfolgen kann. Bei der Leitvorrichtung nach Abb. 9, wo 3 wiederum den die Leitkanäle innen begrenzenden Ring und 4 den Verschlußring bezeichnet, liegen die Austrittsquerschnitte 12The outlet mouth, i.e. the outlet cross-section of the guide channels, can lie in any parallel circle of the single-shell hyperboloids, so that the vapor exit from the guide channels with reference to a parallel circle containing the xx axis of the hyperboloids, to the right or left of this parallel circle or in the same can be done by yourself. In the case of the guide device according to FIG. 9, where 3 in turn denotes the ring delimiting the inside of the guide channels and 4 denotes the locking ring, the outlet cross-sections 12 are located

ig (nur einer ist ersichtlich) in einem Kreisschnitt, welcher rechts vom Parallelkreis mit dem Radius 14 liegt, während bei der Leitvorrichtung nach Abb. 10 der Kreisschnitt, in welchem die Austrittsquerschnitte 12 liegen, links vom Parallelkreis mit dem Radius 16 liegt.ig (only one is visible) in a circular section, which is to the right of the parallel circle with the radius 14, while with the guide device according to Fig. 10 the circular section in which the Exit cross-sections 12 lie to the left of the parallel circle with the radius 16.

Wie in Abb. 11 und 12 gezeigt, können die Austrittsparallelkreise ίςτ, 2 ο für das innere und äußere einschalige Hyperboloid 17 und 18 in verschiedenen Ebenen liegen, so daß dann der Austrittsquer schnitt 21 jedes Leitkanals schief zur Turbinenachse y-y zu liegen kommt. Bei der Ausführung nach Abb. 11 findet eine schräge Beaufschlagung nach innen und bei der Ausführung nach Abb. 12 eine schräge Beaufschlagung nach außen statt.As shown in Fig. 11 and 12, the exit parallel circles ίςτ, 2 ο for the inner and outer single-shell hyperboloid 17 and 18 can be in different planes, so that the exit cross section 21 of each duct comes to lie at an angle to the turbine axis yy. In the version according to Fig. 11 there is an oblique loading inwards and in the version according to Fig. 12 there is an oblique loading outwards.

In Verbindung mit einem in radialer Richtung innen und außen von einschaligen Hyperboloiden begrenzten Leitkanalteil kann auf der Einlaufseite eines solchen Kanals auch ein Teil vorgesehen sein, der nicht von Flächen begrenzt ist, die als einschalige Hyperboloide ausgebildet sind, sondern beispielsweise Zylinderflächen bilden. Solche Leitkanäle sind in den Abb. 13 bis 15 veranschauHcht, wo 22, 23 einschalige Hyperboloide sind, während 24 Zylinderflächen bezeichnet. Die Bahnen der durch Leitkanäle strömenden Dampfteilchen weisen in diesen Fällen, wie aus Abb. 13 ersichtlich, einen gekrümmten Teil 2 5 und einen geraden Teil 26 auf.In connection with one in the radial direction inside and outside of single-shell hyperboloids limited guide channel part, a part can also be provided on the inlet side of such a channel, which is not of surfaces is limited, which are designed as single-shell hyperboloids, but for example Form cylindrical surfaces. Such guide channels are shown in Figs. 13 to 15, where 22, 23 are single-shell hyperboloids, while 24 denotes cylindrical surfaces. The paths of the flowing through ducts In these cases, as can be seen from Fig. 13, vapor particles have a curved shape Part 2 5 and a straight part 26.

Claims

Patent claims:

1. Guide device for centrifugal machines, in particular for axial steam turbines, characterized in that the guide channels in the radial direction inside and outside limiting walls little- ' at least in the vicinity of the outlet mouth of the canals are single-shell hyperboloids, whose generators are straight flow paths and whose axes coincide with the axis of the turbine.

2. Guide device according to claim 1,

characterized in that the space between the single-shell hyperboloids vane parts dividing channels are formed with a straight surface.

3. Guide device according to claim 1 and 2, characterized in that the Shovels cut out of a full ring, the outer circumferential surface of which is designed as a single-shell hyperboloid and are generated by a linear movement of the cutting tool relative to the workpiece (Fig. 1 to 3).

4. Guide device according to claim 1 to 3, characterized in that the Ring and the blades cut out of it from a locking ring are surrounded, the peripheral surface of which is designed as a single-shell hyperboloid is (Fig. 6).

5. Guide device according to claim 1 and 2, characterized in that the Shovels cut out of a locking ring, the inner circumferential surface of which is designed as a single-shell hyperboloid are concentric to a ring whose outer peripheral surface as single-shell hyperboloid is formed, is arranged (Fig. 5).

6. Leirvorrichtung according to claim 1 and 2, characterized in that the Guide channels in the radial direction inside and outside of cut out from solid rings Intermediate pieces, the outer and inner circumferential surface of which is designed as a single-shell hyperboloid, are limited (Fig. 7 and 8).

7. Guide device according to claim 1 and 2, characterized in that the Exit of the agent to be guided from the guide channels at any parallel-circular section the hyperboloid takes place.

8. Guide device according to claim 1 and 2, characterized in that the Exit parallel circles (19, 20) for the inner and outer boundary hyperboloid (17 and 18) lie in different planes, so that the outlet mouth of the Ducts are at an angle to the turbine axis (Figs. 11 and 12).

9. Guide device according to claim 1 and 2, characterized in that in Connection to an outlet part of each guide channel limited by single-shell hyperboloids is provided with an inlet part whose inner and outer boundary walls are not single-shell hyperbolic ide are (Fig. 13).

1 sheet of drawings.