DE519060C - Anordnung zum Schubausgleich bei Dampfturbinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 23. FEBRUAR 1931

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

J& 519 KLASSE 14 c GRUPPE

Anordnung zum Schubausgleich bei Dampfturbinen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. August 1928 ab

Bei Überdruckturbinen tritt bekanntlich durch den Dampf ein Achsschub auf, der durch besondere Mittel ausgeglichen werden muß, da Drucklager nur bis zu bestimmten Belastungen beansprucht werden können. Je vollkommener der Schubausgleich ist, um so geringer sind die Restkräfte, die in das Drucklager hineingehen.

Zum Ausgleich des Achsschubes verwendet man vielfach Ausgleichskolben am Hochdruckende der Turbine, die auf der einen Seite von Dampf höheren Druckes als atif der anderen Seite beaufschlagt werden. Der Druckabfall zwischen den beiden Kolbenseiten geschieht durch zwischengeschaltete Labyrinthe. Diese sind bekanntlich teuere und empfindliche Maschinenelemente, von deren gutem Arbeiten weitgehend die Betriebssicherheit einer Turbine abhängt.

Gemäß der Erfindung soll zur Trennung von Dampf höheren Druckes und Dampf niederen Druckes bei einer Entlastungsscheibe eine Einrichtung angewendet werden, die ihrem Aufbau nach dem bekannten Dampfstrahlapparat ähnelt. Es wird nämlich das Gehäuse einerseits und eine Fläche des Ausgleichskolbens anderseits so gestaltet, daß sie zusammen einen düsenartigen Ringraum bilden, durch den ein Teil des Hochdruckdampfes unter gleichzeitiger Entspannung strömt. An die Stelle des geringsten Druckes dieser Düse wird der Raum niederen Druckes der Ausgleichsscheibe angeschlossen. Hinter dieser Stelle wird der düsenförmige Ringraum diffusorartig erweitert, so daß der Dampf wieder auf einen gewissen Druck verdichtet wird. Er wird dann zweckmäßig einer entsprechenden Druckstufe der Turbine zugeführt, um dort weitere Arbeiten zu leisten.

Man hat auch schon früher daran gedacht, eine Radscheibe dadurch, daß man auf ihrer einen Seite den Druck verringert, zum Schubausgleich heranzuziehen. Man hat vorgeschlagen, die Saugwirkung des Arbeitsdampfstrahles zwischen Düse und Laufrad zum Absaugen des Dampfes aus der Kammer vor der Radscheibe auszunutzen. Hierdurch wird jedoch dem Arbeitsdampfstrahl ein Teil seiner Energie entzogen, und außerdem wird der Arbeitsdampfstrahl durch den abgesaugten Dampf gestört. Bei der Erfindung dagegen ist die Absaugung des Dampfes aus der einen Radkammer vom Arbeitsdampfstrahl unabhängig, so daß gegenseitige Beeinflussungen vermieden sind. Auch kann die Zu- oder Ab-Schaltung von Düsengruppen nicht zu einer nachteiligen
führen.

Beeinflussung der Absaugung

*' Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Max Gercke in Mülheim, Ruhr.

Ausführungsbeispiele zeigen die Abbildungen. In Abb. ι ist nur derjenig-ε Teil der Turbine, auf den es hier ankommt, schematisch gezeichnet. Der Turbinenläufer besteht im wesentlichen aus einem Aktionsrad i, an das sich eine Trommel 2 anschließt. Das Rad 1 ist mit einer Gruppe von Schaufeln 3 versehen, während die Trommel 2. Schaufeln 4 zeigt. Dem Schaufelkranz 3 wird der Dampf durch die Eintrittsdüsen 5 zugeführt. Er durchströmt hierauf in normaler Weise die Schaufeln 3 und tritt von hier aus in den Raum 6 über, der von dem Turbinengehäuse 7 umschlossen wird. Dieses Gehäuse bildet zugleich den Träger der Leitschaufeln 27, die zusammen mit den Laufschaufeln 4 arbeiten. Das Rad 1 zeigt nun einen Vorsprung 8, der sich dem entsprechenden Teile des Gehäuses 7 derartig nähert, daß nur ein schmaler Spalt 9 vorhanden ist. Der durch die Düse 5 eintretende Dampf könnte nun durch den Kanal 10 und den Spalt 9 abströmen, was verhindert werden soll. Zu diesem Zwecke ist die Fortsetzung des Kanals 10 bis zu der Stelle 11 als Dampf strahler, nämlich mit Düse und anschließendem Diffusor, ausgebildet, und der den Strahler durchströmende Arbeitsdampf wird durch das Überströmrohr 12 der Turbinenstufe 13 zugeleitet.

Durch eine Öffnung 14 steht der Raum 6 mit dem Kanal 10 in Verbindung. Ferner ist an dem Wellenende 15 des Rotors eine Labyrinthdichtung 16 vorgesehen.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist die folgende:

Ein Teil des Arbeitsdampfes durchströmt den Kanal ro und tritt von hier aus in den Strahler 17 ein. Der Strahler hat bei 19 in der Nähe der Einmündung des Spaltes 9 seinen engsten Querschnitt. Der Dampf übt also an dieser Stelle eine Saugwirkung aus und saugt das in dem Raum 18 befindliche Mittel ab. Mit diesem gemischt wird er durch das Rohr 12 in der weiteren Turbinenstufe 13 noch zur Arbeitsleistung ausgenutzt. Die Labyrinthdichtung 16 ist nur erforderlich, um den Raum 18 (mit geringem Überdruck) gegen die Atmosphäre abzudichten. Diese Dichtung ist daher verhältnismäßig klein. Im Raum 18 herrscht ein im Vergleich zum Raum 6 wesentlich geringerer Druck. Die resultierende, auf das Aktionsrad 1 ausgeübte Kraft hat daher die Richtung des Pfeiles 20. Sie wirkt entgegengesetzt dem Axialschub, den der Dampf beim Durchströmen der Schaufelgruppen 4 hervorruft (Pfeil 21). Der Strahler 17 wirkt daher in Verbindung mit der Ausgestaltung der Scheibe 1 gleichzeitig als Ausgleichsorgan gegen den Axialschub. Für die Ausführung des Dampfstrahlersi7 muß noch der L^Tmstand berücksichtigt \\~erden, daß eine geringe Längsverschiebung der Turbine die Dichtung und Entlastung stört. Zu diesem Zweck wird der Strahler in der Nähe des engsten Querschnittes gemäß Abb. 2 besonders ausgebildet. In Abb. 2 bedeuten wiederum 7 Gehäuseteile, 1 das Laufrad, 14 die Durchtrittsöffnung und 17 den Strahler. In der Umgebung der Stelle 19 ist der engste Querschnitt des Strahlers auf eine axiale Ausdehnung α konstant gehalten. Ferner ist der Spalt 9, in dem die Saugwirkung eintritt, so gehalten, daß seine Achse (gestrichelte Linie 22) mit der Wellenachse der Turbine einen möglichst spitzen Winkel bildet.

\^rerschiebt sich jetzt der Turbinenläufer in axialer Richtung (Pfeil) gegen das Gehäuse, so wird der engste Querschnitt an der Stelle 19 des Strahlers überhaupt nicht, der Spalt 9 nur tmwesentlich geändert. Der Spalt vergrößert sich nämlich bei einer Längsverschiebung d der Turbinenwelle nur um das Maß d · sin · ψ.

Um eine kräftige Saugwirkung zu erzielen, _g muß der Spalt 9 möglichst klein gehalten werden. Dies kann auch, wie Abb. 1 zeigt, dadurch erreicht werden, daß im Spalt 9 ein querschnittsverringernder Vorsprung 23 angeordnet wird.

Der Raum 18 kann zwecks Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckes mit einer der letzten Stufen der Turbine in Verbindung stehen.

Die Innenflächen des Spaltes 9 können auch etwas gekrümmt sein, sofern nur die Strömungsrichtung im wesentlichen die vorerwähnte Neigung gegenüber der Achse aufweist.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zum Schubausgleich bei Dampfturbinen mit einer Entlastungsscheibe, insbesondere in Form einer Rad- scheibe, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) einerseits und eine Fläche (8) der Ausgleichsscheibe (1) andererseits so gestaltet sind, daß sie zusammen einen düsenartigen Ringraum bilden, durch den ein Teil des Dampfes strömt und daß der auf der Niederdruckseite der Ausgleichsscheibe (i) liegende Raum (18) mit dem ■ Düsenquerschnitt geringsten Druckes durch einen Ringspalt (9) in Verbindung steht, so daß durch Absaugung des Dampfes aus dem Raum (18) in diesem ein Unterdruck entsteht.
2. 2. Anordnung nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Düse anschließende Teil des Gehäuses diffusorartig (17) ausgebildet ist, um die Ge-

   schwindigkeit des strömenden Dampfes I
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wieder in Druck umzusetzen, zu dem ■ dadurch gekennzeichnet, daß der zur AbZweck, den Dampf einer entsprechenden ; saugung dienende Dampf durch Bohrun-Druckstufe der Turbine zuführen zu ■ gen (14) aus dem Raum (6) hinter der können. 1 i Ausgleichsscheibe (1) entnommen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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