DE529225C - Axialgegendruckturbine - Google Patents

Description

Es sind Axialgegendruckturbinen mit einem axial geteilten, inneren Gehäuse und einem äußeren, axial ungeteilten Gehäuse bekannt, bei denen der Ringraum zwischen den beiden S Gehäusen als Dampfkammer ausgebildet ist. Bei der bekannten Ausführungsform steht dieser sich nicht über die ganze Länge des Innengehäuses erstreckende Ringraum mit dem Hochdruckteil der Dampfturbine in Verbindung, um das innere Gehäuse durch den auf seine Außenfläche wirkenden Überdruck fest zusammenzupressen und ein Entweichen von Dampf durch die axialen Fugen des Innengehäuses zu verhüten. Bei einer derartigen Ausgestaltung des Turbinengehäuses wird nicht nur das Außengehäuse durch den hohen, darauf ausgeübten Druck sehr stark beansprucht, sondern es treten auch nicht unerhebliche Wärmeverluste durch die Abkühlung an den Wänden des Außengehäuses ein. Es ist infolgedessen die Höhe des bei derartigen Turbinen benutzbaren Dampfdruckes durch die Festigkeit des Außengehäuses beschränkt und kann nicht so weit gesteigert werden, wie es zur besseren Ausnutzung des Wärmegefälles wünschenswert wäre.

Es ist ferner bekannt, die auf der Hochdruckseite liegende Gehäusestirnwand einer Turbine einteilig auszubilden und mit einem geteilten zylindrischen Außengehäuse zu verbinden, das vor einer Berührung mit dem Dampf der Hochdruckstufen durch ein gleichfalls axial geteiltes zylindrisches Innengehäuse geschützt ist, um die Spannungen gering zu halten, die infolge des hohen Druckes und der hohen Temperaturen des Einlaßdampfes in den Gehäusewandungen auftreten. Der von dem äußeren und inneren Gehäuse gebildete Ringraum steht dabei mit dem sich an den Hochdruckteil unmittelbar anschließenden Turbinenraum in Verbindung, wird also immer noch in erheblichem Maße, wenn auch das Innengehäuse in seiner ganzen Länge in den Ringraum hineinragt, von dem Gesamtdruck des Betriebsmittels im Hoch- und Niederdruckteil der Turbine beansprucht. Eine Steigerung des Betriebsdruckes bis zu der im Dampfturbinenbau angestrebten Höhe läßt sich infolgedessen wegen der Beanspruchung der Außenwände in der Dampfkammer und den folgenden Druckstufen nicht , erzielen.

Bei einer anderen Ausführungsform, bei der ebenfalls beide Gehäuse geteilt sind und der Ringraum mit dem Abdampfstutzen der Turbine verbunden ist, ragt das innere, geteilte Gehäuse nur zum Teil in diesen Ringraum hinein.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgegenüber eine Axialgegendruckturbine, bei der das axial geteilte, innere Gehäuse auf = ■ seiner ganzen Länge von dem ungeteilten,

äußeren Gehäuse umschlossen und die ringförmige Dampfkammer zwischen beiden Gehäusen mit dem Auslaßteil der Turbine verbunden ist. Durch diese Ausführung und An-Ordnung des Gehäuses wird erreicht, daß auf das Außengehäuse in seiner ganzen Längenausdehnung lediglich der im Auslaßteil der Turbine herrschende Druck wirkt, während das innere Gehäuse zwar durch den außerordentlich hohen Dampfdruck in den Hochdruckstufen beansprucht, in weitgehendem Maße aber durch den auf die größere Außenfläche des Innengehäuses ebenfalls in seiner ganzen Länge einwirkenden Auslaßdruck, entlastet wird. Der verbleibende Druckunterschied kann von dem inneren, geteilten Gehäuse aufgenommen werden, wobei ein etwaiges Lecken des Dampfes durch die Trennfugen hindurch unbedenklich ist, weil der Dampf zusammen mit dem Auslaßdampf wieder weiter verwendet wird. Da das äußere Gehäuse ungeteilt ist, kann ein Lecken nach außen nicht auftreten, außerdem werden die Wärmeverluste infolge des geringeren Temperaturgefälles zwischen der Außen- und Innenseite des Außengehäuses verringert und ungleichförmige Spannungen in dem ungeteilten Außengehäuse verhütet, weil dieses in seiner ganzen Länge mit Dampf gleichen Druckes - und gleicher Temperatur in Berüh- - rung steht. Da der in die Turbine eintretende, noch hochgespannte Dampf mit dem Außengehäuse nicht in Berührung kommt, so kann der Einlaßdampfdruck bedeutend höher gewählt werden als bei den bekannten Turbinenformen.

Eine Ausfiihrungsform des Gegenstandes der Erfindung ist beispielsweise auf der Zeichnung veranschaulicht, in der eine erfindungsgemäß ausgebildete Turbine in einem axialen Längsschnitt dargestellt ist.

An dem einen Ende der Turbinenwelle 1 ist ein Zahnrad 2 und an dem anderen Ende die Befestigungsvorrichtung 3 für das Laufrad 4 angeordnet. Die Welle 1 endet bei 3 mit einem inneren Hohlraum und einer äußeren Kegelfläche, der die Bohrung des Turbinenlaufrades 4 angepaßt ist. An bestimmten Stellen zwischen den kegeligen Flächen sind kegelige Stifte S eingepreßt, die durch den mittleren Bolzen 6 festgehalten werden. Das Laufrad 4 hat mehrere Radscheiben 7, 8, 9 und 10, die Schaufeln 11, 12, 13 und 14 tragen. Zwischen diesen Schaufelrädern sind Leitschaufeln tragende Ringe 15, 16 und 17 eingesetzt, die mit einem inneren Gehäuse 18 in einem Stück ausgeführt oder damit verbunden sind. Dieses Gehäuse 18 und die die Leitschaufeln tragenden Ringe 15, 16 und 17 sind in der Ebene der Zeichnung axial geteilt. Die beiden Hälften des Gehäuses 18 sind durch Bolzen bei 19, 20 und 21 zusammengehalten.

Das innere, geteilte Turbinengehäuse ist durch· Bolzen 22 an einem Ring 23 befestigt, der wieder durch Bolzen 24 an einem die ganze Turbine umgebenden, ungeteilten ■ Außengehäuse 25 befestigt ist, das durch Schraubenbolzen 26 mit einem Gestell 27 oder einem damit fest verbundenen Ring 28 in soleher Weise verbunden ist, daß die auf Grund der Temperaturschwankungen entstehenden Ausdehnungen des Gehäuses 25 sich unbehindert und ohne Nachteil vollziehen können. Bei seiner Ausdehnung gleitet das Turbinengehäuse auf den Schraubenbolzen 26 und verringert das Spiel 29 zwischen dem Gehäuse 25 und dem Ring 28. Das Gestell 27 bildet in diesem Falle auch ein Gehäuse, das das Zahnr radgetriebe aufnimmt, mit dem das Zahnrad 2 zusammenarbeitet; es trägt auch das eine Lager 30 der Turbinenwelle.

Mit dem Ring 23 zusammen ist die Zufuhrleitung 31 für das Treibmittel angeordnet. Diese Teile bilden zusammen die Stirnfläche der Turbine. Die Zufuhrleitung 31 ist mit einem Flansch 32 versehen und durch zwischen den Bolzen 22 angeordnete Bolzen an dem Ring 23 befestigt. Die Zuführleitung 31 der Turbine ist somit gleichachsig zur Turbinenachse angeordnet und gibt daher zu keinen die Turbine schädlich beeinflussenden schrägen Kräften Anlaß. Das Treibmittel strömt durch die Zufuhrleitung 31 und die Düsen 33 zur Turbine.

Die Turbine soll mit einem Anfangsdrucke von 150 kg/cm² bei einer Umlauf zahl von 12 000 Umdr./Minute arbeiten. Von diesem Drucke wird die Turbine einen Druckabfall von etwa 75 kg/cm² in Bewegungsenergie verwandeln, weshalb in dem Raum 34 zwischen dem Außengehäuse 25 und dem inneren Gehäuse 18 während des Betriebes einDruck von etwa 75 kg/cm² herrschen wird, während der mittlere Dampfdruck innerhalb des inneren Gehäuses 18 etwa 115 kg/cm² sein wird. Da der Druckunterschied zwischen dem Raum innerhalb des inneren Gehäuses 18 und dem Raum 34 zwischen den Gehäusen kleiner ist als der Druckunterschied zwischen dem Raum 34 und dem Außenraum, so werden die Beanspruchungen am Außengehäuse größer werden als am Innengehäuse. Gemäß der Erfindung wird aber mit Rücksicht auf die Dampfabdichtung der Vorteil erreicht, daß Dampf niedrigeren Druckes zwischen dem inneren, geteilten und dem äußeren, von dem atmosphärischen Druck umgebenen, axial ungeteilten Gehäuse geführt wird, während Dampf höheren Druckes durch das innere, von Abdampf umspülte und axial geteilte Gehäuse geleitet wird. Falls dabei der in der

Turbine herrschende Druck axiale Verbindungsflansche auseinanderpressen würde, so würde dieses keine andere Einwirkung haben, als daß geringe Mengen Dampf in den Raum 34 zwischen den Gehäusen austreten. Der hierdurch entstandene Verlust wird gering, da der in diesem Raum befindliche Dampf später in anderer Weise nutzbar gemacht wird.

ίο Der durch die Düsen 33 in die Turbine hineinströmende Dampf wird natürlich den Raum vor dem Schaufelrad 7 füllen und hierdurch in der Richtung des Dampfstromes einen axialen Druck erzeugen. Um diesem Druck entgegenzuwirken, wird ein Ausgleichkolben 37 angeordnet, der an dem Laufrad 4 fest angebracht und in bekannter Weise mit gegen stillstehende Teile der Dampfleitung 31 gerichteten Dichtungen 38 versehen ist. Außer dem Kolben 37 mit seinen Dichtungen 38 wird die Turbine mit Verbindungskanälen 42 zwischen dem Raum 39 und dem Raum 41 hinter dem letzten Schaufelradio versehen. Der Druck in dem Raum 39 wird somit dem Drucke in dem Auslaß der Turbine annähernd gleich sein, weswegen auch ein axialer Druck entgegengesetzt der Druckrichtung von der Laufradseite her auf dem Ausgleichkolben 37 entsteht. Diese Drücke werden annähernd gleich groß, teils weil der Dampfdruckunterschied zu beiden Seiten des Ausgleichkolbens 37 ungefähr gleich groß ist wie der Dampfdruckunterschied vor dem Schaufelrad 7 und hinter dem Schaufelrad 10 und teils weil die Druckfläche des Kolbens 37 etwa gleich der Druckfläche des Schaufelrades 7 ist.

Die Turbine besitzt in gewöhnlicher Weise Dichtungsvorrichtungen bei 40 sowie damit zusammenhängende Vorrichtungen zum Aussaugen von Leckdampf.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Die Ringe 23 und 32 mit der Dampfzuführleitung 31 sind zu einer Stirnfläche ausgebildet, die keine axialen Verbindungsflansche besitzt, wobei diese Endfläche eine so große Öffnung abdeckt, daß das innere Gehäuse 18 und die zur Turbine gehörenden umlaufenden Teile durch sie herausgenommen werden können. Das Gehäuse 18 ist nämlich bei 35 zu einem verdickten Flansch o. dgl. ausgebildet worden, der gegen einen entsprechenden Flansch o. dgl. am Außengehäuse 25 anliegt. Hierdurch wird das innere Gehäuse 18 in richtiger Lage gehalten und geführt, und die Öffnung wird gleichzeitig so groß, daß die. inneren Teile bequem aus dem Außengehäuse heraus- und in es hineingeführt werden können. Falls man die Dampf zuführleitung 31 entfernt und den Ring 23 sowohl von dem inneren als auch von dem äußeren Gehäuse frei macht, können, nachdem der zentrale Bolzen 6 herausgenommen und die Stifte 5 frei gemacht worden sind, sowohl das Gehäuse 18 als auch das Laufrad 4 durch die öffnung des Außengehäuses bei 35 axial herausgenommen werden.

   Axialgegendruckturbine mit einem inneren, axial geteilten, Leitschaufeln tragenden Gehäuse und einem äußeren, axial ungeteilten Gehäuse, bei der der Ringraum zwischen den beiden Gehäusen als Dampfkammer ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das geteilte Gehäuse auf seiner ganzen Länge von dem ungeteilten Gehäuse umschlossen und die Dampfkammer zwischen beiden Gehäusen mit dem Auslaßventil der Turbine verbunden ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen