DE546830C - Einrichtung an radial beaufschlagten Turbinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf radial beaufschlagte Dampf- oder Gasturbinen, in denen die Schaufelringe mit zwei oder mehreren Durchgängen für das Treibmittel ausgebildet sind. In einer radial beaufschlagten Turbine bisher gebräuchlicher Ausführung mit zwei oder mehreren Durchgängen für das Treibmittel wird der Druck in demSpalt zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Laufschaufelringen gleich groß längs des ganzen Spaltes, weil die einzelnen Durchgangskanäle jedes Ringes das gleiche Wärmegefälle (Druckgefälle) durch die ganze Turbine hindurch aufweisen. In einer solchen Turbine erfolgt deshalb keine Strömung des Treibmittels in axialer Richtung in den Spalten zwischen den einzelnen Durchgangskanälen; an den freien Enden der Schaufelringe aber ist das Treibmittel, z. B. der Dampf, bestrebt, an dem Ende vorüberzuströmen, indem ein Druckunterschied, der gleich dem Druckgefälle in dem Schaufelringe ist, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spalten vorhanden ist. Um diese unerwünschte Überströmung zu verhindern, werden Dichtungen, für gewöhnlich in Gestalt von Blechringen, nahe den Enden der Schaufelringe vorgesehen.

Zweck der Erfindung ist es, diese Überströmung um die Enden der Schaufelringe zu vermeiden oder wenigstens herabzusetzen. Zu diesem Zwecke wird erfindungsgemäß der dem freien Ende jedes Schaufelringes am nächsten liegende Durchgangskanal für ein kleineres Wärmegefälle (Druckgefälle) als der andere Durchgangskanal oder die übrigen Durchgangskanäle ausgebildet. Hierdurch wird das Druck- gefalle, auf dem das Bestreben des Dampfes, um das freie Ende des Schaufelringes zu entweichen, beruht, entsprechend herabgesetzt und somit auch das besagte Bestreben selbst entsprechend verringert. Der zweite Durchgangskanal oder, bei Schaufelringen mit mehr als zwei Durchgangskanälen, der der Befestigung des Ringes am nächsten liegende Kanal ist dann für ein entsprechend höheres Druckgefälle ausgebildet. In diesem Falle ist die Einrichtung derart, daß die Summe der Wärmegefälle oder Druckgefälle in zwei aufeinanderfolgenden Durchgangskanälen gleich derjenigen in zwei anderen aufeinanderfolgenden Durchgangskanälen zweier benachbarter Schaufelringe, wenn es sich um eine Gegenlaufturbine handelt, bleibt. Dies bedeutet, daß ein Druckausgleich in jedem zweiten Spalte vor sich geht, der somit den gleichen Druck in seiner ganzen Länge aufweist. In diesem Spalte wird somit das Verhältnis das gleiche wie in einer Turbine bisher bekannter Ausführung, d. h. irgendwelche Strömung zwischen den einzelnen Kanälen findet hier nicht statt. Eine derartige Strömung erfolgt dagegen in den übrigen Spalten, so daß in den letzteren Spalten Dichtungen zwischen den einzelnen Durchgangskanälen vorgesehen werden müssen. Aus dem Gesichtspunkte der Herstellung werden aber Dichtungen auch in den übrigen Spalten vorgesehen. 6g

Zwecks Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung hingewiesen, auf welcher Abb. 1 einen Axialschnitt von drei Schaufelringen

schematisch darstellt, die zu einer Gegenlaufturbine bekannter Ausführung gehören. Die Abb. 2 bis 4 stellen ähnliche Schnitte von Schaufelringen dar, die zu Turbinen verschiedener Ausführungen nach der Erfindung gehören.

In den in Abb. ι gezeichneten Schaufelringen findet ein gleich großes Wärmegefälle (Druckgefälle) in jedem von den drei- Durchgangskanälen jedes Schaufelringes statt. In bezug ίο auf das Druckgefälle sind somit die einzelnen Schaufelringe identisch. Wenn man das Druckgefälle in einem Durchgangskanale jedes Ringes mit a/2 bezeichnet, so wird das Druckgefälle zweier aufeinanderfolgender Ringe gleich α. Mit Pfeilen ist angedeutet, wie das Treibmittel, z. B. Dampf, um die freien Enden der Schaufelringe leckt. Diese Leckung beruht für jeden Schaufelring auf einem Druckunterschied, der gleich a/2 ist. Durch das Einsetzen von Dichtungsblechen io, ii zwischen den einzelnen Schaufelringen nahe an deren Enden versucht man, diese Leckung zu vermeiden oder herabzusetzen. Bei jedem freien Ringende kommt deshalb auf jedes Dichtungsblech ein Druckunterschied gleich a/4. Zwischen den einzelnen Durchgangskanälen erfolgt dagegen keine Strömung in den Spalten zwischen den Ringen, und es bedarf deshalb keiner Dichtungsbleche zwischen den einzelnen Durchgangskanälen. In Abb. 2 sind ebenfalls drei Durchgangskanäle dargestellt. In diesem Falle aber ist angenommen, daß der an dem freien Ende jedes Ringes befindliche Durchgangskanal für ein Wärmegefälle (Druckgefälle) gleich «/4 ausgebildet ist, während der dem befestigten Ende des Ringes am nächsten liegende Durchgangskanal für ein Wärmegefälle (Druckgefälle) gleich 3 a/4 ausgebildet ist. Der mittlere Durchgangskanal ist für ein Wärmegefälle von al2 bestimmt, und zwar gilt dies für sämtliche Ringe der Beschaufelung. Mit dieser Wahl der Wärmegefälle wird die Summe der Wärmegefälle je zweier aufeinanderfolgender Schaufelringe gleich α. Wenn man die Ringe mit 1, 2, 3 und 4 und die Spalte mit B, C, D bezeichnet, wird, falls ι der erste Ring eines beliebig gewählten Teiles der Beschaufelung ist, der Druck im Spalte B wie auch im Spalte D an allen Stellen gleich. Dagegen ändert sich der Druck im Spalte C. Zwischen Spalt B und Spalt C herrscht am freien Ende des Ringes 2 ein Druckunterschied entsprechend dem Wärmegefälle a/4. Eine Überströmung von Dampf erfolgt somit um das genannte freie Ende des Ringes 2. Dieser Überströmung wirken zwei Dichtungsbleche 10 und 11 entgegen, die je einen Druckunterschied von a/8 aufzunehmen haben, d. h. nur den halben Druckunterschied im Vergleich mit der Ausführung gemäß Abb. 1. Die Leckung um das freie Ende des Schaufelringes wird also praktisch halb so groß als in der Ausführung gemäß Abb. 1. Im Spalte C zwischen dem rechten und dem mittleren Kanäle herrscht ebenfalls ein Druckunterschied entsprechend dem Wärmegefälle von a/4 zu a/2, d. h. gleich a/4. Eine Überströmung von Dampf erfolgt somit von dem rechten nach dem mittleren Kanäle;, ihr wird aber durch das Dichtungsblech 12 entgegengewirkt. Zwischen dem mittleren und dem linken Kanäle ist ebenfalls ein Bestreben zur Dampf über strömung vorhanden, und dieser Überströmung wirkt ein Dichtungsblech 13 entgegen. Der Druckunterschied entspricht auch hier einem Wärmegefälle gleich a/4, und zwar von aJ2 zu 3 a/4. Am freien Ende des Ringes 3 herrscht ein Druckgefälle gleich α/4, dem durch zwei Dichtungsbleche 14 und 15 entgegengewirkt wird, die je einen Druckunterschied von a/8 aufnehmen.

Im Spalte B findet zwischen den einzelnen Kanälen keine Dampfströmung statt, weil ja das Druckgefälle hier längs der ganzen Länge des Spaltes das gleiche ist. Im nächstfolgenden, nicht dargestellten Spalte ändert sich aber der Druck, und die Strömungsverhältnisse werden hierbei die gleichen, wie sie oben in bezug auf den Spalt C beschrieben sind.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß Dichtungsbleche zwischen den einzelnen Kanälen in den Spalten B und D entbehrlich sind, da hier kein Druckunterschied vorhanden ist. Der Herstellung wegen werden aber Dichtungsbleche auch an diesen Stellen angebracht. Im Vergleich mit der Turbine nach Abb. 1 wird die Leckung an den freien Endön der Schaufelringe der Turbine nach Abb. 2 durch die ganze Turbine hindurch nur halb so groß als in der Turbine nach Abb. 1, was aus der obigen Darstellung unmittelbar hervorgeht.

Die Anzahl der Durchgangskanale kann selbstverständlich größer oder geringer als drei sein, etwa nur zwei, wie in Abb. 3 dargestellt ist. Hier kann man zweckmäßig das Wärmegefälle beim freien Ringende gleich a/3 und beim befestigten Ringende gleich 2 a/3 setzen. Die in Verbindung mit Abb. 2 gegebene Erklärung dürfte hinreichend sein, um Abb. 3 ohne besondere Erklärung verstehen zu können.

In den Abb. 2 und 3 befinden sich die Durchgangskanäle der aufeinanderfolgenden Schaufelringe gerade einander gegenüber. In Abb. 4 dagegen sind die Durchgangskanäle der aufeinanderfolgenden Schaufelringe durch entsprechende gegenseitige Versetzung der Schaufelringe axial zueinander versetzt. Hierdurch irfolgt eine Herabsetzung des Durchgangsquerschnittes jedes Kanales durch die ganze Beschaufelung hindurch. An den mit 5 bezeichneten Stellen der Zeichnung, wo ein Schaufelring die freie Fläche des vorhergehenden Ringes teilweise deckt, entsteht eine Verdichtung des Dampfes, während an den mit 6

bezeichneten Stellen, wo ein nachfolgender Kanal breiter ist als der vorhergehende Kanal, eine Verdünnung oder eine Saugwirkung entsteht. Diese Saugwirkung befördert eine Herabsetzung der Leckung im Spalte vor dem Ringe und bewirkt somit, daß der Dampf, der an dem freien Ende des Ringes vorüberleckt, noch weiter vermindert wird. Die gleiche Wirkung kann dadurch erreicht werden, daß jeder to Kanal, der dem freien Ende des betreffenden Ringes am nächsten liegt, etwas breiter gemacht wird als der vorhergehende Kanal.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung an radial beaufschlagten Dampf- oder Gasturbinen mit zwei oder mehreren Durchgangskanälen für das Treibmittel in den Schaufelringen, dadurch gekennzeichnet, daß der dem freien Ende jedes Ringes am nächsten liegende Durchgangskanal für ein geringeres Wärmegefälle (Druckgefälle) als der andere Durchgangskanal oder die übrigen Durchgangskanäle ausgebildet ist.
2. 2. Einrichtung an radial beaufschlagten Gegenlaufturbinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Wärmegefälle (Druckgefälle) zweier aufeinanderfolgender Schaufelkanäle gleich derjenigen der beiden andern oder übrigen aufeinanderfolgenden Schaufelkanäle in den beiden aufeinanderfolgenden Schaufelringen ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine mit einer ungeraden Anzahl von Durchgangskanälen versehen ist, von denen der mittlere Kanal für ein gleiches Wärmegefälle (Druckgefälle) in jedem Schaufelring durch die ganze Turbine hindurch ausgebildet ist oder die mittleren Kanäle entsprechend ausgebildet sind, während der dem freien Ende jedes Ringes am nächsten liegende Kanal für ein kleineres Wärmegefälle und der dem befestigten Ende jedes Ringes am nächsten liegende Kanal für ein größeres Wärmegefälle ausgebildet ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Spalten zwischen den Schaufelringen Dichtungsmittel zwischen den einzelnen Durchgangskanälen vorgesehen sind.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangskanäle der aufeinanderfolgenden Schaufelringe in axialer Richtung zueinander versetzt sind.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dem freien Ende jedes Ringes am nächsten liegende Durchgangskanal breiter ist als der vorhergehende Kanal.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen