DE550995C - Gegenlaufturbine mit Teilbeaufschlagung - Google Patents

Description

Bei Dampf- oder Gasturbinen ist es an sich bekannt, gegebenenfalls mit Teilbeaufschlagung zu arbeiten. Auf diese Weise soll erreicht werden, daß auch bei der Verarbeitung kleiner Treibmittelmengen die Schaufellängen nicht zu klein werden und so die Wirtschaftlichkeit beeinträchtigt wird. Die Teilbeaufschlagung kommt dabei in erster Linie für die Stufen höchsten Druckes in Frage. Besonders für radial beaufschlagte Turbinen mit Innenbeaufschlagung kann wegen des wachsenden Schaufelkranzdurchmessers und der dadurch bedingten kleineren Schaufeln aber auch für spätere Stufen eine Teilbeaufschlagung angebracht sein.

Die dargelegten Verhältnisse treffen bei Gegenlaufturbinen gleichfalls zu. Trotzdem hat man dort bisher praktisch von der Verwendung der Teilbeaufschlagung vollständig abgesehen, und es ist nur gelegentlich vorgeschlagen worden, für die erste Stufe mit Teilbeaufschlagung zu arbeiten. Der Grund dafür liegt offenbar darin, daß es bei den gegenläufigen Turbinen, deren beide Beschaufelungen grundsätzlich übereinstimmen, nicht ohne weiteres gegeben war, die bei Turbinen mit nur einem umlaufenden Teil getroffenen Maßnahmen zu übertragen, da diese Maßnahmen sich auf den feststehenden Teil bezogen, der bei den Gegenlaufturbinen fehlt.

Gemäß der Erfindung wird für die Gegenlaufturbinen die Teilbeaufschlagung nun in der Weise ermöglicht, daß die Schaufelkränze des einen Läufers sämtlich oder zum Teil auf einem Teil ihres Umfanges abgedeckt sind. Damit erhalten dann die Schaufelkränze der beiden Beschaufelungen insofern eine verschiedene Ausbildung, als für die Stufen mit Teilbeaufschlagung jeweils der Schaufelkranz des einen Läufers teilweise abgedeckt ist, der zugehörige des anderen Läufers dagegen nicht. Die Entspannung findet dabei in den Stufen mit Teilbeaufschlagung im allgemeinen ganz oder doch in der Hauptsache in den teilweise beaufschlagten Kränzen statt. Soweit Stufen mit voller Beaufschlagung vorhanden sind, wird man dort dagegen in der üblichen Weise nach dem Überdruckverfahren mit Entspannung in den beiden Beschaufelungen arbeiten.

Um die durch den Überdruck auf den nur teilweise beschaufelten Kränzen sich ergebende Beanspruchung tunlichst auf beide Laufräder zu verteilen, kann unter Umständen noch in Betracht kommen, daß man die teilweise Beaufschlagung von der einen Beschaufelung auf die andere überwechseln läßt. Die Ausführung erfolgt dabei in der Weise, daß zwei Schaufelkränze der gleichen Beschaufelung unmittelbar hintereinander angeordnet werden, derart, daß der in der Richtung der Dampfströmung vorn liegende für volle Beaufschlagung, der dahinterliegende für die Teübeaufscnlagung ausgebildet ist.

Die Beaufschlagungsbogen bei den teilbeaufschlagten Schaufelkränzen werden zweckmäßig derart bemessen, daß die Schaufellängen oder wenigstens bestimmte Gruppen für

das ganze Gebiet der teilweisen Beaufschlagung gleich sind. Wegen der Beanspruchung der Kränze empfiehlt es sich im übrigen, die Ausführung der teilbeaufschlagten Kränze so zu treffen, daß sich eine möglichst gleichmäßige Abteilung der Beaufschlagung ergibt. In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele derartiger Gegenlaufturbinen dargestellt.

xo Nach Abb. ι zunächst sind a, b die beiden sich in entgegengesetzter Richtung drehenden Laufräder. Jedes dieser Laufräder weist vier Schaufelkränze auf, und zwar das Laufrad a die Kränze c¹, c", c³, c⁴, das Laufrad b die Kränze d¹, d², d³, d*. Der Dampf wird innen zugeführt und durchströmt die Schaufelkränze dann radial von innen nach außen. Wie die einzelnen Schaufelkränze ausgebildet sind, veranschaulicht der in Abb. 2 wiedergegebene Schnitt. Für die Schaufelkränze e¹, c², c³ sind danach in gleichmäßiger Verteilung Abdeckungen e vorgesehen, so daß sie nur auf dem übrigen Teil des Umfanges Schaufeln besitzen. Die übrigen Schaufelkräiizieui¹, d², Φ, c⁴, ώ⁴ weisen dagegen Schaufeln über den ganzen Umfang auf. Der Dampf wird dabei in den drei ersten Stufen im wesentlichen in den teilbeaufschlagten Schaufelkränzen c¹, c², c³ entspannt, während er die zugehörigen Schaufelkränze d¹, d², d³ der anderen Beschaufelung im Gleichdruck oder mit geringfügiger Entspannung durchströmt. Hinter dem Schaufelkranz d³ ermöglicht der Raum f die zur vollen Beaufschlagung des Schaufelkranzes c⁴ erforderliche Ausbreitung des Dampfstromes.

Bei der Ausführung nach Abb. 3 sind sowohl die am Laufrad« angeordneten Schaufelkränze c als die am Laufrad b angeordneten Schaufelkränze d durch ■ Zwischenstege g unterteilt, so daß drei getrennte Schaufelkanäle h¹, h², h^s gebildet werden. Der Dampf wird dem mittleren Kanal h² von außen zugeführt, durchströmt ihn von außen nach innen, wird dann umgelenkt und strömt über die Außenkanäle h¹, h^& von innen nach außen ab. Die Schaufelkränze der Kanäle h¹, h^s sind dabei sämtlich voll beaufschlagt, während für den mittleren Kanal h² die Schaufelkränze c, entsprechend der Abb. 4, wieder in gleichmäßiger Verteilung Abdeckungen e aufweisen, also Teilbeaufschlagung verwendet wird. Die Turbine nach Abb. 5, 6 kommt für besonders kleine Treibmittelmengen bei hohem Druck in Betracht. Es ist dabei nur ein Schaufelkanal vorhanden, dem der Dampf von innen zugeführt wird. Die Beaufschlagung ist für sämtliche Stufen eine teilweise. Das ist, wie Abb. 6 des näheren zeigt, in der Weise durchgeführt, daß für die eine Gruppe i¹ der Schaufelkränze jeweils die dem Laufrad α zugeordneten Kränze c Abdeckungen e aufweisen, während für eine zweite Gruppe i² die dem Laufrad b zugeordneten Kränze d mit den Abdeckungen e versehen sind. SowoH der letzte Kranz der Gruppe/¹ als der erste der Gruppe i² gehört zu dem Laufrad b, so daß also zwei Schaufelkränze der gleichen Beschaufelung unmittelbar aufeinanderfolgen, von denen der erste voll beschaufelt, der zweite teilweise abgedeckt ist.

Abb. 7 und 8 veranschaulichen die Ausbildung der Abdeckungen e. Diese werden zweckmäßig so ausgebildet, daß ihre Fliehkraft und ihr Widerstandsmoment sowie ihre Erwärmung und Dehnung möglichst dem beschaufelten Kranzteil entspricht. Sie sind bei dem Ausführungsbeispiel derart verschwächt, daß einfache Stege k mit Flanschen I stehenbleiben. Gegebenenfalls kann daneben eine Versteifung durch Querstege» erforderlich sein.

Die Turbine ist statt für dampf- natürlich auch für gasförmiges Arbeitsmittel verwendbar.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Gegenlauf turbine mit Teilbeaufschlagung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelkränze des einen Läufers sämtlich oder zum Teil auf einem Teil ihres Umfanges abgedeckt sind.

2. Gegenlauf turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Teil der Stufen die teilweise Abdeckung in den Schaufelkränzen der einen Beschaufelung, für einen anderen Teil in den Schaufelkränzen der zweiten Beschaufelung stattfindet.

3. Gegenlaufturbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Überwechseln der Teilbeaufschlagung von der einen auf die andere Beschaufelung jeweils zwei Schaufelkränze der gleichen Beschaufelung aufeinanderfolgen, wobei der in der Strömungsrichtung des Arbeitsmittels zuerst liegende Kranz volle Beschaufelung aufweist, während der folgende teilweise abgedeckt ist.

4. Gegenlaufturbine nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stufen mit Teilbeaufschlagung die Entspannung des Dampfes ganz oder doch in der Hauptsache in den teilweise abgedeckten Kränzen stattfindet, also Druckstufen benutzt werden.

5. Gegenlaufturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das ganze Gebiet der teilweisen Beaufschlagung oder

• eine bestimmte Zahl von Stufen des abgedeckten Teiles der Schaufelkränze die Schaufeln jeweils gleich lang sind.

6. Gegenlauf turbine nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß in den teilweise abgedeckten Schaufelkränzen die Abdeckung gleichmäßig über den Umfang verteilt ist.

7. Gegenlaufturbine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckungen in bezug auf mechanische Beanspruchung und Dehnung möglichst dem beschaufelten Kranzteil angepaßt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen