DE560954C - Einrichtung zum Schubausgleich bei Dampfturbinen im UEberlastbetrieb - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM -8. OKTOBER 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 560954 KLASSE 14 c GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. April 1929 ab

Der in einer Überdruckturbine sich entspannende Dampf übt auf den Läufer einen Schub aus, der ausgeglichen werden muß, da die Kammlager nur zur Aufnahme beschränkter, verhältnismäßig kleiner Schübe in der Lage sind. Bei der normalen Überdruckturbine dienen Ausgleichskolben dazu, die Entstehung eines einseitig wirkenden Axialschubes soweit als möglich zu verhindern.

to Bei bestimmten Bauarten sieht man dabei zusätzliche Regelvorrichtungen vor, welche die Beaufschlagung des Ausgleichskolbens ändern. Wesentlich günstiger liegen die Verhältnisse bei Turbinen mit Gegenführung des

»5 Dampfes oder mit gegeneinandergeschalteten Läufern, d. h. Turbinen, bei denen die auf der gleichen Welle sitzenden Läufer in entgegengesetzter Richtung vom Dampf durchströmt werden. Durch Bemessung der beiden Läufer ist es möglich, den Achsschub praktisch auszugleichen oder, falls zusätzliche Ausgleichsflächen verwendet werden müssen, diese klein zu halten. Der Schubausgleich bleibt dabei bei allen Belastungen aufrecht-

»5 erhalten, da sich Dampfmenge und Druck annähernd linear ändern.

Nun gibt es eine Reihe von Turbinen, bei denen man zur Steigerung der Leistung .über die normale Leistung hinaus Zusatzdampf in einen der Eintrittsstufe nachgeschalteten Beschaufelungsteil einführt. Dieser Überlastdampf stört den Schubausgleich. Man hat deshalb bereits vorgeschlagen, zur Herbeiführung des Schubausgleichs auch im Überlastbetrieb den Überlastdampf nicht nur der einen Beschaufelung, sondern beiden Beschaufelungen zuzuführen. Wenn es auch auf diesem Wege möglich ist, den Schubausgleich wiederherzustellen, so wird diese Möglichkeit doch durch eine verhältnismäßig verwickelte Turbinenbauart und Steuerung erkauft. Einfacher ist ein weiterer Vorschlag, nämlich der, an der Zuführungsstelle des Überlastdampfes eine sprunghafte Änderung des Beaufschlagungsdurchmessers vorzuneh- « men, um auf diese Weise Flächen zu schaffen, die vom Überlastdampf im Sinne eines Ausgleichs des Achsschubes beaufschlagt werden können. Dieser Ausgleich ist nur unvollkommen, denn er ist nur wirksam bei einer ganz bestimmten Übei lastdampf menge, auf welche die Größe der Druckfläche abgestimmt ist. Bei allen anderen Dampfmengen ist ein Ausgleich nicht mehr vorhanden.

Die Erfindung bezweckt, auch bei Dampfturbinen mit Überlastbetrieb mit Einführung des Dampfes in nur eine Beschaufelung einen Schubausgleich herbeizuführen. Sie besteht darin, daß ein selbsttätig nur bei Überlastbetrieb wirkendes Regelorgan zur Anwendung gelangt, das in Abhängigkeit von der zugeführten Menge des Überlastdampfes die Beaufschlagung einer normalerweise nicht benutzten Schubausgleichsfläche durch Dampf

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben -worden:

Dipl.-Ing. Otto Schleicher in Berlin-Siemensstadt.

derart regelt, daß deren Schubkraft die vom Überlastdampf hervorgerufene Zusatzschubkraft ausgleicht. Wenn also in dem Turbinenteil, dem Überlastdampf zugeführt wird, ein zusätzlicher Achsschub auftritt, so läßt dieses Regelorgan so viel Dampf zu einer Schubausgleichsfläche strömen, daß hierdurch der gestörte Ausgleich wiederhergestellt wird.

In den Abbildungen sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

Abb. ι zeigt eine Ausführungsmöglichkeit der Erfindung bei axialbeaufschlagten Turbinen, Abb. 2 bei radialbeaufschlagten Turbinen. Die Abb. 3 und 4 zeigen Ausführungsmöglichkeiten für das selbsttätig wirkende Regelorgan.

In der Abb. 1 sind a und b die beiden auf einer gemeinsamen Welle sitzenden gegeneinandergeschalteten Läufer einer Dampfturbine. Der Frischdampf tritt über das Ventil h in den Raum s ein, durchströmt die Beschaufelung des Läufers α und wird aus den Stutzen r über die Leitung c und den Raum η der zweiten Turbine eingeführt. Nach Durchströmen der Beschaufelung des Läufers b verläßt er die Turbine durch die Leitung p.

Der Überlastdampf, der ebenfalls aus der Leitung g entnommen wird, wird über das Ventil k und den Stutzen I in die Beschaufelung des Läufers α eingeführt, so daß er nur einen Teil dieser Beschaufelung durchströmt. War bisher Schubausgleich vorhanden, so wird dieser durch den Überlastdampf gestört; denn wenn sich auch in dem letzten Teil der Beschaufelung α und in der Beschaufelung b infolge der vergrößerten Dampfmenge ein höherer Schub einstellt, so fehlt dieser doch in dem ersten Teil der Beschaufeiung des Läufers a. Um diesen herbeizuführen, ist eine selbsttätig wirkende Regelvorrichtung d vorgesehen, und zwar in Form eines druckgesteuerten Ventils in einer Leitung e, die von der Leitung g abgezweigt ist. Durch diese Leitunge kann über den Stutzen/ Dampf zur Beaufschlagung einer Ausgleichsfläche m zugeführt werden. Dabei ist angenommen, daß der Impuls für das Ventil in der Leitung e vom Druck in der Überströmleitung zwischen den beiden Turbinen abgenommen wird. Diese Impulsabnahme ist möglich, da der Druck in der Leitung c gleichzeitig ein Maß für die Menge des über das Ventil k zugeführten Überlastdampfes ist. Bei der Anordnung nach der Abb. 2, die zwei gegeneinandergeschaltete Läufer einer radialbeaufschlagten Turbinenanlage zeigt, wird der zum Schubausgleich dienende Dampf in das Labyrinth 0 eingeführt. In diesem Falle ist die Anwendung einer zusätzlichen Ausgleichsfläche nicht erforderlich, da die Rückwand des Läufers gleichzeitig als Ausgleichsfläche herangezogen werden kann.

In der Abb. 3 ist das Schema eines selbsttätig wirkenden Regelorgans gemäß der Erfindung dargestellt.

Der zur Beaufschlagung der Ausgleichsfläche dienende Dampf wird durch eine Leitung ι zugeführt und durch die Leitung 2 zu der Ausgleichsfläche geleitet. Zwischen diese beiden Leitungen ist das Ventil 3 zwischengeschaltet, das über einen im Drehpunkt S gelagerten Hebel 6 mit dem Drucktaktgeber 7 gekuppelt ist. Der Drucktaktgeber besteht im wesentlichen aus einem durch eine Feder 8 gegenbelasteten Kolben 9. Der Raumio oberhalb des Kolbens9 steht durch eine Leitung 11 z. B. mit der Überströmleitung zwischen den beiden Turbinengehäusen oder mit der Leitung für den Überlastdampf in Verbindung. Das Ventil 3 ist zunächst geschlossen zu denken. Wird der Turbine jetzt Überlast zugeführt, so steigt der Druck im Raum 10 an, und zwar so weit, bis die auf den Kolben 9 ausgeübte Kraft ausreicht, um die Gegenkraft der Feder 8 zu überwinden. Dann wird der Kolben 9 abwärts bewegt und das Ventil 3 geöffnet.

Die Stellung des Ventils 3 ist dabei abhängig von der Menge des zugeführten Überlastdampfes, und die Einrichtung ermöglicht es auf diese Weise, bei jedem Belastungszustand der Turbinen einen vollen Schubausgleich durch Regelung des Beaufschlagungsdruckes herbeizuführen.

Wenn die Turbine nicht mit Düsenregelung, sondern mit Drosselregelung arbeitet, so ist der Druck in der Überströmleitung zwischen den beiden Turbinen nicht nur von der Menge des Überlastdampfes, sondern auch von dem ioo Druck vor der Turbine abhängig. In solchen Fällen würde die eben beschriebene Regeleinrichtung nicht einwandfrei arbeiten, da sie nicht in der Lage ist, Veränderungen des Frischdampfdruckes zu berücksichtigen. Dies läßt sich ermöglichen, wenn man z. B. die Anordnung nach der Abb. 4 verwendet, in der Drucktaktgeber und Steuerventil sich nur' dadurch von Abb. 3 unterscheiden, daß der Kolben 9 durch eine Membran ersetzt ist. Die tio Feder 8, die sich im Falle der Abb. 3 gegen den festen Boden 12 des Drucktaktgebers abstützt, legt sich bei der Abb. 4 gegen einen beweglichen Teller 13, der über die Stange 14 mit einem weiteren Drucktaktgeber 15 gekuppelt ist. Dieser steht unter dem Einfluß des Dampfdruckes vor der Turbine. Die Membran 16 wird durch den Druck beaufschlagt, der über die Leitung 17 abgenommen wird. Mit der Membran 16, die durch die Feder 18 iao gegenbelastet ist, ist die Stange 14 gekuppelt. Steigt der Druck in der Leitung 17 an, so

wird die Membran 16 nach unten durchgebogen und hierdurch der Federteller 13 angehoben. Die Feder 8 erhält also eine höhere Vorspannung, ohne daß sich an der Stellung S des Ventils 3 dabei etwas ändert. Erst wenn der Druck in der Leitung 1 und 11 so weit angestiegen ist, daß eine Abwärtsbewegung der Membran entgegen der Kraft der vorgespannten Feder 8 eintreten kann, entsteht eine Öffnungsbewegung des Ventils 3.

Die eben beschriebenen Ausführungsformen sind selbstverständlich nur Beispiele, deren Bauarten je nach dem Bedarfsfalle beliebig abgeändert werden können.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zum selbsttätigen Schubausgleich bei Dampfturbinen mit

   ao Gegenführung des Dampfes oder mit gegeneinandergeschalteten Läufern und mit Zuführung von Überlastdampf, der nur einen Teil der Beschaufelung durchströmt, gekennzeichnet durch ein selbsttätig nur bei ' Überlastbetrieb wirkendes Regelorgan (d), das in Abhängigkeit von der zugeführten Menge des Überlastdampfes die Beaufschlagung einer normalerweise nicht benutzten Schubausgleichsfläche durch Dampf derart regelt, daß deren Schubkraft die vom Überlastdampf hervorgerufene Zusatzschubkraft ausgleicht.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 für axialbeaufschlagte Turbinen, dadurch, gekennzeichnet, daß die Schubausgleichsfläche, deren Beaufschlagung durch das selbsttätige Regelorgan geregelt wird, in die axiale Labyrinthdichtung oder zwischen zwei Stufen der Labyrinthdichtung verlegt ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 für radialbeaufschiagte Turbinen, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelorgan die Zuführung von Dampf zur radialen Labyrinthdichtung regelt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelorgan durch Druckimpulse gesteuert wird, die vom Druck des zugeführten Überlast- 5< > dampfes abgenommen werden.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4 mit druckgesteuertem Regelorgan und Drosselregelung der Turbine, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des das Regelorgan steuernden druckempfindlichen Organs in Abhängigkeit vom Druck hinter dem Drosselventil der Turbine geändert wird.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom schwankenden Dampfdruck hinter dem Drosselventil der Turbine beaufschlagtes druckempfindliches Organ die Vorspannung des Drucktaktgebers für das Regelorgan ändert.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen