DE573542C - UEberdruck-Dampf- oder -Gasturbine - Google Patents

Description

In den Beschauflungen einer Überdruck-Dampf- oder -Gasturbine entstehen bekanntlich axiale Schübe auf die Welle, die bei vielstufigen Maschinen häufig durch eine Gegeneinanderschaltung von - Beschauflungsteilen ausgeglichen werden.

Man bemißt die Beschauflungen z. B. auf Grund der Druckverteilung bei Vollast so, daß sich die Schübe der Beschauflungsteile in Gegenschaltung aufheben. Man weiß dann, daß dieser Ausgleich auch für jede übrige Belastung vorhanden ist, weil sich die

Drücke in der Turbine proportional mit der durchgehenden Dampfmenge ändern. Diese Bemessung der Beschauflungsteile geschieht auf Grund einer Berechnung des Druckverlaufes in der Turbine. Diese Berechnung ist aber nicht ganz genau, indem sie von den Schaufelwinkeln und -längen, Spielen usw.

abhängig ist. Es ist also zu erwarten, daß infolge Ungenauigkeit der Rechnung der Axialschub nicht genau, wie gewünscht, ausgeglichen ist. Aus diesem Grunde ist es notwendig, ein Drucklager anzubringen, das den infolge Ungenauigkeit der Rechnung verbleibenden Endschub aufnimmt.

Die gleiche Ungenauigkeit der Rechnung besteht-übrigens auch für einfache Turbinen mit Dampfströmung nur in einer Richtung, deren einseitiger Beschauflungsschub durch einen nach der anderen Richtung wirkenden Ausgleichkolben ausgeglichen wird. Auch in diesem Falle wurde bisher ein Drucklager angewendet. Um die durch Ungenauigkeiten der Rechnung und Ausführung verbleibenden Axialschübe in Kreiselpumpen, wo die Axialschübe und damit auch die durch Rechnungsungenauigkeiten verbleibenden Restschübe ungleich größer als in Dampfturbinen sind, auszugleichen, werden dort meist selbsttätige Ausgleichkolben mit zwei Dichtungen auf verschiedenen Durchmessern angewendet. Durch eine Verschiebung der Welle infolge verbleibender Restschübe werden die Dichtungen in bekannter Weise so verändert, daß « der Druck hinter.dem Kolben und damit der Schub des Kolbens sich bis zum Ausgleich des nicht ausgeglichenen Schubrestes ändert. Dieser selbsttätige Ausgleich der durch Ungenauigkeiten der Rechnung und Ausführung entstehenden kleinen Schubreste wurde bisher für Dampfturbinen nicht praktisch angewendet.

Eine viel weitergehende Aufgabe, die nicht durch einfache Übertragung des oben angegebenen Mittels zu lösen ist, entsteht jedoch, wenn Dampf in die Turbine eingeführt oder aus ihr entnommen oder wenn der Gegendruck der Turbine gestaut wird. Die Voraussetzung der proportionalen Änderung aller Drücke ist dann nicht mehr erfüllt, es entstehen Unterschiede der axialen Schübe in den gegeneinandergeschalteten Beschauflungsteilen und damit erhebliche resultierende axiale Schübe, die bisher durch ein großes Drucklager aufgenommen werden müssen.

Diese oft nur in ausnahmsweise auftretenden Betriebsfällen wirkenden Drucklager sind teuer, baulich und betriebstechnisch unangenehm.

Zur Verringerung der großen Axialschübe, die z. B. durch Einführung von Dampf für Überlastbetrieb der Turbine entstehen, wurden besondere Vorkehrungen getroffen. So ist z. B. eine Anordnung bekannt, bei der der ίο Beschauflungsteil vor der Dampfeinführung nicht eine Überdruckbeschauflung wie in der übrigen Turbine, sondern eine Druckbeschauflung ist, die für sich keine Axialschübe ausübt. Es wird hier also einfach der Teil der Überdruckbeschauflung, der durch die Dampfeinführung im Axialschub gestört würde, ausgeschaltet. Der Ersatz der Überdruckbeschauflung durch die Druckbeschauflung bringt aber neben Nachteilen baulicher Natur auch eine Verringerung des Wirkungsgrades. Eine andere Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß z. B. in der Turbine ein Druckkolben angeordnet ist, auf den . durch ein Drosselventil Dampf geleitet wird und dessen Druck durch dieses Drosselventil so geregelt wird, daß die Enddrücke trotz der Schubänderungen infolge Dampfeinführung oder -entnahme ausgeglichen werden. Eine solche selbsttätige Regelung eines Dampfdruckes zum Zwecke des Druckausgleiches ist aber einmal verwickelt, und dann besteht hier wie bei jeder selbsttätigen Regelung die Gefahr einer Ungenauigkeit oder eines Versagens infolge von Verschmutzung oder Verziehungen der Regelteile. Ein Versagen dieses Organs wird aber die Zerstörung der Turbine zur Folge haben, wenn nicht doch das Drucklager so groß ausgeführt worden ist, um den vollen, nicht ausgeglichenen Axialschub auszuhalten, was man ja mit dieser Regelvorrichtung gerade vermeiden wollte. Demgegenüber geschieht der Ausgleich der durch Dampfeinführungen und Dampfentnahme entstehenden großen Axialschübe erfindungsgemäß dadurch, daß erstens die Beschauf lungen so unterteilt und gegeneinandergeschaltet sind, daß die bei den verschiedenenBetriebsfällen auftretenden unausgeglichenen Schübe stets nach einer bestimmten Seite entstehen, d. h. daß in keinem Betriebsfall ein Druckwechsel an der Welle auftritt, daß zweitens eine von der Beschauflung unabhängige, für sich unausgeglichene Druckfläche an irgendeiner Stelle in der Turbine vorhanden ist, die den größten auftretenden Schubrest der gegeneinandergeschalteten Beschauflungen ausgleichen kann, und daß drittens der Druck auf der unausgeglichenen Druckfläche durch Verschiebung der Welle und entsprecheude Veränderung der Dichtungen vor und nach dieser Druckfläche sich selbsttätig auf den- Wert des in den Beschauflungen stehenden Schubrestes einstellt.

Abb. ι zeigt eine Dampf- oder Gasturbine im Schnitt, bei welcher die Überdruckbeschauflung so in zwei Teile unterteilt und gegeneinandergeschaltet ist, daß normalerweise kein Schub nach außen entsteht. Dabei ist α der Hochdruck- und b der Niederdruckteil. Im Hochdruckteil ist beispielsweise eine Dampf zuführung c für Uberlastzwecke, und am Niederdruckteil sind Dampfentnahmestellen d und e vorhanden, durch die der Ausgleich der Beschauflungsschübe gestört werden kann. Die Dampfzuführung im Hochdruckteil .sowie ein Schließen der Dampfentnahme im Niederdruckteil bewirken beispielsweise einen zusätzlichen unausgeglichenen Axialschub in der Richtung von der Niederdruckturbine gegen die Hochdruckturbine, d. h. nach links in Abb. 1. Zum Ausgleich dieses nur bei bestimmten Betriebsverhältnissen auftretenden Schubrestes ist beispielsweise im· Niederdruckteil b eine besondere, für sich unausgeglichene Druckfläche f angebracht.

Ein Teilstrom des Dampfes fließt von einer höheren Druckstufe, beispielsweise aus dem Ende des Hochdruckteiles, durch das Rohrg in den Raum Ji der Stopfbüchse des Niederdruckteiles, durch die Spiele i (Abb. 2) zur go Fläche f und dann durch die Dichtungsspalte k in den Auslaß des Niederdruckteiles. Die Fläche f steht im normalen Betrieb- angenähert unter dem Auslaß druck des Niederdruckteiles. Wenn aber durch Dampfzuführung im Hochdruckteil usw. ein unausgeglichener Axialschub nach links entsteht, so wird die Welle nach links verschoben, die Spiele i nehmen zu und die Spiele k ab. Der Zufluß des Dampfteilstroms zur Fläche / wird geöffnet, der Abfluß von der Fläche / geschlossen, so daß sich der Druck auf die Fläche/" so lange erhöht, bis hierdurch der Schubrest der Beschauflungen ausgeglichen wird. Diese Vergrößerung des Druckes kann, wie im vorstehenden Beispiel (Abb. 1 und 2) beschrieben, durch Vergrößerung der Zuflußspalte i ■ (Abb. 2) und Verkleinerung der Abflußspalte h oder bei unveränderlichem Zufluß durch radial dichtende Stufen, d. h. unveränderlich bleibende Spielei (Abb.3), durch Verkleinerung der Abflußspalte oder bei unveränderlichem Abfluß durch radial dichtende Streifen, d. h. unveränderlich bleibende Spiele Ji (Abb. 4), durch Vergrößerung der .Zuflußspalte i erreicht werden. Die zusätzliche Ausgleichdruckfläche / kann statt am Niederdruckteil an irgendeiner anderen Stelle der Welle, z. B. im Hochdruckteil, angebracht sein (Abb. S und 6). Eine Verschiebung nach links hat zur" Folge, daß die öffnungen/ kleiner werden und'damit die Dampfzufuhr

zur Fläche/ aufhört, während die Öffnungen/n größer werden und damit auch der Abfluß des Dampfes von der Fläche f weg stark zunimmt, so daß der Druck auf die Fläche f sinkt und so der Schub nach links ausgeglichen wird.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   to Überdruck-Dampf- oder -Gasturbine mit

   Ausgleich des Axialschubes durch Gegenschaltung einzelner Beschauflungsteile, deren Schübe aber durch Dampf Zuführungen, Dampfentnahmen oder Stauungen an irgendwelchen Zwischenpunkten des Dampfweges oder durch Aufstauen des Gegendruckes usw. ungleich verändert werden, so daß hierdurch die Axialschübe der Beschauflungsteile sich nicht mehr ausgleichen und ein unausgeglichener Schubrest entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschauflungen so unterteilt und gegeneinandergeschaltet sind, daß die auftretenden Schubreste immer nach der gleichen Seite entstehen, daß zum Ausgleich dieser Schubreste eine von der Beschauflung unabhängige, für sich unausgeglichene, dem Schuhrest entgegenwirkende Druckfläche an irgendeiner Stelle der Turbine im Hoch- oder Niederdruckteil geschaffen ist, über die ein Teilstrom des Dampfes strömt, der aber durch Labyrinthdichtungen vor und nach der zusätzlichen Druckfläche gedrosselt wird, und daß durch eine Verschiebung der Welle infolge der auftretenden Schubreste das Verhältnis der Öffnungen der Dichtungsspalten vor und nach der zusätzlichen Druckfläche so geändert -wird, daß der Zufluß zur zusätzlichen Druckfläche und- der Abfluß von derselben und als Folge davon auch der Druck auf diese zusätzliche Druckfläche sich so ändern, daß die auftretenden Schubreste bei jedem Betriebszustand selbsttätig ausgeglichen werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen