DE575200C - Beschaufelung fuer radial beaufschlagte Turbinen mit gegenlaeufigen Raedern und nachgeschalteter, axial beaufschlagter Beschaufelung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 26. APRIL 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Vi 575200 KLASSE 14 c GRUPPE 7

Aktiebolaget Ljungströms Ängturbin in Stockholm*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. April 1931 ab

Radial beaufschlagte Turbinen mit gegenläufigen Rädern und nachgeschalteter, axial beaufschlagter Beschaufelung sind bekannt. Die Erfindung bezweckt, diese Turbinen hinsichtlich der Dampfführung im axial beaufschlagten Teil der Beschaufelung zu verbessern, um die Turbine mit größeren Leistungen ausstatten zu können. Bei der radial beaufschlagten Turbine entsteht für diese Aufgabe insofern eine besondere Schwierigkeit, als der axial beaufschlagte Teil der Beschaufelung auf fliegenden Rädern angeordnet ist, die nicht zu groß und zu schwer werden und auch keinen zu großen Überhang erhalten dürfen, weil sonst die kritische Drehzahl zu niedrig wird. Diese für radial beaufschlagte Turbinen eigentümlichen baulichen Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß eine in zwei Dampfdurchlässe aufgeteilte axial beaufschlagte Beschaufelung, von welchen Dampfdurchlässen der eine von Schaufeln des anderen Durchlasses im vorletzten Laufschaufelkranz frei ist, jedoch Schaufeln im letzten Laufschaufelkranz enthält, mit einer mit der axial beaufschlagten Beschaufelung gemeinsam hinter, der radial beaufschlagten Beschaufelung angebrachten Leitvorrichtung vereinigt wird, der die die radial beaufschlagte Beschaufelung verlassende Dampfmenge der axial beaufschlagten Beschaufelung in solcher Weise zuführt, daß der feuchte Dampf dem radial äußeren Teil der axial beaufschlagten Beschaufelung zugeführt wird.

Es ist an sich bei axial beaufschlagten Türbinen bekannt, die axial beaufschlagte Beschaufelung in zwei Dampfdurchlässe aufzuteilen, in denen verschiedene Leitschaufelkränze angeordnet sind. Bei axial beaufschlagten Turbinen liegen aber die Verhältnisse anders als bei radial beaufschlagten mit nachgeschalteter axial beaufschlagter Beschaufelung, und zwar deshalb, weil einerseits die axiale Baulänge der axial beaufschlagten Turbine nicht beschränkt ist wie die der gegenläufigen radial beaufschlagten Turbine und außerdem bei den axial beaufschlagten Turbinen die Beschaufelung nicht auf fliegenden Rädern angeordnet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

21 ist das Turbinengehäuse, das teils die

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

AIf Lysholm in Stockholm.

Beschaufelung und teils einen Vorwärmer umgibt, der innerhalb des Gehäuseteils 20 angebracht ist. Auf der Welle 23 ist ein in mehrere Teile aufgeteiltes Turbinenrad 40 bis 42 angebracht. Der innere Teil 40 trägt Schaufelringe einer inneren radial beaufschlagten Beschaufelung 43. Diese Ringe sind zwischen Schaufelringen eingesetzt, die von einem inneren Teil 44 eines auf der Welle 24 jo angebrachten Turbinenrades 44 bis 45 getragen werden. Die äußeren Turbinenradteile 42 und 45 tragen ebenfalls zwischeneinander eingesetzte Schaufelringe einer äußeren radial beaufschlagten Beschaufelung 46, die in zwei Dampfdurchlässe 47 und 48 aufgeteilt ist. Diese äußeren Teile 42 und 45 tragen ebenfalls je eine in der Hauptsache gleich ausgeführte axial beaufschlagte Beschaufelung 49> S°j von denen die Beschaufelung 50 im nachstehenden näher beschrieben wird.

Der Dampf tritt in der Mitte 55 der Turbine ein. Nachdem der Dampf einen Teil der inneren radial beaufschlagten Beschaufelung 43 durchströmt hat, wird ein Teil des Dampfes durch die Leitung 60 zu der Dampfkammer 61 abgezapft, von welchem Raum der Dampf einem Vorwärmer zugeführt wird. Die Leitung hierzu ist auf der Zeichnung nicht dargestellt, aber erstreckt sich durch das Turbinengehäuse 21 durch die Öffnung 62. Nachdem der Rest des Dampfes die innere radial beaufschlagte Beschaufelung 43 durchströmt hat, wird ein weiterer Teil des Dampfes in Richtung des Pfeiles 63 einer Dampfkammer 64 zugeführt, die mit einer Rohrleitung verbunden ist. Auch diese Dampfleitung ist auf der Zeichnung nicht dargestellt, aber erstreckt sich durch das Turbinengehäuse 21 durch die Öffnung 65 bis zu einem Vorwärmer.

Der Hauptteil des Dampfes strömt durch die äußere radial beaufschlagte Beschaufelung 46 und durch den doppelten Dampfauslaß 47, 48 zu den Räumen 51 und 52 zwischen der radial beaufschlagten Beschaufelung und der axial beaufschlagten. Bei Einströmung in diese Räume wird der Dampf durch die Leitschienen 53',' 54 abgelenkt. Die Schaufelringe, besonders in der äußeren radial beaufschlagten Beschaufelung, haben große axiale Ausdehnung und sind deshalb mit besonders geformten Ringverbänden versehen. Bei 66 ist beispielsweise ein Ringteil dargestellt, der aufgeschnitten sein kann und somit in bekannter Weise den auf Grund der Schleuderkraft auf die Schaufeln wirkenden Biegungskräften entgegenwirken kann. Die Leitschaufelkränze 53, 54 sind an zusammengeschweißten Blechen aufgehängt, die eine Wand bilden, die die Räume 51 und 52 voneinander trennt. Die axial beaufschlagte Beschaufelung 50 ist derart ausgeformt, daß der Raum 52 vor dem vorletzten Laufschaufelkranz 69 mit dem Auslaß 22 der Turbine vermittels zweier Dampfkanäle verbunden ist, die durch die Pfeile 67 und 68 angedeutet sind, wobei der eine Durchlaß 67 nur Schaufeln 70 im letzten Laufschaufelkranz enthält, während der andere Durchlaß 68 sowohl Schaufeln des letzten Laufschaufelkranzes 70 als auch Schaufein des vorletzten Laufschaufelkranzes 69, in der Strömungsrichtung des Dampfes gerechnet, enthält. Der Leitschaufelkranz 71, T2 vor dem letzten Laufschaufelkranz 70 besteht aus zwei radial innerhalb einander gelegenen Reihen Leitschaufeln 71, 72, wobei die Leitschaufeln der einen Reihe 72 die Leitschaufeln der anderen Reihe 71 tragen. Dieselben Schaufeln 70 im letzten Laufschaufelkranz befinden sich somit nahe dem Auslaß von den beiden Leitschaufelreihen 71 und 72. Die Leitschaufeln 72 enthalten Kanäle, die auf der Zeichnung durch gestrichelte Linien 73 dargestellt sind und die einen Raum 74 mit dem Vorwärmer im Gehäuse 20 verbinden. Der Raum 74 ist mit dem Raum zwischen den Laufschaufeln 69 und dem Leitschaufel-. kranz 71 verbunden, von welchem Raum feuchter Dampf abgeleitet wird, der durch die Schleuderkraft in den Raum 74 überführt wird. 75 bezeichnet einen hinter der axial beaufschlagten Beschaufelung vorgesehenen Leitschaufelkranz, der den Dampf in der Richtung des Auslasses ablenkt.

Der in den Raum 52 eintretende Dampf wird somit in zwei Dampfströme aufgeteilt, entsprechend den Pfeilen 67 und 68. Die im Dampfe vorhandene Feuchtigkeit wird infolge der Einwirkung der Schleuderkraft sich in weitgehendem Maße in dem Dampf vorfinden, der sich vor dem Leitschaufelkranz 72 befindet. Derjenige Teil dieses Dampfes, der die größte Menge Wasser enthält, strömt durch die Öffnung 76 zum Vorwärmer im Gehäuse 20. Jedoch bleibt ein Teil der Feuchtigkeit auch in dem Dampf zurück, der in Richtung des Pfeiles 67 strömt. Es ist nun erfindungsgemäß möglich, den äußeren Dämpfdurchlaß mit Schaufeln zu versehen, die sich für feuchten Dampf gut eignen. Der Mittelpunkt desjenigen Teils der Schaufel 70, der sich im Dampfdurchlaß 6y befindet, hat eine bedeutend größere Umfangsgeschwindigkeit als der Mittelpunkt desjenigen Teils der Schaufel 70, der sich im Dampfdurchlaß 68 befindet. Dadurch, daß der Leitschaufelkranz in zwei Teile 71, 72 aufgeteilt ist, kann der Dampf gut abgelenkt werden, derart, daß er sich der Geschwindigkeit und Form der Laufschaufel anpaßt, weshalb diese Form der ganzen Länge nach die gleiche sein kann.

Nach der Erfindung kann man eine Turbine

bauen, bei welcher die Geschwindigkeitsquadratsumme der Schaufeln im Durchlaß 67 gleich der Geschwindigkeitsquadratsumme des Durchlasses 68 ist, d. h. die Geschwindigkeitsquadratsumme der äußeren Teile der Schaufeln 70 kann gleich der Geschwindigkeitsquadratsumme des inneren Teils der Schaufeln 70 plus der Geschwindigkeitsquadratsumme der Schaufeln 69 gemacht werden.

Hierdurch kann auch die Parsonszahl für den äußeren Dampfdurchlaß mit der Parsonszahl für den inneren Dampf durchlaß gleichgemacht werden. Es ist somit erfindungsgemäß möglich, die dargestellten Vorrichtungen derart zu

is bauen, daß die Schaufeln im letzten Laufschaufelkranz unter vorteilhaften Verhältnissen arbeiten, d. h. daß sie den bestmöglichen Wirkungsgrad ergeben.

Wenn erwünscht, kann auch die letzte

so Schaufel in mehrere Dampfdurchlässe aufgeteilt werden, was vorzuziehen ist, wenn diese axial beaufschlagte Beschaufelung mehr als die dargestellten zwei Laufschaufelkränze enthält, in welchem Fall vorzugsweise außerhalb einander vorgesehene Dampfdurchlässe eine verminderte Anzahl von Laufschaufelkränzen enthalten, jedoch derart, daß sämtliche Dampfdurchlässe Schaufeln des letzten Laufschaufelkranzes enthalten.

Wenn mit zwei Dampfdurchlässen eine Parsonszahl von 2800 für den inneren Dampfdurchlaß geeignet ist, ist es jedoch vorzuziehen, daß man für den äußeren Dampfdurchlaß eine Parsonszahl von nur 1750 hat, weil Rücksicht auf die Feuchtigkeit genommen werden muß, die sich im Dampf in den äußeren Teilen der Turbine vorfindet. Hieraus geht hervor, daß die Geschwindigkeitsquadratsumme der Schaufeln im äußeren Durchlaß 67 geringer sein sollte als die Geschwindigkeitsquadratsumme der Schaufeln im inneren Dampfdurchlaß 68. Vorzugsweise ist erfindungsgemäß die Geschwindigkeitsquadratsumme der Schaufeln im äußeren Dampfdurchlaß 67 wenigstens 0,7, vorzugsweise 0,8 bis 0,9 der Geschwindigkeitsquadratsumme der Schaufeln im inneren Dampfdurchlaß, soweit diese Geschwindigkeitsquadratsummeh nicht gleich groß gemacht werden. Die Parsonszahl kann natürlich derart verändert werden, daß sie im äußeren Kanal 67. mindestens 70 °/₀, vorzugsweise 80 bis °/₀ der Parsonszahl im inneren Dampfdurchlaß ist, soweit es sich bei diesen Fällen als zweckmäßig erweist, die Kanäle zueinander derart auszuformen, daß die Parsonszahlen in beiden Durchlässen gleich groß werden. Die Erfindung ermöglicht es, eine gegenläufige, radial beaufschlagte Turbine für 3000 Umdrehungen bis zu 100 000 kW bei 100 Atm. Dampfdruck zu entwerfen, ohne befürchten zu müssen, daß die die axial beaufschlagte Beschaufelung tragenden fliegenden Räder zu groß und zu schwer oder die kritischen Drehzahlen zu niedrig werden könnten.

Claims (1)

1. Patentanspruch :

   Beschaufelung für radial beaufschlagte Turbinen mit gegenläufigen Rädern und nachgeschalteter, axial beaufschlagter Beschaufelung, gekennzeichnet durch die Vereinigung einer in zwei Dampfdurchlässe (67, 68) aufgeteilten, axial beaufschlagten Beschaufelung, von welchen Dampfdurchlässen der eine (67) von Schaufeln (69) des anderen Dampfdurchlasses (68) im vorletzten Laufschaufelkranz frei ist, jedoch Schaufeln (70) im letzten Laufschaufelkranz enthält, mit einem der axial beaufschlagten Beschaufeiung gemeinsamen, hinter der radial beaufschlagten Beschaufelung angebrachten Leitkranz (53, 54, 71, 72), der die die_ radial beaufschlagte Beschaufelung verlassende Dampfmenge der axial beaufschlagten Beschaufelung in solcher Weise zuführt, daß der feuchte Teil des Dampfes dem radial äußeren Teil der axial beaufschlagten Beschaufelung (70) zugeführt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen