DE576022C - Dampfturbine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Dampfturbinen, bei denen die Schaufeln des letzten oder Ausflußschaufelkranzes in ihrer Längsrichtung eine mehr oder weniger radiale Ausdehnung haben, und insbesondere auf Dampfturbinen mit auswärts bogenförmig gekrümmten, an beiden Enden befestigten Schaufeln, die sich bei der Drehung der Beschaufelung unter der Einwirkung der Fliehkraft in Kettenlinienform einstellen. Dampfturbinen dieser Art sind z. B. in der deutschen Patentschrift 530 895 näher beschrieben.

> Es wurde vorgeschlagen, bei Dampfturbinen dieser Art Schaufeln zu benutzen, die aus dünnem Blech hergestellt sind, um für Turbinen hoher Drehzahl hohe Umlaufgeschwindigkeiten und große Ausflußquerschnitte anwenden zu können. So z. B. können solche Turbinen für eine Leistung von 100 000 kW und

so eine Geschwindigkeit von 3000 Umdr./Min. gebaut werden.

Die Erfindung bezweckt, eine Dampfturbine dieser Art zu schaffen, bei welcher der Ausströmverlust, d. h. der Verlust, der auf der Ausströmungsgeschwindigkeit des den letzten Schaufelkranz verlassenden Dampfes im Verhältnis zur Umgebung beruht, zur Herbeiführung eines erhöhten Vakuums um diesen Kranz herum ausgenutzt wird, zum Zwecke, einen erheblichen Teil dieses Ausströmverlustes zurückzugewinnen.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der dem Ausflußschaufelkranz sich anschließende Teil des Turbinenauslasses von der Turbine angehörenden Organen frei und derart vom übrigen Teil des Auslasses abgegrenzt ist, daß der Abdampf des Ausflußschaufelkranzes um diesen herum einen Drehkörper (Ring) gleichbleibender Querschnittsfläche bildet.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen näher beschrieben, wobei auch andere sie kennzeichnende Merkmale angegeben sind.

Es zeigen:

Abb. ι eine Ansicht einer teilweise geschnittenen Dampfturbine gemäß der Erfindung,

Abb. 2 eine Abänderung der Dampfturbine 5» nach Abb. 1.

In den Zeichnungen bezeichnet α den Auslaß der Turbine, der mit dem Kondensator b in Verbindung steht. Der letzte oder Ausflußschaufelkranz e der Turbine besteht aus auswärts bogenförmig gekrümmten₍ an beiden Enden befestigten Schaufeln, die aus dünnem Blech hergestellt sind und sich bei der Um-

drehung unter der Einwirkung der Fliehkraft kettenlinienförmig einstellen. In Dampfturbinen dieser Art ist der Ausströmverlust groß, da der Dampf den Ausflußkranz e mit einer Drehgeschwindigkeit von z.B. 200 m/Sek. und einer Radialgeschwindigkeit von z. B. 100 m/Sek. verlassen kann. Man kann sich vorstellen, daß die Ausströmung in der Form eines Ringes c stattfindet, der um den Schaufelkranz e herumläuft und innerhalb dessen ein stetiger Austausch von Dampf in der Richtung von innen und auswärts stattfindet. Dieser umlaufende Dampfring c wird selbstverständlich der Einwirkung der Fliehkraft' »5 ausgesetzt, was zur Folge hat, daß der Druck innerhalb des Ringes nach außen etwa in der gleichen Weise wie bei einer Schleuderpumpe anwächst. Diese Drucksteigerung wird dadurch verringert, daß die radiale Geschwindigkeitskomponente der Strömung des Dampfes allmählich vermindert wird, je nachdem, wie der Dampf während der Drehung innerhalb des Ringes eine immer größer werdende Querschnittserweiterung erfährt. Es kann angenommen werden, daß der Dampfring c durch die Linien ä und f und durch die den Ausflußschaufelkranz der Turbine darstellende Umgrenzungslinie e angegeben wird. Die Linien / stellen trichterförmige Schirme dar, die um die Drehachse der Turbine herum konzentrisch angeordnet sind. d ist eine gedachte Linie, die einen bestimmten Grad von Geschwindigkeitsverminderung und Querschnittsvergrößerung des den Ausflußschaufelkranz e verlassenden Dampfes angibt.

Infolge der Drehung innerhalb des Dampfringes c wird, wie schon erwähnt, eine Drucksteigerung nach außen gegen die Begrenzungslinie d entstehen. Es sei angenommen, daß im Auslaß α ein Gegendruck von z. B. 0,04 Atm. herrscht. Es kann also innerhalb des Dampfringes c kein höherer Druck herrschen, d. h. der Druck an der Begrenzungslinie d kann diesen Wert nicht übersteigen. Da infolge der Drehung der Dampf während seiner Strömung zwischen e und d einer Drucksteigerung unterworfen wird, wird bei e ein Vakuum gebildet, dessen Druck niedriger als der Druck im Auslaß a, d. h. niedriger als 0,04 Atm., z. B. 0,01 Atm., ist. Da der Druck an den Punkten g außerhalb der Begrenzungsschirme / dem Druck im Hauptteil des Turbinenauslasses ο gleich ist, d. h. 0,04 Atm. beträgt, werden zu beiden Seiten der Schirme / verschiedene Drücke herrschen, und zwar ein niedriger Druck an der Linie 'e entlang und ein höherer Druck außerhalb der Schirme /. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, sind innerhalb des Ringes c keine der Turbine angehörenden stillstehenden Teile vorhanden, die die Bildung des Ringes erschweren könnten. Die Schirme f bilden eine Vorrichtung, um eine ungestörte Bildung des Dampfringes c zu sichern, indem sie verhindern, daß im Turbinengehäuse vorhandener, aber die Drehung nicht mitmachender Dampf auf den umlaufenden Dampf körper störend einwirkt. Dadurch wird ermöglicht, daß die Drehung innerhalb des Dampfringes c sich in wirtschaftlicher und wirksamer Weise entwickelt, wobei die den Ausflußverlust bildende Geschwindigkeit in möglichst hohem Grad dazu ausgenutzt wird, innerhalb des letzten Schaufelringes ein erhöhtes Wärmegefälle oder einen niedrigeren Gegendruck als den, der im übrigen Teil des Turbinenauslasses α herrscht, herbeizuführen. Bei den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen ist die Dampfturbine mit auswärts bogenförmig gekrümmten, an beiden Enden befestigten Schaufeln versehen, die an ihren Enden im wesentlichen radial verlaufen. Wie aus den beiden Abbildungen ersichtlich ist, erstrecken sich die Schirme / von den inneren Enden des Schaufelkranzes e radial auswärts und gestatten hierdurch infolge der Drehung des Dampfes eine Drucksteigerung von innen nach außen.

Das Bestreben, den Ausflußverlust zurückzugewinnen, ist nicht neu, aber die für diesen Zweck bisher bekannten Bauarten gestatten keine ungestörte Drehung des genannten Dampfringes. Es ist vorgeschlagen worden, in den Turbinenauslaß einen Diffusor anzubringen, der in Fächer unterteilt ist, die durch Herabsetzung der Geschwindigkeit des durch sie strömenden Dampfes je ein Vakuum zur Ausnutzung der Ausflußgeschwindigkeit herbeiführen. In diesem Falle werden aber die verschiedenen Trennungswände und Streben des Diffusors die Bildung des rotierenden Dampf ringes verhindern oder erschweren, und außerdem wird der Dampf in die Abteilungen des Diffusors unter sich ändernden Winkeln eintreten, und zwar abhängig von der Belastung der Turbine und dem Vakuum im Turbinenauslaß. Dadurch wird die Wirkung des Diffusors herabgesetzt oder ganz aufgehoben, da es, wie bekannt, von großer Bedeutung ist, daß ein Dampfstrom, dessen Geschwindigkeit in Druck übergeführt werdensoll, in den Diffusortrichter unter einem richtigen Winkel eintritt, weil, wenn der Dampf in einer erheblich schrägen Richtung eintritt, der Strahl einer Wand des Trichtergehäuses folgen wird, wobei keine Drucksteigerung bewirkt wird.

Im Gegensatz hierzu wird die Bauart gemäß der vorliegenden Erfindung unabhängig vo'n den verschiedenen Belastungen oder den iao verschiedenen Vakua im Turbinenauslaß immer eine Drucksteigerung des Dampfes im

umlaufenden Dampfring infolge der Fliehkraft und auch eine Drucksteigerung infolge der Veränderung der radialen Druckkomponente des Dampfstromes durch Querschnittserweiterung verursachen.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Dampfturbine, bei der die Schaufeln to des Ausflußschaufelkranzes in ihrer Längsrichtung eine mehr oder weniger radiale Ausdehnung haben, z. B. auswärts gebogen und an beiden Enden befestigt sind und sich bei der Drehung der Beschaufelung unter der Einwirkung der Fliehkraft in Kettenlinienform einstellen, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Ausflußschaufelkranz sich anschließende Teil des Turbinenauslasses von der Turbine angehörenden Organen frei und derart vom übrigen Teil des Auslasses abgegrenzt ist, daß der Abdampf des Ausflußschaufelkranzes um letzteren einen Drehkörper (Ring) gleichbleibender Querschnittsfläche bildet.
2. 2. Dampfturbine >iach Anspruch i, ge- as kennzeichnet durch innerhalb des Turbinengehäuses angeordnete Schirme, die verhindern, daß innerhalb dieses Gehäuses vorhandener, die Drehung um die Turbinenachse nicht mitmachender Dampf die Bildung des umlaufenden Dampfringes stört oder erschwert.
3. 3. Dampfturbine nach Anspruch 1 mit auswärts gebogenen, an beiden Enden befestigten und an diesen Enden hauptsächlieh radial gerichteten Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Begrenzungswände des Turbinenauslasses, z. B. Schirme, von den beiden inneren Enden des Schaufelkranzes radial auswärts erstrecken, zum Zweck, infolge Umlaufs des

   ' Dampfes eine Steigerung des Dampfdruckes von innen nach außen zu bewirken.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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   Ersäazuags.blajbt

   zur Patentschrift 576 022 Klasse Ho Gruppe 13/01. Yen dem Patentsuoher ist als der Erfinder angegeben wor-Fredrik ljungström, Brevik, Lidingö, Schweden,