DE591453C - Radial beaufschlagte Dampfturbine - Google Patents

Description

In bestimmten Industrien, wie z. B. in der Holzmasseindustrie, in denen ein Bedarf an wechselnden Dampfmengen verschiedenen Drukkes vorliegt, ist es bereits vorgeschlagen worden, zum Antrieb der Anlage zwei Dampfturbinen zu verwenden, von denen die eine mit Kondensation und die andere mit Gegendruck arbeitet, und die erforderlichen Dampfmengen diesen Turbinen zu entnehmen. In bekannten

ίο Anlagen dieser Art sind beide Turbinen unmittelbar mit elektrischen Stromerzeugern in der Weise gekuppelt, daß der Verbrauch im elektrischen Netze durch die Kondensationsturbine geregelt wird. Die Kondensationstur- bine arbeitet hierbei für gewöhnlich mit gleichbleibender Dampf entnahme, die Gegendruckturbine mit regelbarer Dampf entnahme. Eine Anlage dieser bekannten Ausführung ist aber teuer in der Herstellung und arbeitet mit verhältnismäßig großen Verlusten, die als Leckdampf in den Labyrinthdichtungen und Achsdichtungen auftreten. Wenn die Turbinen beispielsweise radial beaufschlagt und gegenläufig sind, weist jede Turbine je zwei Stellen an der Achse und zwischen Läufer und Gehäuse auf, die gegen Leckdampf gedichtet werden müssen. Um diese Nachteile zu beseitigen, ist vorgeschlagen worden, nur eine einzige Turbine, und zwar eine Kondensationsturbine, zu benutzen und sie mit zwei regelbaren Entnahme vorrichtungen zu versehen. In diesem Falle wird die eine Entnahmestelle mit einem Drosselventil ausgerüstet, um einen gleichbleibenden Druck hinter dem Ventile aufrechtzuerhalten, während die andere Entnahmestelle mit Hilfe eines Umführungsventils auf gleichbleibenden Druck geregelt wird. Das Umführungsventil arbeitet dabei in der Weise, daß es beim Ansteigen des Druckes einen Teil des Dampfes in einen äußeren Teil der Beschaufelung der Turbine zurückleitet, der sonst keinen Dampf empfängt. Dieser äußere Teil kann dabei gleichzeitig zur Regelung der Leistung verwendet werden, während das Haupteinlaßventil, wie üblich, durch einen Drehzahlregler geregelt wird.

Auch eine solche Ausführung weist jedoch einen nur geringen, mit abnehmender Dampfentnahme sinkenden Wirkungsgrad auf. Dieser ist durch den im Hinblick auf die inneren Schaufelringe der Turbine geringeren Wärmefall bedingt: ,

Die Erfindung betrifft demgegenüber eine' Turbine, die die Entnahme von wechselnden Dampf mengen zweier verschiedener Drücke zuläßt und dabei eine geringere Menge Leckdampf gibt und billiger herzustellen, ist als zwei Turbinen. Sie sichert ferner in bezug auf die inneren Schaufelringe der Turbine einen guten Wirkungsgrad, da diese Schaufelringe nicht den '· großen Schwankungen des Dampfdruckes ausgesetzt werden, die sonst bei der Verwendung zweier regelbarer Dampfentnahmen, vor allem, wenn die eine innerhalb weiter Grenzen veränderlich ist, unvermeidlich sind.

Die Turbine gemäß vorliegender Erfindung ist im wesentlichen gekennzeichnet durch zwei parallel zueinander angeordnete, radial beaufschlagte Beschaufelungen, die durch ein gemein-

sames, als Zwischenwand wirkendes Turbinenrad voneinander getrennt sind, mit Gegendrücken verschiedener Größe arbeiten und mit voneinander unabhängigen Dampfzuführungen sowie mit besonderen Leitungen zur Ableitung des Entnahme- oder Abdampfes aus der Turbine heraus für Verbrauchszwecke versehen sind. An die eine Beschaufelung kann gegebenenfalls eine äußere Beschaufelung angebaut sein,

ίο die dann zweckmäßig mit Kondensation arbeitet und mit dem Abdampf der betreffenden inneren Beschaufelung gespeist wird, dessen Zuführung zur äußeren Beschaufelung durch ein Ventil geregelt wird. In diesem Falle kann eine Regelung der elektrischen Leistung im Netz derart, daß sie immer dem Bedarfe entspricht, durch die Turbine selbst bewirkt werden, die somit dem ganzen Dampf- und Kraftbedarfe der Anlage Rechnung tragen kann.

In der Zeichnung ist die Turbine in einem Atisführungsbeispiele dargestellt, und zwar ist Abb. ι ein schematischer axialer Schnitt

durch die obere Hälfte der Turbine,

Abb. 2 eine Seitenansicht des Regelungsventils der auf die eine Beschaufelung angebauten äußeren Beschaufelung.

Die Turbinenachsen 1 und 2 tragen je ein Turbinenrad 3 und 4 einer radial beaufschlagten Gegenlauf turbine, deren Beschaufelung mit 5 bezeichnet ist. Dieser Beschaufelung wird Dampf von einer zur Seite des Turbinenrades 3 vorgesehenen Kammer 6 aus zugeführt, an die das

, . Dampfeinlaßrohr 7 angeschlossen ist. Nach Durchströmen der Beschaufelung 5 wird der Dampf in eine Kammer 8 aufgenommen, von welcher ein Auslaßrohr 9 ausgeht. Das Turbinenrad 4 trägt auch auf seiner von der Beschaufelung 5 abgekehrten Seite Schaufeln. Diese wirken mit an der feststehenden Wand 10 angeordneten Schaufeln unter Bildung einer radial beaufschlagten, in nur einer Richtung umlaufenden Beschaufelung 11 zusammen. Die Beschaufelung 11, die also'parallel zur Beschaufelung 5 angeordnet ist, wird durch ein beson-

45' deres Rohr 12 mit Dampf gespeist. Der von der Beschaufelung 11 austretende Abdampf wird durch das Rohr 13 abgeleitet.

An die Gegenlaufbeschaufelung 5 schließt sich eine äußere Beschaufelung 14 an, wobei jedoch das unmittelbare Überströmen des Dampfes von der Beschaufelung 5 zu der Beschaufelung 14 durch eine Dichtung verhindert wird. Die Dampfzufuhr nach der Beschaufelung 14 erfolgt von der Kammer 8 aus und wird durch ein Regelventil in Gestalt eines Drehschiebers 16 (vgl. auch Abb. 2) geregelt. Der Drehschieber 16 ist für gewöhnlich geschlossen, und zwar so lange, als die ganze Dampfmenge, die durch die Beschaufelung 5 geströmt ist, abgeleitet werden muß, wie z. B. für Trockenzwecke, wenn es sich um eine Holzmasseanlage handelt. Wenn dagegen der Druck in der Kammer 8 infolge abnehmenden Verbrauchs an Trockendampf über einen bestimmten Höchstwert steigt, so öffnet sich der Drehschieber 16 mit Hilfe an sich bekannter Mittel und läßt Dampf der Beschaufelung 14 zuströmen, so daß der Druck gleichbleibt . Bei zunehmendem Verbrauch an Trockendampf wirkt der Drehschieber im entgegengesetzten Sinne. Der Drehschieber dient auch als Leistungsregler. Wenn das Haupteinlaßventil durch einen Drehzahlregler bewegt wird, dann hat eine Abnahme der Drehzahl zur Folge, daß das Hauptventil sich mehr öffnet und der Druck in der Kammer 8 steigt. Da das Ventil 16 unter dem Einfluß des Druckes in der Kammer 8 steht, öffnet es sich und gestattet das Einströmen von Dampf in die Beschaufelung 14. .

Die Beschaufelung 11 kann mit Mitteln zur Dampfentnahme von einer inneren Stufe ausgerüstet werden. In der Zeichnung sind zu diesem Zwecke ein Kanal 17 in der Scheibe 10, eine Sammelkammer 18 und eine Entnahmeleitung 19 dargestellt.

Durch den oben beschriebenen Zusammenbau wird, wie bereits erwähnt, im Vergleich mit einer Anlage, die aus zwei Turbinen besteht, eine geringere Menge Leckdampf und billigere Herstellung erzielt. Gegenüber der bekannten Tür- go bine mit zwei Entnahmestellen wird ein höherer Wirkungsgrad in bezug auf den inneren umlaufenden Teil der Turbine erreicht. Dieser Teil (in der dargestellten Ausführungsform die Beschaufelung 5) wird nämlich keinen oder nur unwesentlichen Schwankungen des Dampfdruckes ausgesetzt. Weil der in erster Reihe zu entnehmende Dampf in einer besonderen Beschaufelung 11 so lange Arbeit leistet, bis ein bestimmter Druck (im angenommenen Falle ein Gegendruck) dieses Dampfes erreicht wird, so wird nämlich die Beschaufelung 5 durch die Druckschwankungen der Beschaufelung 11 nicht beeinflußt. Die Gegenlaufbeschaufelung 5 behält deshalb den guten Wirkungsgrad einer Gegenlaufturbine bei, und die Turbine erhält im ganzen einen besseren Wirkungsgrad als die vorbekannten Anlagen. Durch den Aufbau der für Kondensationsbetrieb bestimmten und mit regelbarer Dampfspeisung versehenen Beschaufelung 14 auf die Gegendruckturbine 5 kann die Turbine selbst dem Dampf- und Kraftbedarfe der ganzen Anlage genügen. Es ist zweckmäßig, die Gegendruck- und Entnahmeleitungen mit Drosselventilen zwecks unmittelbarer Umleitung von Hochdruckdampf zu versehen, um auch dem Fall Rechnung zu tragen, bei dem die Belastung auf der elektrischen Seite zufälligerweise auf einen Wert sinkt, der unter dem dem Dampfbedarf entsprechenden Wert liegt.

In einer Holzmasseanlage kann der Entnahmedampf höheren Druckes, also der der Be-

schaufelung 11 entnommene, ζ. B. zum Kochen der Holzmasse, Dampf niedrigeren Druckes für Trockenzwecke benutzt werden. Der erstgenannte Dampf weist dann eine sehr schwankende Verbrauchsziffer auf, während die Verbrauchsziffer des anderen Dampfes ziemlich gleichbleibt. Wenn sich z.B. die normalen Verbrauchsziffern des Kochdampfes und des Trockendampfes wie ι zu 2 verhalten, so ergibt

ίο sich, daß die seitliche Turbine ii nur eine kleine Dampfmenge zu haben braucht. Die Gegenlaufturbine kann also in diesem Falle im wesentlichen von serienmäßiger Ausführung sein, deren eine Dampfverteilungskammer lediglich abge-

ändert ist. ■

Ein Vorteil der Turbine besteht auch darin, daß die eine Labyrinthdichtung, die in einer gewöhnlichen Gegenlaufturbine mit radialer Beschaufelung von Hochdruckdampf durchströmt wird, erfindungsgemäß nur von Kochdampf durchströmt wird (Dichtung 20). Der Dampfverlust bei diesem viel niedrigeren Druck ist naturgemäß wesentlich geringer.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Radialbeaufschlagte Dampfturbine für die Entnahme von wechselnden Dampfmengen zweier verschiedener Drucke, gekennzeichnet durch zwei parallel zueinander angeordnete, radial beaufschlagte Beschaufelungen, die durch ein gemeinsames, als Zwischenwand wirkendes Turbinenrad voneinander getrennt sind, mit Gegendrücken verschiedener Größe arbeiten und mit voneinander unabhängigen Dampfzuführungen sowie mit besonderen Leitungen zur Ableitung des Entnahme- oder Abdampfes aus der Turbine heraus für Verbrauchszwecke versehen sind.
2. 2. Dampfturbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Beschauielung gegenläufig und die andere für nur eine Umlaufrichtung angeordnet ist, wobei auf die Gegenlaufbeschaufelung eine mit Kondensation arbeitende Beschaufelung unter Zwischenschaltung einer Dichtung oder ähnlicher gegen unmittelbares Dampfüberströmen schützenden Mittel angebaut ist, die über ein Regelventil ihren Antriebsdampf von dem Dampf austritt der züge- hörigen Gegenlaufbeschaufelung empfängt.
3. 3. Dampfturbine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil durch den Gegendruck der Gegenlaufturbine gesteuert wird, so daß es sich öffnet, sobald die Höhe dieses Druckes einen bestimmten Betrag übersteigt.
4. 4. Dampfturbine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die für nur eine Umlaufrichtung gebaute Beschaufelung zur Entnahme von Zwischendampf eingerichtet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen