DE631644C

DE631644C - Steam or gas turbine plant

Info

Publication number: DE631644C
Application number: DEA73109D
Authority: DE
Inventors: Fritz Wettstein
Original assignee: SPONTAN AB
Current assignee: SPONTAN AB
Priority date: 1934-05-04
Filing date: 1934-05-04
Publication date: 1936-06-29

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Dampf- oder Gasturbinenanlagen, bestehend aus einem axial beaufschlagten Teil und einem daran anschließenden radial beaufschlagten Turbinenlaufschaufelkranz, dessen Schaufeln aus an ihren Enden in ringförmigen, gegenseitig abgestützten Schaufelträgern festgehaltenen, nach Art einer zentrifugalen Kettenlinie geformten Blechen bestehen. Diese Bauart hat zu einer ganz neuartigen Entwicklung im Turbinenbau geführt, und die vorliegende Erfindung geht nun darauf aus, auf diesem Wege weiter zu schreiten. Bei dem bisherigen Stande der Entwicklung dieser Turbinen ist es zwar gelungen, durch die nach zentrifugalen Kettenlinien geformten Blechstreifen und ihre: Befestigung an getrennten ringförmigen Schaufeltragringen eine bedeutend leichtere Schaufelbauart zu erzielen, die es erlaubt, mit entsprechend größeren Umfangsgeschwindigkeiten und Austrittsflächen zu arbeiten, aber die auf diesem Gebiet bekannten Arten wurden in der Weise ausgebildet, daß die Schaufeltragringe ihrerseits durch ein Fachwerk miteinander verbunden sind. Das war notwendig, weil es im Entwicklungsgange bisher noch nicht gelungen war, wenigstens auf einer Seite einen frei schwebenden Schaufelträgerring zu vermeiden. Der Fachwerkträger, welcher die Schaufelträger miteinander verbindet, wirkt aber einer Steigerung der Umfangsgeschwindigkeit entgegen, Darum ist es Zweck der vorliegenden Erfindung, auch diesen Fachwerkträger auszuschalten.The present invention relates to steam or gas turbine plants consisting of from an axially acted upon part and an adjoining part acted radially Turbine rotor blade ring, the blades of which are made of at their ends in annular, mutually supported blade carriers held, shaped in the manner of a centrifugal chain line sheets exist. This type of construction has led to an entirely new development in turbine construction and the present invention is now directed to it off to continue on this path. At the current level of development These turbines succeeded in being shaped according to centrifugal chain lines Sheet metal strips and their: attachment to separate annular blade support rings to achieve a significantly lighter blade design that allows it to be used accordingly larger peripheral speeds and exit surfaces to work, but those on This area known types were formed in such a way that the blade support rings in turn are connected to each other by a framework. That was necessary because it was still under development had failed, at least on one side a free-floating blade carrier ring to avoid. The truss, which connects the shovel girders, but counteracts an increase in the peripheral speed, which is why it is the purpose of the present invention, too to switch off this truss.

Bekanntlich hatte bisher immer, insbesondere bei mehrstufigen Turbinen, der eine Schaufelträger die Form eines schwebenden, durch das Fachwerk gehaltenen Tragringes. Dieser Fachwerkträger, welcher zwischen den beiden Schaufeltragringen angeordnet war, hatte die Aufgabe, die beiden Schaufelringe auseinanderzuhalten, weil bei dem Umlauf der in den Ringen eingespannten Schaufeln Zugkräfte entstehen, welche auf eine Annäherung der beiden Schaufelträger hinwirken. Diese Fachwerkträger zu beseitigen, ist durch die vorliegende Erfindung beabsichtigt. Es wird dadurch zum ersten Male möglich, die volle Festigkeit der Scheiben auszunutzen und einen wesentlich erhöhten Turbinendurchmesser zu erreichen.It is well known that up to now, especially in the case of multi-stage turbines, the one Blade carrier in the form of a floating support ring held by the framework. This truss, which is arranged between the two blade support rings was, had the task of keeping the two blades apart, because with the Circulation of the blades clamped in the rings tensile forces arise, which on work towards bringing the two blade carriers closer together. Eliminate these trusses, is intended by the present invention. This makes it possible for the first time to have the full strength of the discs and to achieve a significantly increased turbine diameter.

Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die in den Schaufeln oder in deren beiden ringförmigen Trägern auftretenden Fliehkräfte als auch der von den Bogenschaufeln auf die Schaufelträger ausgeübte Axialdruck unmittelbar von mit den Schaufelringen verbundenen, im wesentlichen radial verlaufenden Bauteilen (z. B. Scheiben) aufgenommen werden, von denen wenigstens einer dicht am Schaufelfuß anschließende Einlaßöffnungen für das Treibmittel aufweist. Diese Bauweise gestattet, be-The invention is essentially characterized in that both those in the blades or centrifugal forces occurring in their two ring-shaped carriers as well as that from the curved blades to the blade carriers Axial pressure exerted directly by essentially radial components connected to the blade rings (z. B. disks) are added, of which at least one close to the blade root has subsequent inlet openings for the propellant. This construction allows

") Von dem Patentsucher' ist als der Erfinder angegeben worden:") The patent seeker stated as the inventor:

Fritz Wettstein in Lidingö, Schweden.Fritz Wettstein in Lidingö, Sweden.

deutend größere Fliehkräfte aufzunehmen, d. h. sowohl die Schaufeltragringe wie die Schaufeln selbst können für größere Um¹-"; fangsgeschwindigkeiten gebaut werden, ·|δν; daß bei gegebener Drehzahl eine entsprechend^ größere Leistung je Turbinenauslaß erzielt werden kann.to absorb significantly larger centrifugal forces, ie both the blade ^{support rings and the blades themselves can be built for greater Um 1} - ";

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung an ίο Hand der dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigtFurther features and advantages of the invention emerge from the description ίο Hand of the illustrated embodiments. It shows

Abb. ι einen Längsschnitt durch eine Axialturbine, deren letzter Lauf schauf elkranz und Auslaß entsprechend der Erfindung aus- »5 geformt sind.Fig. Ι a longitudinal section through an axial turbine, the last run of the blade ring and outlet according to the invention from- »5 are shaped.

Abb. 2 stellt einen Querschnitt durch das Austrittsgehäuse der gleichen Turbine dar, wobei jedoch ein Teil des Auslasses in Ansicht gezeigt ist.Fig. 2 shows a cross section through the outlet casing of the same turbine, however, part of the outlet is shown in elevation.

Abb. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie 3-3 den Abb. 1.Fig. 3 is a cross-section taken along line 3-3 of Fig. 1.

Abb. 4 stellt einen Teil der Beschaufelung sowie der tragenden Streben der Turbine gemäß Abb. ι dar.Fig. 4 shows part of the blading and the supporting struts of the turbine according to Fig. Ι dar.

Abb. 5 ist ein Teil eines Längsschnittes durch eine Turbine, welche die Anwendung der Erfindung in Verbindung mit einer radial und axial beaufschlagten Turbine zeigt.Fig. 5 is part of a longitudinal section through a turbine showing the application shows the invention in connection with a radially and axially loaded turbine.

Abb. 6 stellt die Seitenansicht einer Turbine dar.Fig. 6 shows the side view of a turbine.

Abb. J ist ein Längsschnitt "durch eine zweiflutige axial beaufschlagte Turbine mit gemeinsamem Austrittslauf schauf elkranz gemäß der Erfindung.Fig. J is a longitudinal section "through a double-flow, axially acted upon turbine with a common outlet run shovel ring according to the invention.

Abb. 8 zeigt einen Querschnitt nach der Linie 8-8 der Abb.7.Fig. 8 shows a cross section along the line 8-8 of Fig.7.

Abb. 9 ist ein Querschnitt nach der Linie 9-9 der Abb. 11 durch einen Teil eines Schaufelkranzes gemäß vorliegender Erfindung. Figure 9 is a cross-section taken on line 9-9 of Figure 11 through part of a Blade ring according to the present invention.

Abb. 10 zeigt eine Variante der Abb·. 9 als weiteres Ausführungsbeispiel.Fig. 10 shows a variant of Fig. 9 as a further embodiment.

Abb. 11 ist ein Längsschnitt nach Linie 11-11 der Abb. 9 und 10.Fig. 11 is a longitudinal section along the line 11-11 of Figs. 9 and 10.

Abb. 12 ist ein Querschnitt nach der Linie 12-12 der Abb. 13.Figure 12 is a cross-section on line 12-12 of Figure 13.

Abb. 13 ist ein Längsschnitt nach der Linie 13-13 der Abb. 12.Fig. 13 is a longitudinal section on the line 13-13 of Fig. 12.

Abb. 14 ist eine Ansicht eines Teiles eines Schaufeltragringes.Figure 14 is a view of a portion of a vane support ring.

Abb. 15 zeigt einen Querschnitt nach der Linie 15-15 der Abb. 14,Fig. 15 shows a cross section along the line 15-15 of Fig. 14,

Abb. 16 zeigt einen Querschnitt durch eine Schaufelbefestigung.Fig. 16 shows a cross section through a Blade attachment.

Die in den Abb. 1, 2 und 3 gezeigte Ausführungsform zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer im wesentlichen axial beaufschlagten Turbine. Die Abbildungen dürften ohne weiteres verständlich sein, soweit sie sich auf die bei bekannten Turbinen gebräuchlichen Bauteile beschränken, und es dürfte deshalb genügen, im folgenden nur die gemäß vorliegender Erfindung neuen Bauteile «der Turbine zu' beschreiben. Der Dampf tritt ;.: Sgrch Einlaß 8 in die Turbine ein und beaufschlagt ein Geschwindigkeitsrad 9 und daraufThe embodiment shown in Figs. 1, 2 and 3 shows the application of the invention with an essentially axially loaded turbine. The illustrations should be readily understandable as far as they relate to the known turbines Common components, and it should therefore suffice in the following only the according to the present invention to describe new components "of the turbine". The steam comes out ;.: Sgrch inlet 8 into the turbine and pressurized a speed wheel 9 and on it

größere Anzahl von axial durchströmten Stufen 10. 11 stellen Kanäle zuf Anzapfung von Dampf zwecks Speisewasservorwärmung dar. Nach dem letzten axial beaufschlagten Lauf schauf elkranz 12 ist ein Leitschaufelkranz 13 vorgesehen. Von diesem - Leitschaufelkranz 13 strömt der Dampf gemäß den Pfeilen 14 durch einen Kranz von Streben oder Speichen 15 und darauf in radialer Richtung durch den letzten Laufschaufelkranz, der aus den Bogen- oder Blechschaufeln 16 besteht, und weiter durch den Diffusorleitschaufelkranz 17 in den Auslaß 18.larger number of axially flowed through stages 10. 11 provide channels for tapping of steam for the purpose of preheating the feed water. After the last, axially applied Running blade ring 12, a guide vane ring 13 is provided. From this - guide vane ring 13 the steam flows according to the arrows 14 through a ring of struts or spokes 15 and then in the radial direction through the last rotor blade ring, which consists of the arched or sheet metal blades 16, and further through the diffuser vane ring 17 into outlet 18.

Die im Ausführungsbeispiel gewölbten Bogenschaufeln 16, deren Form aus Abb. 1 und 3 ersichtlich ist, sind vorzugsweise aus verhältnismäßig dünnem Blech aus rostfreiem Stahl hergestellt und sind an ihren Enden in Schaufelträgringen 19 und 20 befestigt. Der Schaufeltragring 20 wird von der Scheibe 21 getragen, mit welcher er aus einem Stück hergestellt ist. Der Schaufeltragring 19 andererseits wird durch die Streben oder Speichen 15 getragen, die, wie aus Abb. 3 ersichtlich, einen Kranz bilden,, durch welchen der Dampf dem letzten Laufschaufelkranz zuströmt. Die Streben 15 werden ihrerseits von einer Scheibe 22 getragen. Schaufeltragring 19, Streben 15 und Scheibe 22 sind vorzugsweise aus einem Stück hergestellt. Die Lauf scheiben 21 und 22 sind durch einen Ring oder Trommel 23 fest miteinander verbunden. The curved blades 16, which are curved in the exemplary embodiment and whose shape is shown in FIG. 1 and 3 as can be seen, are preferably made of relatively thin sheet of stainless steel Made of steel and are attached at their ends in blade support rings 19 and 20. The blade support ring 20 is carried by the disk 21, with which it is made is made in one piece. The blade support ring 19, on the other hand, is supported by the struts or spokes 15 carried, which, as can be seen from Fig. 3, form a wreath, through which the steam flows towards the last rotor blade ring. The struts 15 become in turn carried by a disk 22. Blade support ring 19, struts 15 and disc 22 are preferably made in one piece. The running discs 21 and 22 are firmly connected to one another by a ring or drum 23.

Bei den nach den früheren Angaben der Erfinderin bekannten Ausführungen der Bogenschaufeln werden dieselben im wesentlichen von selbsttragenden Schaufelbefestigungsringen getragen. Die Beanspruchung solcher selbsttragenden, umlaufenden Ringe nimmt bekanntlich proportional mit dem Quadrat der Umlaufgeschwindigkeit zu. Die Vergrößerung dieser Ringe über einen bestimmten Durchmesser ist deshalb nicht möglich, und dadurch ist die Größe und Austritts- 110 ' fläche des letzten Laufschaufelkranzes begrenzt. Die verhältnismäßig enge Begrenzung des Durchmessers des Schaufeltragringes erschwert ferner die Einführung des Dampfes aus dem letzten Lauf schauf elkranz einer vorgeschalteten axial beaufschlagten Turbine. Diese Nachteile werden dadurch vermieden, daß· die Schaufeltragringe im wesentlichen von radial oder nahezu radial verlaufenden Bauteilen getragen werden, und zwar wird im vorliegenden Fall der Schaufeltragring von einer Scheibe 21 und der Schaufel-In the case of the versions known from the inventor's earlier statements Bow blades become the same essentially from self-supporting blade mounting rings carried. The stress of such self-supporting, circumferential rings is known to increase proportionally with the square of the rotational speed. the Enlargement of these rings over a certain diameter is therefore not possible, and this limits the size and exit area 110 'of the final blade ring. The relatively narrow limitation of the diameter of the blade support ring makes it difficult Furthermore, the introduction of the steam from the last rotor shovel ring an upstream one axially loaded turbine. These disadvantages are avoided by the fact that the blade support rings essentially are carried by radially or almost radially extending components, namely is in the present case, the blade support ring from a disk 21 and the blade

tragring 19 von einem Kranz, bestehend aus den Streben 15 und der Scheibe 22, getragen. Da sich die die Schaufelbefestigungsringe tragenden Bauteile bei der Umdrehung zufolge der Fliehkraft ausdehnen, werden sich auch die Tragringe selbst um einen entsprechenden Betrag ausdehnen, wodurch sie im wesentlichen der gleichen Spannung ausgesetzt werden, die in den tragenden, radialsupport ring 19 by a wreath, consisting of the struts 15 and the disc 22, carried. Since the components carrying the blade fastening rings result in the rotation The centrifugal force will expand, the support rings themselves will be around a corresponding Expand amount, thereby subjecting them to substantially the same stress as that in the load-bearing, radial

ίο verlaufenden Bauteilen herrscht. Die Spannungen in den Schaufelbefestigungsringen können daher niedriger gehalten werden als bei selbsttragenden Ringen, und andererseits ist es möglich, auf diese Weise Schaufeltragringe von bedeutend größerem Durchmesser vorzusehen als bisher. Da ferner die Bogenschaufeln 16 aus verhältnismäßig dünnem Blech hergestellt sind, also im Vergleich zu gebräuchlichen Turbinenschaufeln leicht sind, können die Schaufeltragringe mit einem Durchmesser ausgeführt werden, der ebenso groß ist wie der Außendurchmesser des letzten Laufschaufelkranzes von normalen axial beaufschlagten Turbinen größter Leistung. Die leichte Bauart des radialen Laufschaufelrades ermöglicht somit den heute üblichen Grenzturbinen axialer Bauart, ein weiteres Niederdrucklaufrad nachzuschalten, das mit beträchtlich höherer Umfangsgeschwindigkeit arbeitet, als dies bei den bisherigen Austrittsschaufelkränzen möglich war, und das ferner die Anordnung einer größeren Austrittsfläche ermöglicht. Zufolge der hohen Umfangsgeschwindigkeit des letzten Schaufelkranzes kann in demselben ein verhältnismäßig großes Wärmegefälle verarbeitet werden, so daß das zweitletzte Laufrad mit bedeutend höherem Druck und entsprechend kleinerer Dampfmenge arbeitet. Durch' Nachschalten eines Schaufelkranzes kann deshalb z. B. die Grenzleistung bei gegebener Drehzahl auf das Drei- bis Vierfache des bis daher erreichbaren Wertes erhöht werden. Das große, im letzten Laufrad verarbeitete Wärmegefälle bietet den weiteren Vorteil, daß die Dampffeuchtigkeit erst bei der Ausdehnung im letzten Laufschaufelkranz hohe Werte erreicht, so daß die Gefahr der Schaufelerosion entsprechend gemindert wird.ίο running components prevails. The stresses in the blade fastening rings can therefore be kept lower than in the case of self-supporting rings, and on the other hand it is possible in this way to provide blade support rings of significantly larger diameter than before. Furthermore, since the curved blades 16 are made of relatively thin sheet metal, so they are light compared to conventional turbine blades, the blade support rings can be designed with a diameter that is as large as the outer diameter of the last rotor blade ring of normal axially loaded turbines of the highest power. The light design of the radial impeller thus enables the nowadays usual limit turbines of the axial design to be followed by a further low-pressure impeller which operates at a considerably higher circumferential speed than was possible with the previous outlet blade rings and which also enables a larger outlet surface to be arranged. As a result of the high circumferential speed of the last blade ring, a relatively large heat gradient can be processed in the same, so that the penultimate impeller works with significantly higher pressure and a correspondingly smaller amount of steam. By 'following a blade ring can therefore z. B. the limit power at a given speed can be increased to three to four times the value that can be achieved up to now. The large heat gradient processed in the last impeller offers the further advantage that the steam moisture only reaches high values when it expands in the last blade ring, so that the risk of blade erosion is correspondingly reduced.

Wie aus Abb. 1 hervorgeht, sind die tragenden Streben 15 und der äußere Teil der Scheibe 21 so gegen die radiale Richtung geneigt oder in der Form von zentrifugalen Kettenlinien gebaut, daß bei der Umdrehung trotz der von den Bogenschaufeln hervorgerufenen axialen Belastung keine Biegungs-, sondern nur reine Zugbeanspruchungen in diesen Bauteilen auftreten.As can be seen from Fig. 1, the supporting struts 15 and the outer part of the Disc 21 so inclined against the radial direction or in the form of centrifugal Chain lines built that at the turn in spite of those evoked by the bow blades axial load no bending, but only pure tensile loads in these components occur.

Die Streben 15 sind vorzugsweise mit zu-, nehmendem Radius verjüngt und mit einem Querschnitt ausgeführt, der dem durchströmenden Treibmittel den geringstmöglichen Widerstand bietet, wie dies z. B. aus Abb. 4 hervorgeht. Diese Abbildung stellt eine bevorzugte Ausführungsform für die Laufschaufeln 12 des letzten axial beaufschlagten Laufsehaufelkranzes sowie der Leitschaufeln 13 und Streben 15 dar. Wie aus den in Abb. 4 eingezeichneten Geschwindigkeitsdreiecken hervorgeht, verläßt der Dampf die Laufschaufeln 12 mit der relativen Austrittsgeschwindigkeit W₂. Durch Zusammensetzen der relativen Austrittsge'schwindigkeit w₂ mit der Umlaufgeschwindigkeit u des Laufrades 12 ergibt sich die absolute Austrittsgeschwmdigkeit C₂. Diese Geschwindigkeit wird in den Laufschaufeln 13 vorzugsweise ohne Entspannung zur Eintrittsgeschwindigkeit C₁ in den ebenfalls mit der Umfangsgeschwindigkeit u umlaufenden Kranz von Streben 15 umgelenkt. Durch Zusammensetzen der Eintrittsgeschwindigkeit C₁ mit der Umlaufgeschwindigkeit u ergibt sich die relative Eintrittsgeschwindigkeit W₁. Die Leitschaufeln 13 sind vorzugsweise so gebaut, daß die relative Eintrittsgeschwindigkeit W_x in den umlaufenden Strebekranz 15 in axialer Richtung erfolgt. Hierbei können die Leitsehaufeln 13 in ihrer Längsrichtung in bekannter Weise so verdreht sein, daß sich unabhängig von der veränderlichen Umfangsgeschwindigkeit der Streben 15 mit veränderlichem Radius über die ganze Länge der Streben der gleiche Eintrittswinkel des Treibmittels ergibt, so daß möglichst stoßfreier Eintritt in die Streben erreicht wird. Falls gewünscht, können die Streben 15 natürlich auch mit einem bestimmten Winkel gegen die axiale Richtung ausgeführt werden. Aus baulichen Gründen ist jedoch die Ausführung mit einem 10c in axialer Richtung verlaufenden Querschnitt der Streben, wie in Abb. 4 gezeigt, vorzuziehen. The struts 15 are preferably tapered with increasing radius and designed with a cross section that offers the lowest possible resistance to the propellant flowing through, as z. B. from Fig. 4 emerges. This figure shows a preferred embodiment for the blades 12 of the last axially loaded blade ring and the guide blades 13 and struts 15. As can be seen from the speed triangles shown in Fig. 4, the steam leaves the blades 12 at the relative exit speed W ₂ . By combining the relative exit speed w ₂ with the rotational speed u of the impeller 12, the absolute exit speed C ₂ results. This speed is deflected in the rotor blades 13, preferably without relaxation, to the entry speed C ₁ in the ring of struts 15 which also revolves at the circumferential speed u. Combining the entry speed C ₁ with the circumferential speed u results in the relative entry speed W ₁ . The guide vanes 13 are preferably constructed in such a way that the relative entry speed W _x into the rotating brace 15 takes place in the axial direction. The guide vanes 13 can be twisted in their longitudinal direction in a known manner so that the same entry angle of the propellant results over the entire length of the struts regardless of the variable peripheral speed of the struts 15 with a variable radius, so that the entry into the struts is as smooth as possible will. If desired, the struts 15 can of course also be designed with a certain angle against the axial direction. For structural reasons, however, the design with a cross section of the struts running in the axial direction, as shown in FIG. 4, is to be preferred.

Das aus den Bogenschaufeln 16 austretende Treibmittel wird zwischen den als ringförmiger Diffusor ausgebildeten Gehäusewandungen 24 und 25 geführt. Die in den Gehäusewänden 24 und 25 befestigten Leit-'' schaufeln 17 sind vorzugsweise so ausgebildet, daß sie ebenfalls als Diffusor für das no austretende Treibmittel wirken. Dadurch wird bei abnehmender Geschwindigkeit eine Verdichtung des austretenden Treibmittels und damit eine Herabsetzung des Äuslaßverlustes erzielt. Der Leitschaufelkranz 17 ergibt den weiteren Vorteil, daß bei Leerlauf der Turbine das die Laufschaufeln 16 umgebende Treibmittel im wesentlichen einen mit den Schaufeln 16 umlaufenden Ring bildet, wodurch Kreisströme vermieden werden, so daß die Leerlaufafbeit auf ein Mindestmaß, herabgesetzt wird und so daß insbeson-The propellant emerging from the curved blades 16 is guided between the housing walls 24 and 25, which are designed as an annular diffuser. The fixed in the housing walls 24 and 25 guiding '' blades 17 are preferably formed so that they also act as a diffuser for the no exiting propellant. As a result, with decreasing speed, a compression of the leaking propellant and thus a reduction in the outlet loss is achieved. The guide vane ring 17 has the further advantage that when the turbine is idling, the propellant surrounding the rotor blades 16 essentially forms a ring encircling the blades 16, whereby circular currents are avoided, so that the idling work is reduced to a minimum and so that in particular

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dere bei Vakuumlöschung die Laufschaufeln 16 von den sonst auftretenden gefährlichen Wirbelströmen geschützt sind.which in the case of vacuum quenching, the rotor blades 16 from the dangerous ones that otherwise occur Eddy currents are protected.

Der Auslaß iS der Turbine ist vorzugsweise in der Form eines Spiralgehäuse^ 26 ausgebildet, wodurch die Strömungsverluste zwischen dem letzten Laufrad und dem Kondensator auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden und wodurch sich ebenfalls eine Diffusorwirkung und damit eine Herabsetzung der Auslaßverluste erreichen läßt. Das Spiralgehäuse 26 ist vorzugsweise aus verhältnismäßig dünnem Blech hergestellt. Um trotzdem ein starres Turbinengehäuse zu erhalten, sind die den Austritt bildenden Diffusorgehäusewände 24 und 25 durch einen Kranz von Streben 27 miteinander verbunden. Wie aus Abb. 2 hervorgeht, sind die Streben 27 vorzugsweise in der Form eines ringförmigen Fachwerkverbandes ausgeführt, wodurch große Festigkeit sowie die erforderliche Starrheit des Turbinengehäuses erzielt wird. Pfeil 79 gibt die Drehrichtung der Laufschaufeln 16 an. Die Strömungsrichtung des Treibmittels durch die Laufschaufeln 16, die Diffusorleitschaufeln 17 und das Spiralgehäuse 18 ist durch den Pfeil 28 in Abb. 3 angedeutet. Eine weitere Ausführungsform des Spiralgehäuses ist in Abb. 6 dargestellt. Die Turbine 29 ist in diesem Falle mit zwei seitlich angeordneten Kondensatoren 30 und 31 versehen, wobei das Spiralgehäuse entsprechend in zwei Teile 32 und 33 unterteilt ist.The outlet iS of the turbine is preferably in the form of a volute ^ 26 formed, reducing the flow losses between the last impeller and the condenser be reduced to a minimum and thereby also a diffuser effect and thus a reduction the outlet losses can be achieved. The volute casing 26 is preferably made of made of relatively thin sheet metal. In order to still have a rigid turbine housing are obtained, the diffuser housing walls 24 and 25 forming the outlet are through a Wreath of struts 27 connected to one another. As can be seen from Fig. 2, the struts 27 are preferably in the form of a ring-shaped truss association, creating great strength as well as the required Rigidity of the turbine housing is achieved. Arrow 79 indicates the direction of rotation of the rotor blades 16. The direction of flow of the propellant through the blades 16, the diffuser vanes 17 and the volute 18 is indicated by the arrow 28 in FIG. 3. Another embodiment of the volute is shown in Fig. 6. The turbine 29 is in this case with two laterally arranged capacitors 30 and 31 are provided, the volute casing accordingly is divided into two parts 32 and 33.

• 35 Wie in Abb. 5 beispielsweise gezeigt, kann das Laufrad vorteilhaft auch als letztes Laufrad für radial beaufschlagte Turbinen oder für radial und axial beaufschlagte Turbinen verwendet werden.. Bei der Ausführungsform nach Abb. 5 durchströmt das Treibmittel zuerst eine radial beaufschlagte Turbine; bestehend aus den Laufschaufelkränzen 34 und den Leitschaufelkränzen 35, darauf zwei Stufen einer axial beaufschlagten Turbine, bestehend aus den Leitschaufeln 36 und den Laufschaufeln 37. Von hier gelangt das Treibmittel durch die Niederdruckstufe, nämlich durch die Leitschaufeln 38, die Streben 39 und die Bogenschaufeln 40, in das Auslaßgehäuse, das in der Abbildung einfachheitshalber weggelassen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Turbinendrehkörper nur auf der rechten Seite, also fliegend, gelagert. Es ist ohne weiteres verständlich, daß die axial beaufschlagten Stufen, bestehend aus Leitschaufeini 36 und Laufschaufeln 37, auch weggelassen werden können. In diesem Falle arbeitet das Niederdrucklaufrad unmittelbar zusammen mit einer reinen radial beaufschlagten Turbine. Es ist ferner offenbar, daß das Niederdrucklaufrad auf viele andere Weisen mit bekannten Turbinenbauarten verbunden werden kann, z. B. mit radialen Gegenlaufturbinen usw.• 35 As shown in Fig. 5, for example, the impeller can advantageously also be used as the last impeller for radially loaded turbines or for radially and axially loaded turbines can be used .. In the embodiment according to Fig. 5, the propellant flows through first a radially loaded turbine; consisting of the rotor blade rings 34 and the guide vane rings 35, thereon two Stages of an axially loaded turbine, consisting of the guide vanes 36 and the Rotor blades 37. From here the propellant passes through the low-pressure stage, namely through the guide vanes 38, the struts 39 and the bow vanes 40, into the outlet housing, which is omitted in the illustration for the sake of simplicity. In this embodiment the turbine rotating body is only supported on the right-hand side, i.e. overhung. It is understandable that the axially loaded stages, consisting of Leitschaufeini 36 and rotor blades 37, too can be omitted. In this case the low pressure impeller works immediately together with a purely radially loaded turbine. It is also evident that the low pressure impeller is connected to known types of turbines in many other ways can be, e.g. B. with radial counter-rotating turbines etc.

Als weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Abb. 7 und 8 die Anwendung der Erfindung bei einer doppelflutigen Niederdruckturbine mit gemeinsamem Auslaß dargestellt. Das Treibmittel strömt hier zuerst in entgegengesetzter Richtung durch die zwei axial beaufschlagten Schaufelungen 41 und 42 und darauf gemeinsam durch die Bogenschaufeln 43 in das Auslaßgehäuse 44. Die Bogenschaufeln 43 sind in den Ringen: 45 und 46 befestigt. Im Gegensatz zu den früher gezeigten Ausführungsbeispielen werden hier beide Schaufeltragringe 45 und 46 von Streben 47 und 48 getragen, die ihrerseits von Scheiben 49 und 50 gehalten werden. Diese Scheiben sind zusammen mit den Laufrädern der axial Beaufschlagten Stufen auf die Turbinenwelle 51 aufgesetzt. Die Diffusorschaufeln sind im vorliegenden Falle durch den Trennungsring 54 in zwei Diffusorschaufelkränze 52 und 53 unterteilt. Dies bietet unter anderem den Vorteil, daß das von den Bogenschaufeln 43 an deren äußerster Spitze abgeschleuderte Kondenswasser nicht die Diffusorschaufeln, sondern den verhältnismäßig starken Ring 54 trifft. Dadurch, daß die go Diffusorleitschaufeln 52 und 53 in axialer Richtung geneigt sind, soll verhindert werden, daß das sich an diesen Schaufeln niederschlagende Kondensat auf die Bogenschaufeln 43 hinuntertropft. Wie aus Abb. 8 ersichtlich, ist das Auslaßgehäuse 44 in diesem Falle nicht als Spiralgehäuse, sondern symmetrisch ausgebildet. Die Diffusorschaufeln 52 und 53 sind deshalb, wie .ebenfalls aus Abb. 8 ersichtlich, vorzugsweise so geformt, daß das Treibmittel dieselben in radialer Richtung verläßt.As a further embodiment, FIGS. 7 and 8 show the application of the invention shown in a double-flow low-pressure turbine with a common outlet. That Propellant flows here first axially in the opposite direction through the two acted upon blades 41 and 42 and then together by the curved blades 43 into the outlet housing 44. The curved blades 43 are fixed in the rings: 45 and 46. In contrast to the ones shown earlier Embodiments here both blade support rings 45 and 46 are supported by struts 47 and 48, which in turn are supported by Discs 49 and 50 are held. These discs are together with the impellers of the axially acted upon stages placed on the turbine shaft 51. The diffuser blades are in the present case by the separation ring 54 in two diffuser blade rings 52 and 53 divided. Among other things, this has the advantage that the arch blades 43 condensation water thrown off at the outermost tip does not affect the diffuser blades, but the relatively strong ring 54 hits. Because the go Diffuser vanes 52 and 53 are inclined in the axial direction, should be prevented that the condensate precipitating on these blades on the arched blades 43 drips down. As can be seen from Fig. 8, the outlet housing 44 is in this The trap is not designed as a spiral casing, but rather symmetrically. The diffuser blades 52 and 53 are therefore, as can also be seen in Fig. 8, preferably shaped in such a way that that the propellant leaves the same in the radial direction.

Die zusammengehörigen "Abb. 9, 10 und 11 zeigen in vergrößertem Maßstab eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Der die Schaufeln tragende Ring 55 hat in der Ausführung der Abb. 9 die Form eines Vieleckes, dessen Seitenzahl der Zahl der Bogenschaufeln entspricht. Hierdurch ist es möglich, die Füße der Bogenschaufeln sowie die Schaufelbefestigung geradlinig auszuführen. Die Schaufeln sind an ihrem Fuße mit einer Verdickung versehen, welche in die geraden, schräg auf dem Umfang des Tragringes 55 vorgesehenen schwalbenschwanzförmigen Nu- xig ten eingesetzt werden! können. Der Schaufeltragring 55 wird dabei, wie früher beschrieben, von Streben 56 und Scheibe 57 getragen. Zufolge der großen, bei der Umdrehung auftretenden Fliehkräfte verursachen die Schaufein eine Biegungsbeanspruchung im Schaufeltragring 55, wobei zwischen je zwei Stre-The related "Fig. 9, 10 and 11 show, on an enlarged scale, a further embodiment of the invention. The who Ring 55 carrying the blades has the shape of a polygon in the embodiment of Fig. 9, whose number of sides corresponds to the number of arch blades. This makes it possible to use the Make the feet of the arch blades and the blade attachment straight. the Shovels are provided with a thickening at their foot, which in the straight, dovetail-shaped grooves provided obliquely on the circumference of the support ring 55 can be used! can. The blade support ring 55 is, as described earlier, supported by struts 56 and disk 57. As a result of the large ones occurring during the rotation Centrifugal forces cause the blades to bend in the blade support ring 55, whereby between every two

ben 56 eine Ausbiegung des als Tragbalken wirkenden Ringes 55 entsteht. Um diese Biegungsbeanspruchung in zulässigen Grenzen zu halten, ist es im einigen Fällen nötig, eine große Anzahl von Streben 56 vorzusehen. In solchen Fällen kann es, wie in Abb. 10 gezeigt, vorteilhaft sein, Streben 58 vorzusehen, die nach außen hin in zwei oder mehr Zweige 59 und 60 unterteilt sind. Der Pfeil 61 in Abb. 10 stellt den Weg des Treibmittels relativ zu dem umlaufenden Schaufelrad dar.ben 56 a bend of the ring 55 acting as a supporting beam occurs. About this bending stress In some cases it is necessary to keep a large number of struts 56 to be provided. In such cases, as shown in Fig. 10, It may be advantageous to provide struts 58 which branch out into two or more branches 59 and 60 are divided. The arrow 61 in Fig. 10 shows the path of the propellant relative to the rotating paddle wheel.

In dem in den Abb. 12 und 13 dargestelltenIn the one shown in Figs. 12 and 13

Ausführungsbeispiel ist der Schaufeltragring 62 kreisrund ausgebildet und mit einer ebenfalls kreisrunden schwalbenschwanzförmigen Schaufelnut 63 versehen. Der Schaufelfuß hat in entsprechender Weise eine kreisrunde Form. In diesem Ausführungsbeispiel wird ferner die die Scheiben 64 und 65 verbindende Trommel 66 durch eine Scheibe 67 getragen. In the exemplary embodiment, the blade support ring 62 is designed to be circular and is provided with a likewise circular dovetail-shaped blade groove 63. The blade root has a circular shape in a corresponding manner. In this exemplary embodiment, the drum 66 connecting the disks 64 and 65 is also carried by a disk 67.

In den zusammengehörigen Abb. 14 und 15 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Bogenschaufeln 68 ebenfalls durch einen kreisrunden Ring 69 getragen werden. Im Gegensatz zu der früher gezeigten Bauart sind die Streben 70, die; den Tragring 69 mit der Scheibe 71 verbindet, je für sich hergestellt und durch einen besonderen Verband mit dem Ring 69 und der Scheibe 71 verbunden. Dieser Verband wird durch Eindrehungen 72 und entsprechende Aussparungen in den Streben 70 erhalten, wobei die gabelförmigen Enden der Streben 70 durch Walzen mit den Eindrehungen 72 zum Eingriff gebracht werden. In den meisten Fällen wird es, wie in den früheren Ausführungsbeispielen, z.B. Abb. 9 und 11, gezeigt, vorteilhaft sein, den Schaufel tragring 55, die Streben 56 und die Scheibe 57 aus einem Stück herzustellen, wodurch bei kleinem Gewicht eine große Festigkeit erreicht werden kann.The associated FIGS. 14 and 15 show an exemplary embodiment in which the curved blades 68 are likewise carried by a circular ring 69. In contrast to the design shown earlier, the struts 70, the; the support ring 69 connects to the disk 71, each manufactured individually and connected to the ring 69 and the disk 71 by a special association. This association is obtained by indentations 72 and corresponding recesses in the struts 70, the fork-shaped ends of the struts 70 being brought into engagement with the indentations 72 by rolling. In most cases, as shown in the earlier exemplary embodiments, for example FIGS. 9 and 11, it will be advantageous to manufacture the blade support ring 55, the struts 56 and the disc 57 in one piece, whereby a high strength is achieved with a low weight can be.

Bei den großen Umfangsgeschwindigkeiten, wie sie bei einem Turbinenlaufrad gemäß der Erfindung zur Verwendung kommen, entstehen trotz der verhältnismäßig leichten Bauart der Bogenschaufeln außerordentlich große Fliehkräfte, und es ist deshalb wichtig, daß die Befestigung der Schaufeln in den Tragringen besonders stark ausgeführt ist, und ferner so, daß auch die Befestigungsmittel und der Schaufeltragring so leicht wie möglich werden.At the high circumferential speeds like those of a turbine runner come according to the invention for use, arise despite the relatively light construction of the curved blades extraordinarily large centrifugal forces, and it is therefore important that the attachment of the blades is made particularly strong in the support rings, and also so that the fastening means and the bucket support ring should be as light as possible.

In Abb. 16 ist eine hierfür besonders geeignete Bauart dargestellt. Der verdickte Schaufelfuß 73 ist mit kreisrunden sägezahnartigen Eindrehungen 74 versehen, die mit entsprechenden kreisrunden Eindrehungen einerseits im Schaufeltragring 75 und andererseits in einem ebenfalls kreisrunden Füllstück 76 zusammenpassen. Das Füllstück 76 ist seinerseits mit ähnlichen sägezahnartigen Eindrehungen yj mit dem Schaufeltragring 75 verbunden. Das Einsetzen der Schaufeln in den Tragring erfolgt so, daß zuerst eine Schaufel eingesetzt wird, worauf ein Füllstück 76, das die gleiche oder eine kleinere Länge als der Schaufelfuß haben kann, an einem von der Schaufel versetzten Punkt des Umfanges in den Tragring 75 eingesetzt wird und darauf in der Umfangsrichtung so weit verschoben wird, bis es mit dem Schaufelfuß 73 zum Eingriff kommt. Zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Schaufeln ist dabei, ⁷S wie in Abb. 121 gezeigt, ein Zwischenraum 78 vorgesehen. Dies ermöglicht das Einsetzen der letzten Schaufel. Zu diesem Zwecke werden alle Schaufeln soweit als möglich zusammengeschoben, so daß bei der letzten Schaufel ein großer Zwischenraum entsteht, wo die Füllstücke für die letzte Schaufel! eingesetzt werden können. Da die beschriebene Schaufelbefestigung nur verhältnismäßig kleine Biegungsbeanspruchungen auf die die S chaufel wurzel umfassenden Hälften des Schaufeltragringes ergibt, kann der Schaufeltragring verhältnismäßig· leicht ausgeführt werden,- was bei dessen hoher Umfangsgeschwindigkeit von großer Bedeutung ist.Fig. 16 shows a particularly suitable type of construction. The thickened blade root 73 is provided with circular sawtooth-like indentations 74 which fit together with corresponding circular indentations on the one hand in the blade support ring 75 and on the other hand in a likewise circular filler piece 76. The filler piece 76 is in turn connected to the blade support ring 75 with similar sawtooth-like indentations yj. The blades are inserted into the support ring in such a way that a blade is inserted first, whereupon a filler piece 76, which can have the same or a smaller length than the blade root, is inserted into the support ring 75 at a point on the circumference offset from the blade and is then displaced in the circumferential direction until it comes into engagement with the blade root 73. A space 78 is provided between every two successive blades, ⁷ S as shown in Fig. 121. This enables the last shovel to be inserted. For this purpose, all the blades are pushed together as far as possible, so that a large space is created at the last blade, where the filler pieces for the last blade! can be used. Since the blade attachment described results in only relatively small bending loads on the halves of the blade support ring surrounding the blade root, the blade support ring can be made relatively light, which is of great importance given its high circumferential speed.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in ihren Einzelheiten nach verschiedenen Richtungen hin geändert werden, ohne von dem Erfindungsgedanken abzugehen. The invention is not limited to the exemplary embodiments shown, but can vary in its details Directions are changed without departing from the inventive concept.

Claims

Patent claims:

1. Steam or gas turbine system, consisting of an axially loaded Part and an adjoining, radially loaded turbine rotor blade ring, its blades from at their ends in annular, mutually supported Shovel carriers held in place, shaped in the manner of a centrifugal chain line, are characterized by that both the centrifugal forces occurring in the blades or in their two annular carriers as well as the axial pressure exerted by the curved blades on the blade carriers directly from with the blade rings connected, essentially radially extending components (z. B. discs) added at least one of which has inlet openings for the propellant which are close to the blade root.

2. Turbine according to claim 1, characterized in that the blade trays

ger supporting struts are in turn carried by a disc.

3. Turbine according to claim 1 or 2, characterized in that one of the components carrying the blade carriers consists of a disk. j

4. Turbine according to claim 1, .2 or 3, characterized in that all the components supporting one half of the arch blades are carved out of one piece are.

5. Turbine according to claim 1, characterized in that the blade carrier supporting struts each produced individually and through special associations on the one hand with the blade carrier and on the other hand with the one carrying the struts Component are connected.

6. Turbine according to claim i, characterized in that the 'blades load-bearing components also take the form of centrifugal chain lines are, so that in these components essentially only tensile loads appear.

7. Turbine according to claim 1, characterized in that the blade carrier supporting struts are tapered towards the outside.

8. Turbine according to claim 1, characterized in that the blade carrier supporting struts to the outside are divided into two or more branches. 9. Turbine according to claim 1, characterized

characterized in that the struts carrying the blade carrier in the direction of the propellant flowing through it is streamlined (teardrop-shaped). are.

10. Turbine according to claim 1, characterized in that the blade carrier supporting struts have an elongated cross-section running in the direction t the turbine axis.

11. Turbine according to claim 1, characterized characterized in that the two components carrying the blade ends on a radius which is smaller than that Radius on which the blade attachments are firmly connected are.

12. Turbine according to claim 11, characterized characterized in that the association between the two components carrying the blades consists of a · ring or. one Drum '.

13. Turbine according to claim il, characterized characterized in that the association between the two carrying the blades Components from one of one. Disc-borne wreath consists.

14. Turbine according to claim 11, characterized characterized in that the association between the two carrying the blades Components consists of a shaft.

15. Turbine according to claim 1, characterized in that for fastening the A circular groove is screwed into each of the arched blades in the blade carriers which held the thickened blade root together with a filler piece will.

16. Turbine according to claim 15, characterized characterized in that the blade root, the circular recess in the blade carrier and the filler piece engage one another by circular sawtooth-like indentations.

For this purpose 2 sheets of drawings