DE647473C

DE647473C - Radial beaufschlagte Kreiselmaschine

Info

Publication number: DE647473C
Application number: DEM119958D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1932-06-02
Filing date: 1932-06-02
Publication date: 1937-07-05

Description

Bei der Erfindung handelt es sich um radial beaufschlagte Kreiselmaschinen, insbespndere Dampf- oder Gasturbinen, mit stirnseitig beschaufelten Rädern und mit Schaufeln, die mit Druckänderung in jeder Stufe arbeiten. Es ist bekannt, bei derartigen Kreiselmaschinen die notwendige Schaufelzahl auf mehrere einem seitlichen Überdruck ausgesetzte, auf einer Welle nebeneinander angeordnete Räder zu verteilen und diese nacheinander zu beaufschlagen. Diese bekannte Anordnung ergab sich aber nur aus der Notwendigkeit, die äußeren Durchmesser der Räder klein zu halten, um die zulässige Fliehkraftbeanspruchung der Schaufeln und Räder nicht zu überschreiten. Später führte man besondere, kräftig ausgebildete Tragringe für die Beschauflung ein, um die auf die Schaufeln und Räder ausgeübten Biegungskräfte zu vermindern, wodurch wesentlich größere Umfangsgeschwindigkeiten und damit bei gegebener Drehzahl größere Durchmesser zulässig wurden. Man hat nun versucht, die zur Druckumsetzung notwendigen

as Schaufelkränze auf möglichst wenig Rädern unterzubringen, und ist deshalb mit den äußeren Raddurchmessern bis an die höchstzulässige Beanspruchungsgrenze herangegangen. Nach Möglichkeit verwandte man daher nur ein Rad oder höchstens zwei Räder, soweit andere Umstände hierzu zwangen. Dadurch werden die mittleren Durchmesser der Räder groß, und die Achsschübe nehmen zu, da zum Erreichen hoher Wirkungsgrade eine große Schaufelzahl zweckmäßig ist. '

Um nun auch bei Kreiselmaschinen, deren Räder mindestens auf der dem Überdruck ausgesetzten Stirnseite mit an den Schaufelspitzen in Tragringen abgestützten Beschauflungen versehen sind, die Achsschübe klein zu halten, wird erfindungsgemäß entgegen dem herrschenden Brauch vorgeschlagen, von dem seit Einführung der Tragringe üblichen Streben nach möglichst geringer Radzahl abzuweichen und unter Beibehaltung der Tragringe wieder zur Anordnung mehrerer nacheinander beaufschlagter Räder nebeneinander auf einer Welle zurückzukehren. Es wird also eine größere Anzahl von Rädern vorgesehen, als es die Berechnung der Räder und der mit ihnen verbundenen Tragringe auf zulässige Höchstbeanspruchung des Baustoffes für die Unterbringung der notwendigen Schaufelzahl erfordert. Kleine Raddurchmesser und -flächen, geringer Druckunterschied für jedes Rad und viele Schaufelkränze kleinen Durchmessers, welche kleine Strömungsgeschwindigkeiten und große Durchströmquerschnitte ergeben, können auf diese Weise verwirklicht werden. Der gesamte Achsschub wird klein unter gleichzeitiger Verbesserung des Wirkungsgrades.

Um nun bei der Anordnung vieler kleiner Räder nebeneinander trotzdem eine kurze Baulänge und eine leichte Ein- und Ausbaumöglichkeit bei fliegend angeordneten unge-

teilten Rädern zu erreichen, wird in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, einen der Tragringe für die Schaufeln aus den elastisch abgestützten Radkörpern herauszuschneiden, weil dadurch bei Kleinhaltung, der Achsschübe und Dichtungsspalte die Wand* stärke, der axiale Abstand und die Gewichte der einzelnen Räder verringert werden. Die sich hierbei ergebende Form der Räder gibt ίο diesen hohe Widerstandsfähigkeit gegen die auftretenden Achsschübe trotz der verringerten Wandstärke, und die axiale Baulänge wird verringert. Es werden daher auch besondere Schubausgleichvorrichtungen zwisehen den einzelnen Rädern und besondere Gelenkverbindungen zwischen Schaufeln und Rädern entbehrlich.

Selbstverständlich kann auch bei dieser Bauart der an sich bekannte Ausgleich der Achsschübe durch Gegeneinanderschalten von in getrennten Gehäusen angeordneten Rädern Verwendung finden, der dann auch besonders vorteilhafte Ergebnisse hat.

Zur Erleichterung des Ein- und Ausbaus der vielen Räder wird weiterhin vorgeschlagen, die Innendurchmesser von benachbarten Rädern von Rad zu Rad um mindestens die Breite eines Schaufelkranzes zunehmen zu lassen. Einerseits können sich dann die einzelnen Räder unmittelbar gegen die Schultern des sie stützenden Maschinenteiles legen, andererseits lassen sich im wesentlichen die gleichen Tragringdurchmesser bei allen Rädern verwenden.

Die Abb. 1 und 2 geben je einen senkrechten Schnitt längs der Mittelachse durch den Hoch- und Niederdruckteil einer nach der Erfindung erbauten Dampfturbine wieder.

In beiden Abbildungen ist das Lager 1 in das axial ungeteilte Gehäuse2 eingesetzt, und zwar derart, daß der Ein- und Ausbau in Achsrichtung geschieht.

Zwecks Erreichung ausreichender Zugänglichkeit des Lagers sind sämtliche die ruhenden Beschauflungsteile tragenden Gehäuseteile mit dem Gehäuse 3 derart verbunden, daß alle dieseTeile nach Lösen des Flansches 4 geschlossen vom Gehäuse 2 getrennt werden können. Das gleiche gilt für alle umlaufenden Beschauflungsteile, die auf der Büchse 5 angeordnet sind, welche von dem Wellenstumpf 6 leicht axial abgezogen werden kann. Ruhende und umlaufende Beschauflungsteile können bei dem gemeinsamen Ausbau gegenseitig abgestützt werden, um Beschädigungen der feinen Dichtungsspitzen innerhalb der Beschauflung zu verhüten. Diese Abstützungen sind hier nicht besonders angedeutet, um bei dem kleinen Maßstab das Bild nicht undeutlieh zu machen. Auch die feinen Labyrinthscheiben 7 werden entsprechend in Achsrichtung aus- und eingebaut. Infolgedessen ist es möglich, den für die Abdichtungen erforderlichen zusätzlichen Überhang äußerst klein zu halten. Ferner sind die Träger der radialen Beschauflung 8 bis 15 und 8_a bis 15« als leichte und dünnwandige Räder und Scheiben ohne Teilung in der Achsebene ausgebildet worden. Die die Schaufeln abstützenden Tragringe sind aus den Rädern und Scheiben derart herausgearbeitet, daß die axiale Dicke des Rades oder der Scheibe zwischen den Tragringen die radiale Wandstärke der Tragringe nicht überschreitet. Der Aufbau ergibt bei Einhaltung ausreichender Wärmebeweglichkeit äußerst geringe axiale Ausdehnung dieser Räder und Scheiben, so daß der für die Räder erforderliche Überhang ebenfalls klein wird. Es ist durch diese Bauweise möglich geworden, in dem erfahrungsgemäß zulässigen Überhang auf den Wellenstummeln der angetriebenen Arbeitsmaschine eine Mehrzahl von radial beaufschlagten, axial hintereinandergeschalteten Schaufelgruppen und Labyrinthscheiben unterzubringen, z. B. in dem gezeichneten Beispiel fünf Schaufelgruppen im Hochdruckteil und drei Schaufelgruppen im Niederdruckteil, dem noch eine axial beaufschlagte Schaufelgruppe 16 nachgeschaltet worden ist, während je fünf Labyrinthscheiben mit radial umlagerten Drosselstellen auf jedem Wellenende nebeneinander angeordnet sind. Trotzdem konnte für die radiale Beaufschlagung die vorteil- ■ hafte Richtung nach außen durchweg beibehalten werden. Wesentlich wird die Unterbringungsmöglichkeit der vielen Räder und Scheiben dadurch gefördert, daß sich die zur Abdichtung/ gehörigen Sammelkanäle gegenseitig umlagern und auf diese Weise keine »oo Baulänge in Achsrichtung beanspruchen.

In Abb. ι tritt der Frischdampf durch das Rohr 17 in die Turbine ein, durchströmt nacheinander von innen nach außen die Schaufelgruppen der Schaufelträger 8, 8_a, 9, g_a, 10, io₍„ 11, ii„, 12 und T2„, wobei er jeweils entlang ihrem nicht beschaufelten Rücken zur Mitte zurückfließt, und verläßt das Hochdruckgehäuse durch den Stutzen 18. Der Dampf strömt dann zu weiterer Arbeiteleistung zum Eintrittsstutzen 19 der Niederdruckturbine der Abb. 2. Er durchströmt hier in gleicher Weise nacheinander von innen nach außen die Schaufelgruppen der Schaufelträger 13, I3_a, 14, I4_a, 15 und I5_a, anschließend noch die nachgeschaltete letzte Schaufelgruppe 16 und verläßt die Niederdruckturbine durch den Abdampfstutzen 20, der zum Kondensator führt.

Die axiale Strömungsrichtung der beiden Gehäuse ist entgegengesetzt gerichtet und damit auch der Achsschub der die Beschauflung

und Abdichtung tragenden Räder und Scheiben. In bekannter Weise sind die Druckflächen und Dampfdrücke so bemessen, daß sich die Schübe durch die Welle der Arbeitsmaschine . hindurch praktisch aufheben. Da- ."· bei konnten infolge der axialen Hinterein-" anderschaltung einer Mehrzahl von Schaufel- und Labyrinthträgern die größten Durchmesser dieser Räder und Scheiben so weit

ίο unterhalb der Fliehkraftgrenze gehalten werden, daß die Achsschübe an sich nur geringe Werte annehmen und daß auftretende Schubunterschiede dem Drucklager nicht gefährlich werden können. ι

Wie aus den Abbildungen hervorgeht, nehmen die mittleren Durchmesser der Räder und Scheiben 8 bis 12, 8₀ bis I2_a, 13 bis 15 und i3_ß bis I5_ß fortlaufend zu. Weiterhin ist der innere Durchmesser jedes folgenden Rades einer Seite jeweils um die Breite zweier Schaufelringe größer als derjenige des vorhergehenden Rades, so daß jedes Rad über die Anlageschultern der außerhalb angeordneten Räder bewegt werden kann. Hierdurch wird die dargestellte einfache Stemmverbindung von Rädern und Wellen anwendbar, welche keine zusätzliche Baulänge in Achsrichtung beansprucht. Schließlich ist der äußerste Durchmesser des Rades 15 möglichst groß gewählt, um die Anzahl der axialbeaufschlagten Schaufelreihen, welche für die Verarbeitung des großen Rauminhaltes des stark entspannten Arbeitsmittels erforderlich werden, möglichst gering zu halten und auf einem einzigen Laufrade unterbringen zu können. Dieses Laufrad ist, mit Rücksicht auf sein Gewicht, möglichst nahe am Lager 1 angeordnet (s. Abb. 2).

Claims

Patentansprüche:

1. Radial beaufschlagte Kreiselmaschine mit auf einer Welle nebeneinander angeordneten, aber nacheinander beaufschlagten, einem seitlichen Überdruck ausgesetzten Rädern, die mindestens auf der dem Überdruck ausgesetzten Stirnseite mit an den Schaufelspitzen in Tragringen abgestützten Beschauflungen versehen sind und deren Anzahl größer ist, als es die Berechnung der Räder und der mit ihnen verbundenen Tragringe auf zulässige Höchstbeanspruchung des Baustoffes für die Unterbringung der notwendigen Schaufelzahl erfordert.

2. Kreiselmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei fliegender Anordnung mit ungeteilten Rädern die Tragringe für die Schaufeln aus den elastisch abgestützten Radkörpern herausgeschnitten sind.

3. Kreiselmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innendurchmesser benachbarter Räder in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels von Rad zu Rad um mindestens die Breite eines Schaufelkranzes zunehmen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen