DE666118C

DE666118C - Austrittsgehaeuse von Dampf- oder Gasturbinen

Info

Publication number: DE666118C
Application number: DEE48476D
Authority: DE
Original assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken GmbH
Current assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken GmbH
Priority date: 1935-06-22
Filing date: 1936-06-19
Publication date: 1938-10-15
Also published as: FR807066A; CH182798A; BE415788A

Description

Die Erfindung betrifft ein Austrittsgehäuse von Dampf- oder Gasturbinen, in welchem eine Umlenkung des Arbeitsmittels vom ringförmigen Austrittsraum der letzten Turbinenstufe in eine im wesentlichen zur Turbinenachse normale Richtung erfolgt und dessen Querschnitt in der Richtung der Strömung von der ringförmigen Gestalt am Eintritt in stetiger Weise in eine rechteckige Gestalt mit der Längsachse normal zur Turbinenachse am Austritt übergeht.

In Austrittsgehäusen dieser Art, die in erster Linie für Dampfturbinen mit ,axialer Beaufschlagung in Frage kommen, erfolgt die Umlenkung des Arbeitsmittels von der letzten Turbinenstufe bis zum Eintritt in den Kondensator infolge unzweckmäßiger Führung unter Druckabfall, so daß der Druck hinter der letzten Turbinenstufe immer größer ist als im Kondensator. Das beeinträchtigt den Wirkungsgrad der -Turbine, indem ein Teil des Gefälles, das sich sonst in derselben noch ausnutzen ließe, verlorengeht. Infolgedessen geht das Bestreben dahin, das Austrittsgehäuse von Turbinen als wirksamen Diffusor auszubilden, um wenigstens einen Teil der Auslaßenergie wieder in Druck umzusetzen und somit Spannungsabfälle in einem solchen Gehäuse tunlichst zu vermeiden. Die in dieser Hinsicht gemachten Vorschläge, nach denen unter anderem im Austrittsgehäuse Leitschaufeln vorgesehen oder dieses Gehäuse in Kammern unterteilt wurde, lösen jedoch diese Aufgabe entweder gar nicht oder dann nur in unvollkommenem Maße.

Zweck vorliegender Erfindung ist nun, den erwähnten Übelstand durch eine Anzahl sich gegenseitig ergänzender Maßnahmen, welche die Strömung durch das Austrittsgehäuse weitgehend verbessern, zu beheben. Zu diesem Behufe beträgt bei einem Austrittsgehäuse der eingangs erwähnten Art gemäß vorliegender Erfindung das Seitenverhältnis des rechteckigen Querschnittes des Gehäuses am Austritt eines gekrümmten Teiles 1 : 1,5 bis ι : 2,0, und der Flächeninhalt dieses Querschnittes beträgt 1,3 bis 1,6 desjenigen des ringförmigen Eintrittsquerschnittes dieses gekrümmten Teiles. Ferner ist der Radius der inneren Seitenrundung des gekrümmten Teiles mindestens gleich der Länge der letzten Laufschaufeln der Turbine, und ein die Fortsetzung dieses gekrümmten Teiles bildender Gehäuseteil, der ebene Begrenzungsflächen und Rechteckquerschnitt besitzt, weist ein Seitenverhältnis von 1 : 1,5 bis 1 :2,0 und einen Flächeninhalt auf, der das 2,5- bis 3fache desjenigen des ringförmigen Eintrittsquerschnittes des gekrümmten Gehäuseteils ausmacht. So

Der freie Querschnitt eines solchen Gehäuses ist praktisch überall mit strömendem

Arbeitsmittel gefüllt, und es treten in demselben nirgends Wirbelbildungen und zu starke örtliche Druckanstiege sowie damit zusammenhängende Ablösungen auf. Ferner S. ist eine weitgehend gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung im Austrittsquerschnitt des Gehäuses vorhanden, so daß ein an dieses angeschlossener Kondensator richtig beaufschlagt wird und daher mit gutem Wirkungsgrad arbeitet. Da auch eine gleichmäßige Verteilung des Strömungsmittels über sämtliche Durchtrittsquerschnitte erreichbar ist, ergeben sich bei gleichem Höchstwert der Strömungsgeschwindigkeit kleine erforderliche Gesamtquerschnitte, so daß sich im weiteren eine Verminderung der Größe des Gehäuses erreichen läßt.

Alle erwähnten Vorteile lassen sich jedoch nur erreichen, wenn das Austrittsgehäuse so ausgestaltet wird, daß dasselbe sämtliche kennzeichnenden Merkmale der Erfindung aufweist. Ist dies nicht der Fall, so stellen sich sofort schlechtere technische Ergebnisse ein. Dies trifft z. B. auch für bekannte Austrittsgehäuse mit rechteckigem Austrittsquerschnitt und mehreren inneren Trennwänden zu, bei denen am gekrümmten Teil entweder praktisch keine innere Seitenrundung oder dann nur eine mit einem Radius vorhanden ist, welcher kleiner als die Länge.der letzten Schaufel der Turbine ist.

Die Zeichnung betrifft ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigt:

Fig. ι einen Längsschnitt durch das Austrittsgehäuse und

Fig. 2 eine in bezug auf Fig. 1 von links gesehene Ansicht des Eintrittsendes des Austrittsgehäuses.

Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1.

Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1.

ι bezeichnet die Endstufe einer mehrstufigen axial beaufschlagten Dampfturbine, deren Gehäuse mit dem Bezugszeichen 2 belegt ist. An das Gehäuse 2 schließt sich ein Austrittsgehäuse \A an, welches einen oberen Teil 3, der die Umlenkung des aus dem ringförmigen Austrittsraum der letzten Stufe 1 strömenden Dampfes von einer im wesentlichen axialen Richtung in eine im wesentlichen dazu normale Richtung bewirkt sowie einen unteren Teil 4 aufweist. Die Schnittlinie III-III in Fig. 1 entspricht der idealen Trennlinie zwischen dem unteren Ende des Teiles 3 und dem oberen Ende des Teiles 4. Das Eintrittsende des Teiles 3 ist, wie in Fig. 2 gezeigt, von ringförmigem Querschnitt und derart ausgestaltet, daß ein stetiger Übergang zwischen der Innenseite des Gehäuses 2 und der Innenseite des Austrittsgehäuses A vorhanden ist. Dadurch werden an dieser Übergangsstelle Wirbelungen und Ablösungen der Strömung, die bisher durch in die Krümmer eingebaute Führungsbleche bekämpft werden mußten, vermieden. An der Innenseite weist der gekrümmte Teil 3 einen Abrundungsradius r auf, der mindestens gleich der Schaufellänge / der letzten Druckstufe 1 der Turbine ist. Fig. 3 zeigt den Querschnitt am Ende des gekrümmten Teiles 3. Dieser Querschnitt ist von rechteckiger Gestalt, wobei dessen Längsachse normal zur Turbinenlängsachse steht. Der Übergang vom ringförmigen Eintrittsquerschnitt in den rechteckigen Austrittsquerschnitt des gekrümmten Teiles 3 erfolgt stetig. Bezeichnet /_x die ringförmige freie Durchströmfläche am Eintritt und /₂ die freie rechteckige Durchströmfläche am Austrittsende des gekrümmten Teiles 3 sowie q die kurze und ρ die lange Seite dieses Rechteckes, so bestehen folgende Beziehungen:

Im Teil 3 erfährt das Strömungsmittel keinen Druckabfall, sondern es findet bereits darin ein geringer Druckanstieg statt. Der untere Teil 4 des Austrittsgehäuses A weist ebene Begrenzungswanduinigen und durchweg Rechteckquerschnitt mit vorteilhaft abgerundeten Eckkanten auf, wobei die Längsachse des freien Durchströmquerschnittes durchweg normal zur Längsachse der Turbine " steht. In diesem Teil 4 findet ein weiterer Druckanstieg statt. Bezeichnet /₃ die freie Durchströmfläche am rechteckigen Austrittsende des Teiles 4 sowie t die kurze und s die lange Seite dieses Rechtecks, so bestehen nach vorliegender Erfindung folgende weitere Beziehungen:

und ·

Zweckmäßig wird noch eine mittlere, senkrechte Unterteilung 5 vorgesehen, welche einen stetigen Zusammenfluß der um die Nabe 9 strömenden Teile gewährleistet. Eine weitere zur Unterteilung 5 senkrecht stehende Wand 6 unterteilt das Gehäuse in eine innere untere Hälfte 10 und eine äußere obere Hälfte 11 (vgl. Fig. 2). Die Wand 6 ist zweckmäßig etwas aus der mittleren Strömungsbahn gegen die Innenseite des Gehäuses .d versetzt, um die an dieser Seite auftretenden Ablösungen tunlichst zu unterdrücken. Daneben können noch zwei weitere Leitwände 7, 8 in der inneren unteren Hälfte ι ο

vorgesehen sein, die am Eintritt des 'Gehäuses A etwa 45° zur waagerechten Ebene durch die Turbinenachse geneigt sind (vgl. Fig. 2) und allmählich in Parallelebenen zur Turbinenachse übergehen (vgl. Fig. 3). Diese Leitwände 7,8 tragen ebenfalls zur Unterdrückung von Ablösungen bei.

Die Erfindung läßt sich sinngemäß auch bei Gas- und Luftturbinen anwenden.

Claims

Patentansprüche:

i. Austrittsgehäuse von Dampf- oder Gasturbinen, in welchem eine Umlenkung des Arbeitsmittels vom ringförmigen Austrittsraum der letzten Turbinenstufe in eine im wesentlichen zur Turbinenachse normale Richtung erfolgt und dessen Querschnitt in der Richtung der Strömung von der ringförmigen Gestalt am Eintritt in stetiger Weise in eine rechteckige Gestalt mit der Längsseite normal zur Turbinenachse am Austritt übergeht, dadurch gekeimzeichnet, daß das Seitenverhältnis des rechteckigen Querschnittes des Gehäuses am Austritt eines gekrümmten Teiles 1 : 1,5 bis 1 :2,0 und der Flächeninhalt dieses Querschnittes 1,3 bis 1,6 desjenigen des ringförmigen Eintrittsquerschnittes beträgt und der Radius der inneren Seitenrundung des gekrümmten Teiles mindestens gleich der Länge der letzten Laufschaufel der Turbine ist und ferner ein die Fortsetzung dieses gekrümmten Teiles bildender Gehäuseteil mit ebenen Begrenzungsflächen und Rechteckquerschnitt ein Seitenverhältnis von ι : 1,5 bis ι : 2,0 und einen Flächeninhalt aufweist, der das 2,5- bis 3fache desjenigen des ringförmigen Eintrittsquerschnittes des gekrümmten Gehäuseteils ausmacht.

. 2. Austrittsgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der inneren unteren Hälfte (10) des Gehäuses zwei als gekrümmte Flächen ausgebildete Leitwände (7, 8) vorgesehen sind, die im ringförmigen Eintrittsquerschnitt des Gehäuses radial zur Turbinenachse, und zwar schräg zur waagerechten durch die Turbinenachse gehenden Ebene, verlaufen und allmählich in Parallelebenen zur Turbinenachse übergehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen