DE669482C

DE669482C - Steam turbine with pure radial blades in the moisture area of the steam

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Publication number: DE669482C
Application number: DEM127280D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1934-04-25
Filing date: 1934-04-25
Publication date: 1938-12-29

Description

Dampfturbine mit reiner Radialbeschaufe.lung im Feuchtigkeitsgebiet des Dampfes Der Rückenstoß der von feuchtem Dampf mitgerissenen Wassertropfen auf die Beschauflung von Dampfturbinen kann durch niedrige. Bemessung des Verhältnisses der Umfangsgeschwindigkeit tt zur Dampfgeschwindigkeit C unschädlich gemacht werden. Infolge des Unterschiedes der Umfangsgeschwindigkeit u an der Schaufelspitze und am Schaufelfuß läßt sich diese Möglichkeit bei AYialturbinen nur beschränkt ausnutzen. Bei Radialturbinen sind in dieser Hinsicht günstige Werte von u/c über das ganze Feuchtigkeitsgebiet mit gegenläufigen Turbinen bereits verwirklicht worden, indem die Umfangsgeschwindigkeit durchweg um mindestens zoo/o unterhalb der Strömungs- und unterhalb der Schallgeschwindigkeit des die Schaufeln beaufschlagen.den Dampfes lag. Einer solchen Verwirklichung günstiger rt%c-Werte sind aber auch hier enge Grenzen gesetzt, da sich mit Anwachsen der Durchmesser der gegenüber dem absoluten Wert verdoppelte Relativwert der Umfangsgeschwindigkeit der Schallgeschwindigkeit des Dampfes nähert, die in den nicht erweiterten Schaufelkanälen nicht überschritten werden kann.Steam turbine with pure radial blading in the damp area of steam The back thrust of the drops of water carried away by moist steam the blading of steam turbines can be achieved by low. Dimensioning the ratio the circumferential speed tt to the steam speed C can be made harmless. As a result of the difference in the circumferential speed u at the blade tip and At the blade root this possibility can only be used to a limited extent with axial turbines. In the case of radial turbines, values of u / c are favorable over the whole in this regard Moisture area with counter-rotating turbines has already been realized by the circumferential speed consistently by at least zoo / o below the flow and below the speed of sound of the blades act on the steam lay. Such a realization of favorable rt% c values are also narrow here Limits are set, since with increasing the diameter of the compared to the absolute Value doubled relative value of the peripheral speed of the speed of sound of the steam approaches, which is not exceeded in the non-enlarged blade channels can be.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine freie, unbehinderte Wahl des zur Vermeidung eines Rückenstoßes der Wassertropfen geeigneten u/c-Wertes für die im Feuchtigkeitsgebiet arbeitenden Schaufelreihen zu ermöglichen und kennzeichnet sich durch eine die relative Umfangsgeschwindigkeit begrenzende Anordnung ruhender Leitschaufeln in der im Feuchtigkeitsgebiet arbeitenden Radialbeschauflung. Treten mehrere Feuchtigkeitsgebiete auf, also wird z. B. der Anfangszustand der Entspannung des Dampfes nach dem ersten Eintreten in das Naßdampfgebiet durch Zwischenüberhitzung geändert, so kann die Erfindung naturgemäß auch für die nochmalige Entspannung in das Naßdampfgebiet Anwendung finden. Gerade bei der ,erstmaligen Entspannung ist ihre Verwirklichung jedoch besonders vorteilhaft durchzuführen und wird häufig besondere Maßnahmen im Gebiet der Dampfnässe der zweiten Exztspannungsstufe überflüssig machen. Für die Verarbeitung größerer Wärmegefälle eignet sich in weiterer Erkenntnis der vorliegenden Erfindung eine Anordnung, bei der die im Feuchtigkeitsgebiet arbeitende Radialbüschauflung außerhalb einer mit erhöhter gegenseitiger Winkelgeschwindigk eit umlaufenden Beschauflung angeordnet ist. Hierbei wird die Anordnung zweckmäßig gekennzeichnet durch gleiche absolute Drehzahl für die äußeren Laufschaufeln und für einen Teil der inneren Laufschaufeln, gegensinnigen Umlauf der inneren Schaufeln mit voneinander abweichender Drehzahl oder durch Anordnung der äußeren Laufschaufeln am gleichen Rade wie die langsam laufenden inneren Schaufeln. Bei besonders großem Rauminhalt -des im Feuchtigkeitsgebiet zu verarbeitenden Dampfes werden vorteilhaft parallel durchströmte Radialschaufeln auf beiden Enden der sie tragenden Welle im Feuchtigkeitsgebiet angeordnet.The present invention aims to provide a free, unimpeded Selection of the u / c value suitable for avoiding a back impact of the water droplets for the rows of shovels working in the damp area by an arrangement that limits the relative peripheral speed Guide vanes in the radial blading that works in the damp area. Step several areas of moisture, so z. B. the initial state of relaxation of the steam after the first entry into the wet steam area by reheating changed, the invention can naturally also for the repeated relaxation in the wet steam area apply. Especially when it comes to relaxation for the first time however, their implementation is particularly advantageous and often becomes special Make measures in the area of steam wetness of the second excess voltage level superfluous. For the processing of larger heat gradients, the present invention an arrangement in which the working in the wet area Radial tufts outside one with increased mutual angular velocity eit circumferential blading is arranged. The arrangement is appropriate here characterized by the same absolute speed for the outer blades and for some of the inner blades, the inner blades rotate in opposite directions with different speeds or through the arrangement of the outer rotor blades on the same wheel as the slow-moving inner blades. With a particularly large one Volume of the steam to be processed in the moisture area is advantageous radial blades with parallel flow on both ends of them bearing shaft arranged in the moisture area.

Die Abbildungen stellen beispielsweise Ausführungen des Erfindungsgedankens für Tüi#,' binen ohne Zwischenüberhitzung mit Niedeeschlagung des Dampfes in einem Wärme= austaüscher dar, insbesondere mit gegenläufiger Ausbildung des Mitteldruckteils. Die Dampfturbine nach Abb. i ist für kleinere Dampfmengen mit einflutigem Niederdruckteil, diejenigen der Abb.2 für sehr groß-Dampfmengen mit doppelflutigem Niederdruckteil entworfen.The figures represent, for example, embodiments of the concept of the invention for Tüi #, 'binen without intermediate overheating with lowering of the steam in one Heat = exchangers, in particular with a counter-rotating design of the medium-pressure part. The steam turbine according to Fig. I is for smaller steam volumes with a single-flow low-pressure part, those of Fig. 2 for very large amounts of steam with a double-flow low-pressure part designed.

In Abb. i sind i und ä e ntg@egengesetzt umlaufende Stromerzeuger, und zwar ist angenommen, daß der Stromerzeuger i mit 3ooö Umdr./min, der Stromerzeuger 2 mit i 50o Umdr./min umläuft. Die Welle 3 des Stromerzeugers i trägt auf beiden Wellenstummeln Laufräder mit radial beaufschlagter Beschauflung, die Welle q. des Strom@erzeugers 2 dagegen bei diesem Beispiel nur auf dem gezeigten Stummel, während z. B. der andere Stummel dazu ausgenutzt sein kann, die Erregermaschine, den Geschwindigkeitsregler und die ölpumpen für beide Stromerzeuger, die meistens elektrisch miteinander gekuppelt sein werden, anzutreiben: Die Wellen sind in den Lagern 5 gelagert. Der Dampf tritt bei 6 in das Hochdruckgehäuse 7 ein und durchströmt hier :nacheinander die radial beaufschlagten Schaufelreihen der beiden Laufräder 8 und 9, welche mit 3ooo Umdr./min umlaufen und mit den Schaufeln der feststehenden Leitscheiben io und i i zusammenarbeiten. In Verbindung mit den kleinen Durchmessern ist die Drehzahl von 3öoö Umdr./min sehr geeignet, den bei dem hohen Druck noch kleinen Dampfrauminhalt mit gutem Wirkungsgrad bei kleinen Dampfgeschwindigkeiten und ohne Stopfbüchsenverlust zu entspannen. Der teilweiseentspannte Dampf wird über die Rohrleitung 12 dem gegenläufigen Mitteldruckteil zugeführt. Da der Dampfdruck nunmehr erniedrigt und der Dampfrauminhalt vergrößert ist, so fällt der mehrfache Stopfbüchsenverlust der Gegenlaufanordnung nicht sehr ins Gewicht, und die hohe relative Drehzahl gestattet, den größten Teil des Gefälles in kleinstem Raume vorteilhaft zu verarbeiten. Der Gegenlauf kommt dadurch zustande, daß das Laufrad 13 mit 3ooo Umdr./min in der #einen Drehrichtung, das Laufrad 1q. dagegen mit i 50o Umdr.,=min in der anderen Richtung umläuft. Es wird also eine relative Drehzahl von 4500 Umdr./min erzielt. Durch diese Anordnung werden allerdings, wie immer bei gegenläufiger Anordnung, die drei Stopfbüchsen 15, 16 und 17 @erforderlich, wobei die Dichtung 17 zum Ausgleich des Achsschubes des Laufrades 14" dient. Es ist angenommen, daß der Achsschub des Lauf-'ades 18, welches im Gebiet geringen Druckes ärbcitet, so gering ist, daß sich besondere u gleichsvorrichtüngen erübrigen. Der Achsdes Laufrades 13 wird durch die inne der Achsschübe der Laufräder 8 und 9 aufgehoben.In Fig. I, i and ä e ntg @ e are rotating power generators, and it is assumed that the generator i with 3,000 rev / min, the generator 2 rotates at i 50o rev / min. The shaft 3 of the generator i carries on both Stub shafts Impellers with radially loaded blading, the shaft q. of Strom @ generator 2, however, in this example only on the stub shown while z. B. the other stub can be used, the exciter, the speed controller and the oil pumps for both generators, which are mostly electrically coupled to one another will be to drive: The shafts are stored in the bearings 5. The steam comes out at 6 in the high pressure housing 7 and flows through here: one after the other the radial acted upon blade rows of the two impellers 8 and 9, which with 3ooo rev / min rotate and work together with the blades of the stationary guide disks io and i i. In connection with the small diameters, the speed of 3öoö rev / min is very high suitable, the still small steam volume with good efficiency at the high pressure to relax at low steam speeds and without loss of the stuffing box. Of the The partially expanded steam is transferred via the pipeline 12 to the counter-rotating medium-pressure part fed. Since the vapor pressure is now reduced and the volume of the vapor space is increased is, the multiple gland loss of the counter-rotation arrangement does not decrease very much weight, and the high relative speed allows most of the gradient Can be processed advantageously in the smallest of spaces. The counter-rotation comes about that the impeller 13 with 3ooo rev / min in the #ein direction of rotation, the impeller 1q. on the other hand, rotates with i 50o rev., = min in the other direction. So it will be a relative speed of 4500 rev / min achieved. However, this arrangement as always with the opposite arrangement, the three stuffing boxes 15, 16 and 17 @ required, the seal 17 serves to compensate for the axial thrust of the impeller 14 ". It it is assumed that the thrust of the barrel'ades 18, which is low in the area The pressure is so low that there is no need for special equalization devices. The axle of the impeller 13 is through the inside of the thrusts of the impellers 8 and 9 repealed.

Gemäß der Erfindung haben sämtliche im Naßdampfgebiet arbeitenden Niederdruckschaufeln axial gerichtete Eintrittskanten, so daß ein gleichmäßiger Wert ta;'c unterhalb o,85 über die ganze Schaufellänge hinweg eingehalten wird. Dias ist im vorliegenden Beispiel dadurch geschehen, daß auch im Gebiet des Naßdampfes durchweg radial beaufschlagte Beschauflung des Laufrades 18 zur Verwendung gelangt. Durch Anordnung feststehender Leitschaufeln zg wird es ermöglicht, die Umfangsgeschwindigkeit der Beschauflung i 8 und i g zueinander wesentlich kleiner als die in der Beschauflung erzeugte Dampfgeschwindigkeit zu halten. Ohne däß eine plötzliche Änderung der Dampfgeschwindigkeit, d.li. eine sprunghafte Änderung der Schaufelquerschnitte, erforderlich wird, überwiegt beim Übertritt aus der Beschauflung der Laufräder 13, 1q: in die Beschauflung des Laufrades 18 lind der Scheibe i9 die Dampfgeschwindigkeit die Umfangsgeschwindigkeit wesentlich, und die sich bildenden Wassertropfen werden ohne Schwierigkeiten bis zur Höhe der Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt; so daß jedweder Rückenstoß vermieden werden kann. Da die Drehzahl von der relativen Höhe von 4500 Umdr./min bis auf i5oo Umdr./min beim Übergang vom Gegenlauf auf die feststehenden Schaufeln abnimmt, wird man sogar zweckmäßig die Dampfgeschwindigkeit an dieser Stelle herabsetzen. Man hat dann genügend Spielrauen zur -Verfügung, -um die Dampfgeschwindigkeit bei klein bleibendem Verhältnis u/e der wachsenden Umfangsgeschwindigkeit anzupassen, je weiter der Dampf nach außen strömt. Der Wechsel in der Höhe der Umfangsgeschwindigkeit der Schaufeln gegeneinander würde natürlich weniger plötzlich sein; wenn beide Stromerzeuger mit i 50o Umdr./min umliefen, es würde dann aber in den Hoch-und Niederdruckteilen nur ein geringes Gefälle verarbeitet werden können: Die vorliegende Anordnung bietet hinsichtlich der Gefälleverteilung besondere Vorteile.According to the invention, all who work in the wet steam area have Low-pressure blades axially directed leading edges, so that a more uniform Value ta; 'c below 0.85 is maintained over the entire length of the blade. In the present example, slides have been made in that also in the area of the wet steam consistently radially acted blading of the impeller 18 is used. By arranging stationary guide vanes zg it is possible to reduce the circumferential speed the blading i 8 and i g are significantly smaller than those in the blading to maintain the generated steam speed. Without a sudden change in the speed of the steam, d.li. an abrupt change in the blade cross-section is required predominates when passing from the blading of the impellers 13, 1q: into the blading of the Impeller 18 lind the disk i9 the steam speed the peripheral speed essential, and the water droplets that form will be up without difficulty accelerated to the level of the peripheral speed; so that any back impact is avoided can be. Since the speed of the relative height of 4500 rev / min up to i5oo Rev./min decreases at the transition from the counter-rotation to the fixed blades one even expediently reduce the steam speed at this point. Man then has enough leeway available, -to keep the steam speed at low the remaining ratio u / e to adapt to the increasing circumferential speed, the further the steam flows outwards. The change in the amount of peripheral speed the shoveling against each other would, of course, be less sudden; if both generators with i 50o rev / min, but it would then be in the high and low pressure parts only a slight gradient can be processed: The present arrangement offers special advantages in terms of gradient distribution.

In der Abb.2 gelten die gleichen B-zugszeichen. Entsprechend der großen zu verarbeitenden Dampfmenge sind bereits in der Beschauflung der Laufräder 13 und 1 ¢ zwei radial beaufschlägte Schaufelreiben in Riehttuig des Dampfweges nebeneinander angeordnet. Auch bei der in dein Gebiet der Dampfnässe .arbeitenden Beschauflung von Laufrad 18 und Scheibe i g ist diese Zweiteilung der Schaufeln vorgesehen. Da aber an dem Übergang von der Gegenlaufbeschauflung zur Beschauflung mit feststehenden Leitschaufeln, wie bereits hoben angedeutet wurde, eine Herabsetzung der Dampfgeschwindigkeit, also eine Vergrößerung des Schaufelquerschnittes erfolgt, so wird .etwa die Hälfte der Dampfmenge an dieser Übergangsstelle abgezweigt und durch die Leitung 2o nach dem anderen Wellenstummel des Stromerzeugers z zu einer Beschauflung geleitet, die genau so ausgebildet ist wie die Beschauflung von Laufrad 18 und Scheibe i g. Diese im Dämpfweg neben Laufrad 18 und Scheibe i g beaufschlagte Beschauflung ist mit i 8a und i ga bezeichnet. Da sowohl die Beschauflung 18, i g als auch J 8a, i ga aus je zwei im Dampfweg nebeneinanderliegenden, radial. beaufschlagten Schaufelreihen gebildet werden, so stehen dem Dampf nunmehr im ganzen vier im Dampfweg nebeneinander beaufschlagte Schaufelreiben zur Verfügung, so daß auch große Dampfmengen verarbeitet werden können`. Die Laufräder 18 und 18,1 sind so gegeneinander geschaltet, daß sich ihre Axialschübe aufheben, obwohl diese Gegeneinanderschaltung bei den geringen Dampfdrücken, welche in diesen Schaufelreihen vorherrschen, nicht von wesentlicher Bedeutung ist, zumal zusätzliche Verluste in Ausgleichsdichtungen für derartig große Dampfrauminhalte nicht sehr fühlbar werden würden.The same B symbols apply in Fig. 2. Corresponding to the large amount of steam to be processed, two radially acted blade reamers are already arranged next to one another in the direction of the steam path in the blading of the impellers 13 and 1. This division of the blades is also provided in the case of the blading of the impeller 18 and disk, which works in the area of steam wetness. Since, however, at the transition from counter-rotating blading to blading with stationary guide vanes, as already indicated, the steam speed is reduced, i.e. the blade cross-section increased, about half of the amount of steam is branched off at this transition point and passed through line 2o the other stub shaft of the power generator z to a blading, which is designed exactly as the blading of the impeller 18 and disk i g. This blading, which is acted upon in the damping path next to the impeller 18 and disk ig, is denoted by i 8a and i ga. Since both the blading 18, i g and J 8a, i ga consist of two radial. acted upon rows of blades are formed, the steam now has a total of four adjacent blades in the steam path, so that even large amounts of steam can be processed. The impellers 18 and 18,1 are connected against each other in such a way that their axial thrusts cancel each other out, although this connection against each other is not of essential importance with the low steam pressures that prevail in these rows of blades, especially since additional losses in compensating seals for such large steam space contents are not very noticeable would be.

In der Abb. z ist der Hochdruckteil mit den Laufrädern 8, g und dein Scheiben i o, i i nicht nochmals dargestellt. Er wird jedoch in genau der gleichen Weise angeordnet, wie es in Abb. i gezeigt worden ist.In Fig. Z is the high pressure part with the impellers 8, g and your Slices i o, i i not shown again. However, he will be in exactly the same Arranged in the manner shown in Fig. I.

Durch die Herabminderung der relativen Umfangsgeschwindigkeit in dem Gebiet der Dampfnässe braucht keine Vergrößerung der Durchmesser herbeigeführt zu werden. Eine. gewisse Vermehrung der Stufenzahl mag erforderlich werden, wird jedoch durch die billigere Herstellung radial. beaufschlagter Schaufeln aufgewogen.By reducing the relative peripheral speed in the The area of the wetness of the steam does not need an enlargement of the diameter to be brought about will. One. some increase in the number of stages may, but will, be necessary due to the cheaper production radial. loaded blades outweighed.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Steam turbine with pure radial blading in Moisture area of the steam, the relative peripheral speed of which by at least 20o'0 below the flow and below the speed of sound of the blades acting steam is, characterized by the relative peripheral speed limiting arrangement of stationary guide vanes in the radial blade. z. Steam turbine according to claim i, characterized by the arrangement of the working in the moisture area Radial blading, outside one with increased mutual angular velocity circumferential blading. 3. Steam turbine according to claim z, characterized by same absolute speed for the outer blades' and for part of the inner blades. ¢. Steam turbine according to claim z or 3, characterized by Reverse rotation of the inner blades with different speeds. 5. Steam turbine according to claim q., Characterized by the arrangement of the outer rotor blades on the same wheel as the slow-moving inner blades. 6. Steam turbine after Claims 1 to 5, characterized by the arrangement of parallel flow-through radi.alschaufein on both ends of the shaft carrying them in the wetland.