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Radial beaufschlagte Dampf- oder Gasturbine Die vorliegende Erfindung
betrifft radial beaufschlagte Dampf- oder Gasturbinen mit einer von einer Treibmittelanzapfleitung
durchbrochenen Labyrinthdichtung zwischen scheibenförmigen Trägern. In Turbinen
dieser Art wird das angezapfte Treibmittel in der Regel durch eine radial beaufschlagte
Labyrinthdichtung hindurchgeführt, und zwar derart, daß die Labyrinthdichtung an
der Stelle des Durchtrittes des angezapften Treibmittels unterbrochen ist, indem
sowohl die feststehende als auch die umlaufende Labyrinthscheibe mit Öffnungen für
- den Durchtritt des angezapften Treibmittels versehen sind.
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Die Temperatur der durch die Labyrinthdichtung strömenden Leckmenge
erfährt bekanntlich nur eine verhältnismäßig geringe Änderung zwischen Ein- und
Austrittsstelle der Dichtung. Die Temperatur des Treibmittels dagegen, das nach
teilweiser Entspannung in der Turbine angezapft wird, ist infolge der Entspannung
in den Turbinenschaufeln um einen beträchtlichen Wert gesunken. Wenn dieses angezapfte
Treibmittel durch die Labyrinthdichtung geführt wird, so ist folglich seine Temperatur
an der Stelle des Durchtrittes durch die Labyrinthdichtung wesentlich geringer als
die Temperatur des die Labyrinthdichtung von innen nach außen durchströmenden gedrosselten
Treibmittels. Dies hat zur Folge, daß der außerhalb der Anzapföffnung gelegene Teil
der Labyrinthdichtung von Treibmittel durchströmt wird, das eine wesentlich geringere
Temperatur besitzt als das im inneren Teil der Labyrinthdichtung strömende Treibmittel.
Infolge der dadurch bedingten ungleichmäßigen Erwärmung der Labyrinthscheiben werden
dieselben einer Formveränderung unterworfen, die eine genaue Einhaltung der Spielräume
zwischen den einzelnen Layrinthelementen unmöglich
macht; an gewissen
Stellen der Dichtung werden die Spielräume vergrößert und an anderen Stellen kommen
die Dichtungsteile -ix Berührung miteinander; so daß sie eineu zulässig hohe Temperatur
annehmen tt4@l leicht zerstört werden können. Die Ungleich #.,, mäßigkeit der Erwärmung
der Labyrinthscheiben ändert sich außerdem mit der Menge des angezapften Treibmittels
und mit der Belastung der Turbine, da sich damit auch die Temperatur des angezapften
Treibmittels ändert.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt die Vermeidung des angeführten
Übelstandes durch Aufrechterhaltung einer möglichst gleichmäßigen Temperatur über
den ganzen Bereich der radial beaufschlagten Labyrinthdichtung. Dies wird dadurch
erreicht, daß der Labyrinthdichtung an einer- außerhalb der Anzapföffnung gelegenen
Stelle Treibmittel zugeführt wird, das einen höheren Druck und eine höhere Temperatur
besitzt als das angezapfte Treibmittel. Dadurch wird verhindert, daß ein Teil des
angezapften Treibmittels in den außerhalb der Anzapföftnung gelegenen Teil der Labyrinthdichtung
eintritt und diesen dabei abkühlt. Das Treibmittel, das in die außerhalb der Anzapföffnung
gelegene Stelle der Labyrinthdichtung eingeführt wird, strömt nämlich infolge seines
höheren Druckes sowohl nach außen als auch nach innen gegen die Anzapföffnung hin
und hält infolge seiner höheren Temperatur den außerhalb der Anzapföffnung gelegenen
Teil der Labyrinthdichtung auf einer Temperatur, die entweder der Temperatur im
inneren Teil der Labyrinthdichtung gleich ist oder nur wenig unterhalb dieser Temperatur
liegt. Eine Änderung der angezapften Treibmittelmenge oder der Belastung der Turbine
ist dabei ohne Einflüß auf die Temperaturv erteilung in den Labyrinthscheiben, da
die Temperatur des der Labyrinthdichtung zugeführten zusätzlichen Treibmittels unverändert
gehalten werden kann.
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Als zusätzliches Treibmittel wird zweckmäßig gedrosseltes Treibmittel
verwendet, das vorzugsweise der Wellenlabyrinthdichtung der Turbine entnommen wird.
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Es ist zwar schon bekannt, den Dampf der Wellenlabyrinthdichtung einer
radial beaufschlagten Turbine durch die radial beaufschlagte Labyrinthdichtung hindurch
wieder in die Turbine einzuführen. Dieser Vorschlag hat aber mit der Aufgabe der
vorliegenden Erfindung nichts gemeinsam, denn es handelt sich bei diesem bekannten
Vorschlag nur darum, den Wellenlabyrinthdichtungsdampf in den Endstufen der Turbine
als Treibmittel noch auszunützen. Auch die bei der gleichen Bauart vorgeschlagene
I Überlastungsstufe, in welcher zusätzlich Dampf durch die radial beaufschlagte
Labyinthdichtung hindurch in die Turbine hinter .er Höchstdruckbeschaufelung eingeführt
-Wird, hat mit der vorliegenden Erfindung :, ,i-ichts zu tun, denn die Einführung
von überlastungsdampf kann, selbst wenn sie an mehreren Stellen der radial beaufschlagten
Labyrinthdichtung quer durch diese hindurch erfolgt, keine schädlichen Temperatureinflüsse
innerhalb dieser Labyrinthdichtung ausüben.
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Ganz anders aber ist es bei Anzapfturbinen, denn bei diesen besteht
ersichtlich die Gefahr, daß das entspannte und infolgedessen abgekühlte Anzäpftreibmittel
durch die radial beaufschlagte Labyrinthdichtung nach außen tritt und diese sich
infolgedessen gegenüber ihrem inneren, mit heißeremTreibmittel gespeisten Teil verzieht.
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Vorteilhaft ist es; das zusätzliche Treibmittel der Labyrinthdichtung
an einer Stelle zuzuführen, die durch eine nur geringe Anzahl von Labyrinthen oder
nur durch ein Schutzblech von der Anzapföffnung getrennt ist. Infolgedessen braucht
der Druck des zugeführten Treibmittels nur wenig höher zu sein als der Druck des
angezapften Treibmittels, um mit Sicherheit ein Eindringen des angezapften Treibmittels
in die Layrinth dichtung zu verhindern..
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung isin der beiliegenden Zeichnung
veranschaulicht, die die Hälfte einer gegenläufigen radia beaufschlagten Dampfturbine
im Längsschnitt zeigt. Der linke Teil der TurbinE liegt spiegelbildlich zu dem in
der Zeichnung gezeigten Teil.
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Auf der rechten Welle z der Turbine isi der rechte Schaufelträger
2 befestigt, der in bekannter Weise die Laufschaufeln 3 der Turbine trägt. Die dazwischenliegenden
Laufschaufeln sind mit dem in der Zeichnung nicht dargestellten linken Schaufelträger
verbunden. Der Schaufelträger besitzt zwei als Kanäle ausgebildete Durchbrechungen
4 und 5, die über den ganzen Umfang verteilt sind. Mit dem Schaufelträgere ist ein
weiterer Schaufelträger 6 verbunden, der den äußersten radial beaufschlagten Schaufelkranz
7 sowie zwei nachgeschaltete axial beaufschlagte Schaufelkränze B und 9 trägt. Zwischen
den Schaufelkränzen 7 und 8 ist ein mit dem Gehäuse zo verbundener Leitscbaufelkranz
z z angeordnet. Ein weiterer ebenfalls mit dem Gehäuse verbundener Leitschaufelkranz
12 ist zwischen den beiden Schaufelkränzen 8 und 9 vorgesehen.
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Frischdampf wird aus einer Leitung 13
einer feststehenden Kammer
14 zugeführt, die durch die Kanäle 4 mit den Turbinenschaufeln in Verbindung steht.
Die Kanäle 5
dienen zur Anzapfung von Dampf zwischen den Turbinenschaufeln
15 und 16. Zwecks Verringerung des Dampfdurchtrittes zwischen. den feststehenden
und umlaufenden Teilen der Turbine sind in bekannter Weise auf jeder Seite der Turbine
zwei Layrinthdiclitungen vorgesehen. Die eine dieser Dich: tungen ist zwischen der
Turbinenwelle i und dem inneren Teil 17 der Gehäusewand der Kammer 1q. angebracht
und besteht in bekannter Weise aus einer Anzahl von mit geringem Spielraum gegeneinander
angeordneten Dichtungsteilen 1ß, die abwechselnd mit der Turbinenwelle und dem Teil
17 verbunden sind. Die radial beaufschlagte Labyrinthdichtung besteht in
ebenfalls bekannter Weise aus zwei Dichtungsscheiben i9 und 2o, die ebenfalls abwechselnd
mit Dichtungsteilen 2i versehen sind. Die Scheibe ig ist mit dem umlaufenden Teil
der Turbine verbunden, während die Scheibe 20 stillstehend angeordnet ist.
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Die Scheiben i9 und 2o weisen Durchbrechungen 22 und 23 auf, durch
die der Anzapfdampf aus dem Kanal 5 in eine Anzapfkammer 24 gelangt, von wo aus
er der Verbrauchsstelle zugeführt wird. An einer außerhalb der Anzapföffnung gelegenen
Stelle 2-5 sind einige Dichtungsteile weggelassen, so daß dort ein kleiner Raum
gebildet wird, der durch eine in der feststehenden Labyrinthscheibe 2o angebrachte
Öffnung 26 mit einer kleinen Kammer 27 in Verbindung steht, die ihrerseits durch
eine Leitung 28 zu einer Stelle 29 der Wellendichtung führt. Die Stelle 29 ist so
gewählt, daß dort der Leckdampf einen etwas höheren Druck besitzt als der Druck
des durch die Anzapföffnung strömenden Anzapfdampfes.
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In dem innerhalb der Anzapföffnung gelegenen Teil 3o der Labyrinthdichtung
herrscht eine Temperatur, die ungefähr der hrischdampftemperatur entspricht und
längs des ganzen Bereiches dieses Teiles der Dichtung annähernd unverändert ist.
Der durch die Anzapföffnung strömende Anzapfdampf besitzt infolge seiner vorhergehenden
Arbeitsleistung im ersten Teil der Turbinenschaufeln eine wesentlich geringere Temperatur
als der aus dem Dichtungsteil 3o austretende Leckdampf und würde somit im außerhalb
der Anzapföffnung gelegenen Teil der Dichtung eine wesentlich geringere Temperatur
hervorrufen. Der aus der Wellendichtung durch die Leitungen 28 und 26' in den Raum
25 strömende Dampf besitzt eine Temperatur, die wesentlich höher ist als die Temperatur
.des Anzapfdampfes und gleich oder nur unwesentlich geringer ist als die Temperatur
des Leckdampfes im Teil 3o der Labyrinthdichtung. Da auch der Druck dieses zusätzlichen.
Dampfes höher ist als der Druck des Anzapfdampfes, so strömt er aus dem Raum 25
nicht nur durch den Teil 3 i der Labyrinthdichtung nach außen, sondern auch durch
einen Teil 32, der auch von einem Schutzblech gebildet werden kann, nach innen gegen
die Anzapföffnung, wobei er einerseits eine Strömung von Anzapfdampf durch den Teil
32 verhindert und andererseits die Teile 32 und 3<i auf möglichst gleichmäßiger
hoher Temperatur hält, so daß eine Verformung der Dichtungsscheiben i9 und 20 mit
Sicherheit vermieden wird.
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Es ist ohne weiteres einleuchtend, daß eine Änderung in der Menge
des angezapften Dampfes oder in der Belastung der Turbine keinen Einfluß auf die
geschilderte Temperaturverteilung in der radial beaufschlagten L abyrinthdichtung
mit sich führt, so daß auch unter wechselnden Betriebsverhältnissen die Aufrechterhaltung
einer möglichst gleichmäßigen Temperatur in der Dichtung sichergestellt ist.
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Die Erfindung kann sowohl bei gegenläufigen als auch bei einfach umlaufenden
radial beaufschlagten Turbinen Verwendung finden.