DE69105613T2

DE69105613T2 - Impulsturbinenstufe mit verminderten Strömungsverlusten.

Info

Publication number: DE69105613T2
Application number: DE69105613T
Authority: DE
Inventors: Francois Detanne
Original assignee: GEC Alsthom SA
Current assignee: Alstom Holdings SA
Priority date: 1990-05-14
Filing date: 1991-05-13
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2011-05-14
Also published as: CN1057506A; FR2661946B1; FR2661946A1; US5125794A; JPH04228803A; EP0457241A1; CS139491A3; DE69105613D1; MX166760B; ZA913636B; EP0457241B1; ATE115234T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aktionsturbinenstufe mit einem Gitter fester Schaufeln, das fest mit dem Stator der Turbine verbunden ist und eine Blende trägt, gefolgt von einem Gitter beweglicher Schaufeln, das auf einer mit dem Turbinenrotor fest verbundenen Scheibe angeordnet ist.
Normalerweise wird der Leckfluß zwischen der Blende des festen Gitters und dem Rotor wieder an der Basis der beweglichen Schaufeln eingespeist. Dieses Wiedereinspeisen des Leckflusses stört einen Fluß, der an der Basis dieser Schaufeln an sich schon sehr gestört ist, was speziell bei kurzen Schaufeln eine starke Wirkungsverminderung aufgrund dieser sekundären Verluste nach sich zieht.
Aus der Druckschrift JA-B-14161/85, veröffentlicht am 11. April 1985, sind Aktionsturbinenstufen bekannt, bei denen die beweglichen Scheiben mit Querkanälen parallel zur Rotorachse versehen sind.
Diese Lösung ist jedoch auf Aktionsturbinen nicht anwendbar, bei denen es keinen Druckunterschied zwischen den beiden Seiten der die beweglichen Schaufeln tragenden Scheibe gibt.
Die erfindungsgemäße Aktionsturbinenstufe, die es erlaubt, das Wiedereinspeisen des Leckflusses zu verringern und daher den Wirkungsgrad zu vergrößern, enthält eine mit parallel zur Rotorachse verlaufenden Querkanälen versehene Scheibe und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge dieser Kanäle, die in den Raum zwischen der Blende und der Scheibe münden, mit Schöpfkellen versehen sind, die in Drehrichtung seitlich geöffnet sind, um das Fluid ins Innere der Kanäle zu drücken.
Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden werden anhand der nachfolgenden Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen.
Figur 1 zeigt eine bekannte Turbinenstufe,
Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Turbinenstufe.
Figur 3 zeigt einen Teil der Figur 2 im zylindrischen Schnitt.
Figur 4 zeigt einen Teil der Figur 3 im radialen Schnitt.
Die bekannte Aktionsturbinenstufe (Figur 1) enthält ein Gitter 1 mit festen Schaufeln 2, das fest mit dem Stator 3 verbunden ist. Dieses Gitter 1 trägt eine Blende 4 mit einer Dichtung 5 vor dem Rotor 6 der Turbine.
Das Gitter 1 wird gefolgt von einem Gitter 7 mit beweglichen Schaufeln 8, das von einer Scheibe 9 getragen wird, die fest mit dem Rotor 6 verbunden ist.
Ein Leckstrom 10, der von stromaufwärts der Blende 4 kommt, durchquert die Dichtung 5 und wird gemäß einem Strom 11 am Fuß der beweglichen Schaufeln 8 eingespeist. Dieser Strom 11 stört den Hauptfluß und verringert damit den Wirkungsgrad. Diese Verringerung ist besonders spürbar bei den kurzen Schaufeln 8 (Verhältnis ihrer Höhe zu ihrer Breite).
In der erfindungsgemäßen Turbinenstufe (Figuren 2 bis 4) wurden die mit der bekannten Stufe identischen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Scheiben 9 sind mit Querkanälen 12 versehen, die in einem gleichen Abstand R von der Rotorachse und parallel zu dieser angeordnet sind. In den Kanälen wurden hohle Einsätze 13 angeordnet, die auf der Scheibe 9 auf seiner stromabwärts liegenden Seite enden und auf der stromaufwärts liegenden Seite vorstehen.
Die Hälfte des Bodens 14 und des vorstehenden zylindrischen Teils des Einsatzes 13 wurde gemäß einer axialen Ebene der Turbine entfernt, wodurch jeder Kanal mit einer Schöpfkelle 15 versehen ist.
Die seitliche Öffnung 16 der Schöpfkellen 15 ist in Drehrichtung in Richtung des Pfeils der Figur 3 der Scheibe 9 ausgerichtet, um unter Überdruck die der relativen Geschwindigkeit des Fluids in Bezug auf die Scheibe 9 entsprechende Energie zu gewinnen, d.h. 1/2 p(V-U)²,
wobei V = Geschwindigkeit des Fluids zwischen Blende und Scheibe
U = Rω Geschwindigkeit der Scheibe in Höhe der Kanäle (wobei ω die Winkelgeschwindigkeit der Scheibe ist)
p = Dichte des Dampfes.
Dieser Überdruck setzt das Fluid in den Kanälen 12 in Bewegung, das von der stromaufwärts liegenden Fläche zur stromabwärts liegenden Fläche der Scheibe 9 fließt.
Die Wirksamkeit der Kellen 15 wird durch das Vorhandensein einer Umfangsnut 17 verstärkt, die in der Blende 4 vor der Reihe von Kellen 15 angebracht ist.
Eine Dichtung 18 zwischen dem oberen Teil der Scheibe 9, der die beweglichen Schaufeln 8 trägt, und dem gegenüberliegenden Teil der Blende 4 verringert weiter die Gefahr der Wiedereinspeisung eines Teils des Leckflusses in das bewegliche Gitter 7. Sie ermöglicht es damit, den vom festen Gitter 2 kommenden Fluß großer Geschwindigkeit (zwischen U und 2U) vom Fluidfluß zu trennen, der zwischen der Scheibe 9 und der Blende 4 eingeschlossen ist und von den Kellen 15 angesaugt wird und dessen Geschwindigkeit etwa 0,4U beträgt. Die Wirkung der Kellen 15 wird somit noch verbessert.
Das aus den Kanälen 12 austretende Fluid speist die Dichtung der Blende der folgenden Stufe, deren Durchsatz 10 im allgemeinen gleich dem Durchsatz 19 ist, der aus den Kanälen 12 austritt.

Claims

1. Aktionsturbinenstufe mit einem Gitter (1) fester Schaufeln (2), das fest mit dem Stator (3) der Turbine verbunden ist und eine Blende (4) trägt, gefolgt von einem Gitter (7) beweglicher Schaufeln (8), das auf einer mit dem Turbinenrotor (6) fest verbundenen Scheibe (9) angeordnet ist, wobei die Scheibe (9) mit Querkanälen (12) parallel zur Achse des Rotors (6) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge dieser Kanäle (12), die in den Raum zwischen der Blende (4) und der Scheibe (9) münden, mit Schöpfkellen (15) versehen sind, die in Drehrichtung seitlich geöffnet sind, um das Fluid ins Innere der Kanäle (12) zu drücken.

2. Aktionsturbinenstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kelle (15) aus dem Ende eines Einsatzes (13) besteht, die in dem Kanal und deren Hälfte des Bodens (14) und der aus der Scheibe (19) vorstehende zylindrische Teil entlang einer axialen Ebene der Turbine entfernt sind.

3. Aktionsturbinenstufe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (4) des Gitters (1) fester Schaufeln (2) mit einer Umfangsnut (17) gegenüber der Reihe von Kellen (15) versehen ist.

4. Aktionsturbinenstufe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (4) des Gitters (1) fester Schaufeln (2) und die Scheibe (9) des Gitters (7) mit beweglichen Schaufeln (8) nahe dem Fuß der Schaufeln (2, 8) mit einer Dichtung (18) versehen sind.