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Radial beaufschlagte Dampf- oder Gasturbine mit nachgeschalteter,
axial beaufschlagter Beschaufelung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf radial
beaufschlagte Dampf- oder Gasturbinen, bei denen dem radial beaufschlagten Teil
der Turbine eine mehrstufige, mindestens dreistufige, axial beaufschlagte Beschaufelung
nachgeschaltet ist, deren durch Leitschaufeln voneinander getrennte Laufschaufelreihen
von einem gemeinsamen, am äußeren Umfange gabelförmig verzweigten, axial beaufschlagten
Rad getragen werden. Die auf der Auslaßseite des axial beaufschlagten Turbinenteiles
gelegenen Laufschaufeln besitzen eine wesentlich größere Länge und Breite als die
auf -der Einlaßseite gelegenen Schaufeln, weshalb sie auf ihren Träger bedeutend
größere Flietkräfte ausüben als die letztgenannten Schaufeln. Dieser Unterschied
in der Fliehkraftbeanspruchung wird noch dadurch erhöht, daß auch die Schaufelfüße
und die Mittel zur Befestigung der Schaufeln an dem Rad für die auf der Auslaßseite
gelegenen Schaufeln kräftiger äusgeführt sein müssen und daher eine größere Masse
besitzen als die entsprechenden Teile der auf der Einlaßseite gelegenen axial beaufschlagten
Laufschaufeln. Infolge des geschilderten Umstandes sind die durch die. Beschaufelung
hervorgerufenen Momente mit Bezug zur radialen Mittelebene des axial beaufschlagten
Radkörpers unsymmetrisch verteilt, so daß das Rad einer schräg gerichteten Beanspruchung
unterworfen wird, die sich auf diejenigen Teile überträgt, welche das Rad -halten.
Hierdurch wird die an sich schwierige Lagerung dieses Rades noch mehr erschwert.
Diese
Schwierigkeiten werden kaum noch beherrschbar, wenn die Forderung gestellt wird,
die Leistung des axial beaufschlagten Turbinenteils noch wesentlich zu steigern.
Diese Forderung ist aber für Turbinen mit hohen und höchsten Leistungen zu erfüllen.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, den einer gegenläufigen radial
beaufschlagten Turbine nachgeschalteten axial beaufschlagten Turbinenteil mit einer
Vielzahl von Laufkränzen auszustatten. Jedoch geschah dieses in der Form, daß dem
radial beaufschlagten Teil beiderseits der Mittelebene je ein trommelförmiger Läufer
mit darauf angeordneter axial beaufschlagter Beschaufelung zugeordnet wurde. Dieser
Vorschlag ist ungeeignet zur Herbeiführung einer befriedigenden Lösung; weil dadurch
die Baulänge der Turbine; insbesondere z@vischen den Lagern, unnötig vergrößert
wird, was angesichts der Notwendigkeit; die Turbinenteile auf fliegenden Wellenzapfen
anzuordnen, unbedingt vermieden werden muß.
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Die Erfindung geht daher davon aus; daß es vorteilhaft ist, die Anordnung
der axial beaufschlagten Beschaufelung auf einem gemeinsamen, in radialer Ebene
sich erstreckenden Rad beizubehalten. Sie geht ferner darauf aus, eine Bauart zu
finden, die es erlaubt, trotz Beibehaltung nur eines Rades eine beliebige Vielzahl
von axial beaufschlagten Schaufelkränzen darauf anzuordnen, und erreicht dieses
Ziel dadurch; daß der auf der Einlaßseite gelegene Zweig des axial beaufschlagten
Rades mehr Laufschaufelkränze trägt als der auf der Auslaßseite gelegene Zweig,
und daß hierbei die Verzweigung des Rades derart ausgebildet ist, daß die durch
die Fliehkräfte hervorgerufenen Momente um die radiale Mittelebene (Schwerpunktebene)
des axial beaufschlagten Radkörpers einander aufheben.
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Vorteilhaft ist es, den auf der Einlaßseite gelegenen Zweig des axial
beaufschlagten Rades für sich mehrfach verzweigt auszubilden.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung der axial beaufschlagten Beschaufelung
ergibt noch eine Reihe weiterer Vorteile, die an Hand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt die Hälfte einer
gegenläufigen radial beaufschlagten Dampfturbine im halben Längsschnitt. Der linke
Teil der Turbine liegt symmetrisch zu dein in der Zeichnung gezeigten Teil: Auf
der.rechten Welle i der Turbine ist das rechte radial beaufschlagte Turbinenrad
2 befestigt,, das in bekannter Weise die Laufschaufeln 3 der Turbine trägt. Die
dazwischenliegenden; in entgegengesetzter Richtung umlaufenden Schaufeln sind mit
dem in der Zeichnung nicht dargestellten linken radial benufschlagten Turbinenrad
verbunden. Das radial beaufschlagte Turbinenrad besitzt 'zwei als Kanäle ausgebildete
Durchbrechungen q. und 5, die über den ganzen Umfang verteilt sind. Mit dem Rad
2 ist das Rad 6 verbunden, das den äußersten radial beaufschlagten Schaufelkranz
7 sowie drei der radial beaufschlagten Beschaufelung nachgeschaltete axial beaufschlagte
Schaufellcränäe 8; 9 und io trägt. Zwischen dem letzten radial beaufschlagten Schaufelkranz
7 und dem ersten axial beaufschlagten Schaufelkranz 8 ist ein mit dem Gehäuse i
i verbundener Leitschaufelkranz i2 .angeordnet. Zwei weitere, ebenfalls mit dem
Gehäuse verbundene Leitschaufelkränze 13 und 14. sind zwischen den axial beaufschlagten
Schaufelkränzen 8 und 9 bzw. 9 und io vorgesehen.
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Der Dampf wird aus einer Leitung 15 einer feststehenden Kammer 16
zugeführt, die durch die Kanäle q. mit den Turbinenschaufeln in Verbindung steht.
Die Kanäle 5 dienen zur Anzapfung von Dampf zwischen den Schaufeln 17 und 18. Zwecks
Verringerung der Leckdämpfmenge zwischen den feststehenden und umlaufenden Teilen
der Turbine sind in bekannter Weise auf jeder Seite der Turbine zwei Labyrinthdchtungen
vorgesehen. Die eine dieser Dichtungen ist zwischen der Turbinenwelle und dem inneren
Teil i9 der GehäuSeWand der Kammer 16 angebracht und besteht in bekannter Weise
aus einer Anzahl von mit geringem Spielraum gegeneinander angeordneten Dichtungsgliedern
2o, die abwechselnd mit der Turbinenwelle und dem Gehäuseteil i9 verbunden sind.
Die andere Labyrinthdichtung besteht in ebenfalls bekannter Weise aus zwei Dichtungsscheiben
21 und 22, die ebenfalls abwechselnd mit Dichtungsgliedern 23 versehen sind. Die
Scheibe 21 ist mit dem umlaufenden Teil der Turbine verbunden, während die Scheibe
22 stillstehend angeordnet ist.
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Die' Scheiben 21 und 22 weisen Durchbrechungen 24 und 25 auf, durch
die der Anzapfdampf aus dem Kanal 5 in eine Anzapfkammer 26 gelangt, von wo aus
er der Verbrauchsstelle zugeführt wird.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das Laufrad 6 an seinem äußeren
Umfang gabelförmig in zwei Zweige 27 und 28 geteilt. Der Zweig 27 ist noch einmal
in zwei Zweige 29 und 30 unterteilt,: die die Laufschaufelreihen 8 und 9
tragen: Die Laufschaufelreihe io ist auf dem Zweig 28 befestigt. Das Rad 6 wird
also auf der einen Seite seiner radialen Mittelebene von den durch die Schaufeln
8 und 9 sowie deren Befestigungsteilen hervorgerufenen Fliehkräften und auf der
anderen Seite
seiner radialen Mittelebene von den durch die Schaufeln
io und deren Befestigungsteilen hervorgerufenen -Fliehkräften beansprucht. Im allgemeinen
werden die durch die genannten-Fliehkräfte hervorgerufenen Momente um die radiale
Mittelebene des Rades einander ganz oder nahezu aufheben, so daß der Radkörper von
Momenten frei ist, die ein Schrägstellen desselben veranlassen würden. Sollte trotz
der gezeigten Ausbildung des axial beaufschlagten Rades noch eine Neigung zum Auftreten
von Momenten vorhanden sein, so kann diese leicht dadurch beseitigt werden, daß
die Masse des Rades an einer geeigneten Stelle etwas vergrößert wird.
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Infolge der beschriebenen Ausbildung des axial beaufschlagten Lauf
schaufelträgers kann der erste Laufschaufelkranz 8 näher an den Auslaß aus dem radial
beaufschlagten Teil herangerückt und der letzte Schaufelkranz io weiter davon entfernt
werden. Man erhält dadurch unter sonst gleichen Verhältnissen eine größere axiale
Länge für den axial beaufschlagten Turbinenteil, was wieder den Vorteil ergibt,
daß die Zunahme der Schaufellänge, bezogen auf die axiale Länge der axial beaufschlagten
Turbine, geringer wird, wodurch auch der Erweiterungswinkel des Treibmittels kleiner
wird. Dieses macht sich durch geringere Strömungsverluste des Treibmittels geltend.
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Ferner kann infolge der symmetrischen Beanspruchung des axial beaufschlagten
Rades die Breite b desselben kleiner gehalten werden als sonst, wodurch die Entfernung
zwischen Turbinenmitte und Turbinenlager geringer wird. Schließlich erhält man auf
einfache Weise unter sonst gleichen Verhältnissen noch einen weiteren axial beaufschlagten
Laufschaufelkranz, was. sich in einer Erhöhung der Summe der Quadrate der Umfangsgeschwindigkeiten
auswirkt.
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Die Erfindung kann natürlich auch bei ein fach umlaufenden radial
beaufschlagten Turbinen Verwendung finden. Sie ist nicht an eine bestimmte Anzahl
von axial beaufschlagten Laufschaufelkränzen gebunden.