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Dampfturbine für veränderliche Drehzahl Der Zweck der vorliegenden
Erfindung ist, für eine Dampfturbine, die mit veränderlicher Drehzahl betrieben
werden soll;- solche Maßnahmen zu schaffen, daß bei wesentlich voneinander verschiedenen
Drehzahlen in jedem Fallein guter Wirkungsgrad der Turbine Herreicht wird.
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Die geschilderten Verhältnisse und Forderungen treten insbesondere
bei Schiffsturbinen auf. In diesem besonderen Fall, wie auch im allgemeinen, wird
die notwendige Leistung der Turbine mit abnehmender Drehzahl sich ebenfalls verringern.
Auf diese beschriebenen Betriebsverhältnisse soll sich die vorliegende Erfindung
beziehen.
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Um den geschilderten betrieblichen Fordegen. gerecht zu werden, genügt
es, dein Hochdruckteil der Turbine zweckmäßig zu gestalten..
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Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß die Turbine oder wenigstens
deren erster Teil aus zwei gegenläufigen, radial beaufschlagten Schaufelkränzen
besteht, deinen ein feststehender Düsenkranz für teilweise Beaufschlagung sowohl
vorgeschaltet als auch zwischengeschaltet ist, wobei die Beaufschlagungsbögen der
beiden Düsenkränze sich nicht überdecken und der zwischengeschaltete, feststehende
Teil auf der Erstrekkung des Beaufschlagungsbogens des vorgeschalteten Düsenkranzes
Leitkanäle zur überbrückung der ersten beiden gegenläufigen Laufschaufelkränze'
(erhält.
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In- weiterer Ausbildung .der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der
zwischengeschaltete Düsenkranz sowohl zum ersten als auch zum zweiten Laufschaufelkranz
gerichtete Düsen, und zwar mit einer Ausbildung fürentgegengesetzte Ausströmrichtung
des Arbeitsmittels besitzt.
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Bei großer Leistung und hoher Drehzahl strömt der Dampf den zwischen
den beiden gegenläufigen Schaufelkränzen ,angeordneten Düsen zu, und zwar sowohl
den ;nach Innen
gerichteten Düsen, die gewöhnlich die größere Menge
des Dampfes verarbeiten, als auch den nach außen gerichteten Düsen, -die gewöhnlich
den geringeren Teil des Dampfes verarbeiten. Die Beaufschlagung des für geringere
Drehzahl und geringere Leistung zur Vorschaltung vorgesehenen äußeren Laufschaufelkranzes
auch bei großer Leistung hat den Zweck, denselben bei dieser Betriebsart nicht leer
mitlaufen zu lassen, um dadurch hohe Ventilationsverluste und unter Umständen eine
unzulässige Erwärmung sowie eine ungleichmäßige Lastverteilimg auf die beiden gegenläufigen
Turbinenteile zu vermeiden: Weiter -ergibt die Beaüfschlagung des inneren und äußeren
Laufschaufelkranzes bei großer Leistung die Möglichlaeitz die Ab-
messungen
der Schaufeln im ersten und zweiten Laufschaufelkranz so zu halten, daß sie eine
günstige Verarbeitung des Dampfes bei verringerter Drehzahl und Leistung, also bei
Zuführung des Dampfes durch den äußerten Düsenkranz; gewährleisten.
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Bei geringer Leistung und kleiner Drehzahl strömt der Arbeitsdampf
dem äußeren Düsenkranz zu rund gibt seine Einergie in den beiden jetzt hintereinandergeschalteten
gegenläufigen Schaufelkränzen ab. Im allgemeinen wird bei verringerter Leistung
im -ersten Teil einer Turbinenanlage ein wesentlich größeres Gefälle verarbeitet
als bei größerer Leistung, so daß schon aus diesem Grunde ein größerer Wert für
die Summe der Quadrate der Umfangsgeschwindigkeit im Hochdruckteil erforderlich
ist. Die verringerte Drehzahl steht dieser Notwendigkeit ientgegen, so daß auch
hierfür zweckentsprechende Maßnahmen getroffen werden müssen. Die Anordnung
ge-
mäß der Erfindung wird sowohl dem höheren zu verarbeitenden Gefälle als
auch der verringerten Drehzahl gerecht, und zwar enmal dadurch, daß die äußere Stufe,
also die Stufe mit dem größten Durchmesser und damit auch höchster Umfangsgeschwindigkeit
zuerst beaufschlägt wird, das andere Mal dadurch, daß die beiden Stufen in gegenläufiger
Richtung zur Wirkung kommen, damit die relative Umfangsgeschwindigkeit der beiden
Laufschaufelkränze für den Wert der Umfangsgeschwindigkeit in Rechnung zu setzen
ist. Man hat also trotz verringerter Drehzahl den Wert für die Summe der Quadrate
der Umfangsgeschwindigkeit auf neinfache Art und Weisse hochgehalten.
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Zur besseren Verarbeitung des Dampfes sowohl bei großer Leistung und
großer Drehzahl als auch bei kleiner Leistung und :niedriger Drehzahl wird in weiterer
Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß dem Schaufelkranz, dem nur auf einer
Seite ein feststehender Düsenkranz zugeordnet ist, auf der anderen Seite unmittelbar
ein gegenläufiger Schaufelkranz oder deren mehrere nachgeschaltet werden. In den
meisten Fällen genügt bereits die Nachschaltung eines einzigen weiteren gegenläufigen
Schaufelkranzes. Für große Leistung läßt sich dann durch die beiden inneren gegenläufigen.
Schaufelkränze, die seine geringere absolute Umfangsgeschwindigkeit aufweisen als
der äußere umlaufende Schaufelkranz, der Dampf etwa mit demselben Wirkungsgrad verarbeiten,
als mit dem einzigen äußeren Laufschaufelkranz, der die höchste Umfangsgeschwindigkeit
besitzt.
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Man kann auch die beiden gegenläufigen Räder mit verschiedener Drehzahl
betreiben. Dabei ist vorteilhaft, das Rad, das den äußersten Schaufelkranz trägt;
mit der höheren Drehzahl laufen zu lassen. Durch diese Maßnahme tritt der Einfluß
des äußersten Laufschaufelkranzes bei verringerter Drehzahl noch mehr in Erscheinung.
Außerdem kann man auch bei großer Leistung Beine noch wirksamere Verarbeitung des
Arbeitsdampfes in der einzigen äußeren Stufe erzielen.
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Diese zuletzt vorgeschlagene Maßnahme bestätigt auch die festigkeitstechnische
Rechnung, wenn man das Rad mit der höheren Drehzahl und mit dem äußeren Schaufelkranz
bohrungslos, ,also ,als Scheibe mit günstigen festigkeitstechnischen Eigenschaften,
ausführt, während die Abführung des Arbeitsdampfes durch Bohrungen in dem Rade mit
der geringeren Drehzahl und ,dem kleineren. Durchmesser verfolgt.
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Ferner hat die zuletzt genannte Maßnahme noch den baulichen Vorteil,
daß man das Ritzel des Turbinenteils mit der geringeren Drehzahl zum unmittelbaren
Eingriff mit dem großen Zahnrad bringen kann, während durch Verkleinerung des Ritzels
des Turbinenteils mit der größeren Drehzahl bei Minengleichheit der beiden gegenläufigen
Turbinenteile dieses Ritzel mit dem großen Rad selbst nicht - zurr Eingriff kommt,
sondern die Leistung erst über ein Umkehrrad auf das große Zahnrad übertragen wird.
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Die Abb. i und 2 geben ein Ausführungsbeispiel einer Turbine gemäß
der Erfindung. i und z zeigen :die beiden. geganläufigen Schaufelträger, 3 und q.
stellen ,die beiden äußeren gegenläufigen Schaufelkränze; 5,einen weiteren ihnen
(nachgeschalteten. gegenläufigen Schaufelkranz ,dar; 6 zeigt den dem Laufschaufelkranz
3 vorgeschalteten Düsenkranz, den zwischen Laufscha:ufelkranz 3 und q. geschalteten
feststehenden Turbinenteil, wobei die -die Überbrückung des Abstandes zwischen Laufschaufelkranz
3 und q. bewirkenden Leitbleche, mit 8; das nach innen gerichtete Düsensegment mit
9 - und das nach außen gerichtete Düsensegment mit io .bezeichnet
sind.
i i zeigt die Dampfzuführung zum Düsenkranz 6 und 1z die Dampfzuführung zu den Düsenkränzen
o und io: