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Kreiselmaschine, insbesondere Dampf- oder Gasturbine, mit einem fliegend
angeordneten mehrstufigen, vorzugsweise radial beaufschlagten Vorschaltteil und
einem nachgeschalteten Niederdiuckteil am gleichen Wellenstrang a Hochdruckteile
von Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf- oder Gasturbinen, ordnet man .gerne fliegend
an, insbesondere dann, wenn die Beschauflung radial beaufschlagt wird, weil in diesem
Falle eine fliegende Ausbildung des Läufers infolge der geringen Gewichte der umlaufenden
Teile leicht durchführbar ist. Bei Maschinen, in denen die Welle abschnittsweise
verschiedenem Druck ausgesetzt ist, ist es vorteilhaft, bei derartiger fliegender
Anordnung das Arbeitsmittel am freien Wellenende einzuführen, da dann eine Hochdruckstopfbüchse
und die hiermit verbundenen Verluste und Gefahren vermieden werden und die hohe
Temperatur des Arbeitsmittels von dem Lager ferngehalten wird.' Eine solche Anordnung
bietet dann besondere Vorteile, wenn es möglich ist, dem Hochdruckteil einen Niederdruckteil
nachzu= schalten, dessen Achsschub dem Achsschub des Hochdruckteils entgegengesetzt
ist und diesen ausgleicht. Auf diese Weise erhält man eine Gesamtanordnung, die
in bezug auf Wirkungsgrad und Betriebssicherheit besonders günstige Ergebnisse erreichen
läßt. Die Anordnung zeigt aber dann Nachteile, wenn verlangt wird,- daß innerhalb
der Beschauflung oder insbesondere zwischen den beiden Gehäusen wesentliche Mengen
an Arbeitsmittel zu vorübergehender Vermehrung der Leistung (überlastung) zugeführt
oder zu Vorwärmzwecken (Anzapfung) abgeführt werden. Durch die Zufuhr oder Abfuhr
von Arbeitsmittel treten merkliche Veränderungen der einzelnen Achsschübe des Hochdruck-und
Niederdruckteiles auf; so daß der gegenseitige
Ausgleich u. U.
gestört wird. Gemäß den Erkenntnissen der vorliegenden Erfindung werden diese Störungen
dadurch wesentlich verstärkt, daß der Achsschub der Stirn:,. flächen des Hochdruckteiles
einen wesent , liehen Anteil des gesamten Achsschubes des Hochdruckteiles darstellt
und sich nacai: anderem Gesetz ändert als der Schub der Beschauflung. Die Stirnfläche
des Hochdruckteiles ist dem vollen Eintrittsdruck, also dem höchsten auftretenden
Druck, ausgesetzt, und der hierdurch erzeugte Achsschub findet im Hochdruckteil
innerhalb des mittleren Durchmessers der Stopfbüchse keinen Ausgleich durch irgendeinen
Gegendruck. Bei demjenigen Teil der Stirnfläche, welcher innerhalb des. mittleren
Durchmessers der Stopfbüchse liegt, kommt also der hohe Eintrittsdruck in voller
absoluter Größe zur Wirkung. Dieser Eintrittsdruck ändert sich zwar bei Drosselreglung
etwa verhältnisgleich zur Leistung, er ändert sich aber nicht wesentlich bei Änderung
einer Anzapfung innerhalb der Beschaufhiag oder bei Einleitung von Arbeitsmittel
zur Erzielung einer Überlastung. Auch ändert er sich häufig nach einem anderen Gesetz
als derjenige Druck, der auf der entsprechenden Fläche des Niederdruckteiles lastet.
Der dem mittleren Durchmesser der Stopf-Büchse entsprechende Teil der Stirnfläche
fällt bei fliegender Anordnung deshalb besonders groß aus; :weil zur Erzielung eines
schwingungsfreien Laufes des freien Wellenendes der Lagerdurchmesser groß gewählt
werden muß und die Welle in der -Nähe des Lagers, also an der Stelle, wo die -Stopfbüchse
anzuordnen ist, nicht plötzlich geschwächt werden darf. Die hier geschilderten Verhältnisse
werden natürlich nicht wesentlich dadurch geändert, daß zu einer sicheren Führung
des Wellenendes am Ende der Welle außerhalb des fliegend angeordneten Gehäuses noch
ein kleines Hilfslager mit einer Stopfbüchse nur kleinen Durchmessers angeordnet
wird.
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Entsprechend diesen Verhältnissen wird gemäß der vorliegenden Erfindung
vorgeschlagen, daß die Stirnfläche der abschnittsweise verschiedenem Druck ausgesetzten
Welle des Vorschaltteiles dem Austrittsdruck aus dem Vorschaltteil und das vom Vorschaltteil
abgekehrte Wellenende des Niederdruckteiles dem Eintrittsdruck 'in den Niederdruckteil
ausgesetzt ist. Vorteilhaft wird man hierbei einen merklichen Druckabfall zwischen
dem Austrittsdruck aus dein Vörschaltteil und dem Eintrittsdruck in den Niederdruckteil
vermeiden. Soweit jedoch ein Druckabfall an dieser Stelle sich gesetzmäßig entsprechend
den sonstigen Druckänderungen einstellt, wird er keine Störung des Schubausgleiches
hervorrufen, insbesondere dann nicht, wenn die Einleitung von Arbeitsmittel zur
Erzielung einer Überlastung vor der Stelle erfolgt, in welcher der Druckver--lu.st
auftritt. Ein gewisser Druckverlust wird ., beispielsweise durch Einschaltung einer
Zwischenüberhitzung auftreten, er kann aber auch durch Zwischenschaltung eines Mitteldruckgehäuses
hervorgerufen werden: Wesentlich ist nur, daß sich die Drücke auf die Stirnfläche
des Vorschaltteiles und auf die entsprechende entgegengeschaltete Wellenfläche des
Niederdruckteiles verhältnisgleich ändern. Es können dann die hierdurch erzeugten
Achsschübe ohne Bedenken durch Gegeneinanderschaltung ausgeglichen werden und werden
sich stets ohne wesentlichen Restschub aufheben. Ausgeglichen zu werden braucht
dann nur noch der Achsschub der Beschauflungen. Hierbei ist es unwesentlich, in
welchem Gehäuse der Ausgleich des Achsschubes der Beschauflungen erfolgt.
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Beim Vorschaltteil wird die Stirnfläche des: Wellenendes zweckmäßig
dadurch dem Austrittsdruck aus dem Vorschaltteil ausgesetzt; daß das Arbeitsmittel
indem Vorschaltteil an dem zum Niederdruckteil gewendeten Wellenteil eintritt und
die Beschauflung im wesentlichen in Richtung auf das vom Niederdruckteil abgekehrte
Wellenende hin durchströmt: Derartige Anordnungen fliegender Läufer von Kreiselmaschinen
sind bereits vorgeschlagen worden. In diesen bekannten Fällen handelt es sich jedoch
nicht um Hochdruckteile, die einet- Niederdruckteil vorgeschaltet werden, so daß
die Aufgabe, die Störung eines Schubausgleiches bei Überlastung oder Anzapfung zu
vermeiden, überhaupt nicht auftritt. Vielmehr soll bei diesen Vorschlägen der Achsschub
derBeschauflung des fliegendenLäufers durch den Schub, den der Austrittsdruck aus
denn Gehäuse auf die Stirnfläche ausübt, ausgeglichen werden. Da sich jedoch im
allgemeinen der Austrittsdruck aus dem Gehäuse nach ganz anderen Gesetzen ändert
als der Schub der Beschauflung, so können diese bekannten Vorschläge zur Lösung
der hier genannten Aufgabe nichts beitragen. Vielmehr kennzeichnet sich eine entsprechende
Ausbil- i dung einer Kreiselmaschine zur Verwirklichung des vorliegenden Erfindungsgedankens
noch dadurch, daß ein Teil des Arbeitsmittels in Richtung auf den zum Niederdruckteil
gewandten Wellenteil ein Labyrinth durchströmt, dessen Außendurchmesser größer ist
als der Innendurchmesser der Beschauflung und das den Achsschub der Beschauflung
zum mindesten teilweise ausgleicht. Der teilweise Ausgleich des Achsschubes der
Beschauflung i des Vorschaltteiles im Vorschaltteil ist kein unbedingtes Erfordernis
zur zweckmäßigen
Durchführung des Erfindungsgedankens, zeigt sich
aber bei der vorgeschlagenen Anordnung beispielsweise als vorteilhaft, wenn die
zuerst beaufschlagte Radialbeschauflung einwärts durchströmt wird.
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Die Abbildungen stellen beispielsweise als Ausbildung des Erfindungsgedankens
eine Dampfturbine dar. Abb. i zeigt einen Schnitt durch den Vorschaltteil, Abb.
2 die Lagerung des Vorschaltteiles, Abb. 3 einen Schnitt durch den Niederdruckteil
und Abb. 4 eine Gesamtansicht der Anordnung.
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In Abb. i tritt der Hochdruckdampf durch die Leitung i in das Hochdruckgehäuse
2 ein. Dieses Gehäuse wird an den Enden durch die Deckel 3 und 4 abgeschlossen.
Der eingetretene Dampf .wird durch die Dampfkammer 5 auf -die Düsen 6 verteilt undbeaufschlagt
beim Austritt aus diesen Düsen die Gleichdruckschaufeln 7. Anschließend durchströmt
der Dampf in Richtung auf das freie Wellenende die überdruckbeschauflung 8, 9 und
io. Durch diese allgemeine Strömungsrichtung herrscht im Raum i i der Austrittsdruck
aus dem Gehäuse, so daß die Stirnfläche 12 der Welle 13 dem Austrittsdruck ausgesetzt
ist. Durch das Rohr 14 verläßt der Dampf das Gehäuse. Ein Teil des Dampfes, welcher
die Düse 6 verläßt, strömt durch das Ausgleichslabyrinth 15 in den Raum 16 und gleicht
auf diese Weise durch den Druckabfall in diesem Labyrinth den Schaufelschub im wesentlichen
aus. Der Räum 16 ist durch die Stopfbüchse 17, die im Gehäuse 18 angeordnet
ist, gegen die Atmosphäre abgedichtet. Die letzten Schwaden werden- in der Dichtung
i9 aufgefangen.
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Entsprechend der Abb. 2 ist das Ende der Welle 13, welches den Hochdruckläufer
trägt, in einer Laterne 2o gelagert. Diese Laterne 2o verbindet das Gehäuse 2 mit
dem von der Turbine angetriebenen Stromerzeuger 21. Nach dem freien Wellenende zu
ist die Welle 13 im Lauflager 22, nach dem Generator 2i zu im Lauflager 23 geführt.
?4 ist ein Drucklager zur Aufnahme noch auftretender kleiner Restschübe, 25 sind
die Schleifringe, 26 ist ein Sicherheitsregler.
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An der anderen Seite des Stromerzeugers 21 läuft die Welle 13 gemäß
der Darstellung in Abb. 3 in dem Lager 27. An dieses Wellenende ist die Nabe 28
angeflanscht und die Welle durch die Stopfbüchse 29 abgedichtet. Der Achsschub,
welcher auf die Stirnfläche der Nabe 28 ausgeübt wird, ist durch den mittleren Durchmesser
der Stopfbüchse 29 bedingt. Dieser Stirnflächenschub gleicht sich etwa mit dem Schub
auf die Stirnfläche 12 entsprechend dem mittleren Durchmesser der Stopfbüchse 17
aus, wobei zu berücksichtigen ist, daß der Maßstab der Abb. 3 kleiner ist , als
der Maßstab der Abb. i. Auf der Nabe 28 ist ein Teil der Beschauflung 3o befestigt,
deren Achsschub im wesentlichen durch das Labyrinth 31 ausgeglichen ist. Der andere
Teil der Beschauflung sitzt auf der Nabe 32 der Welle 33, welche in umgekehrtem
Drehsinn umläuft. Der Beschauflung 30 ist noch eine axial beaufschlagteBeschauflung34
nachgeschaltet, die aber an den Achsschubverhältnissen ,praktisch nichts ändert.
Das Gehäuse des Niederdruckteiles ist mit 35 bezeichnet. In dieses Gehäuse tritt
der aus dem Vorschaltteil überströmende Dampf über die Leitung 36 ein.
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Wie aus Abb.4 hervorgeht, tritt der Dampf aus dem Gehäuse 35 nach
unten über den Abdampfstutzen 3; aus. Der hier anzuschließende Kondensator ist in
der Darstellung fortgelassen. Das andere Ende des gegenläufigen mittleren Teiles
im Gehäuse 35 ist üblicherweise ausgebildet, so daß bei 38 die Regelung für den
ganzen Maschinensatz angebracht ist.
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Der Niederdnuckteil kann natürlich jede andere Bauart aufweisen, insbesondere
kann der Vorschaltteil unmittelbar an einem zweifach gelagerten Niederdruckteil
angeschlossen sein und nicht, wie dargestellt, unter Zwischenschaltung eines Stromerzeugers.
Es ist auch in keiner Weise erforderlich, daß der Niederdruckteil fliegend angeordnet
ist. Durch die dargestellte Anordnung wird jedenfalls erreicht, daß jede Störung
des Achsschubausgleiches durch den Einfluß der Stirnflächen fortfällt, da sich die
Achsschübe der Stirnflächen bei jeder Belastung und bei allen Überlast-undAnzapfverhältni:ssen
mit Sicherheit ausgleichen. Wie weit der Achsschub der einzelnen Beschauflungen
im gleichen Gehäuse ausgeglichen wird, also z. B. wie weit der Achsschub der Beschauflungen
8, 9 und io durch das Labyrinth 15 und der Achsschub der Beschauflungen
30 und 34 durch das Labyrinth 31 ausgeglichen wird, hat auf das Wesen der
vorliegenden Erfindung keinen Einfluß, soweit nur die Beschauflungen im ganzen unabhängig
von den Stirnflächen ausgeglichen sind.