DE696872C - Kreiselmaschine, insbesondere Dampf- oder Gasturbine, mit einem fliegend angeordneten mehrstufigen, vorzugsweise radial beaufschlagten Vorschaltteil und einem nachgeschalteten Niederdruckteil am gleichen Wellenstrang - Google Patents

Kreiselmaschine, insbesondere Dampf- oder Gasturbine, mit einem fliegend angeordneten mehrstufigen, vorzugsweise radial beaufschlagten Vorschaltteil und einem nachgeschalteten Niederdruckteil am gleichen Wellenstrang

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DE696872C
DE696872C DE1939M0144275 DEM0144275D DE696872C DE 696872 C DE696872 C DE 696872C DE 1939M0144275 DE1939M0144275 DE 1939M0144275 DE M0144275 D DEM0144275 D DE M0144275D DE 696872 C DE696872 C DE 696872C
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blading
steam
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DE1939M0144275
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Dr Phil Ulr Meininghaus
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PHIL ULRICH MEININGHAUS DR ING
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PHIL ULRICH MEININGHAUS DR ING
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/02Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
    • F01D1/06Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially radially

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (2)

  1. PATLNTANSPRTICHE: i. Kreiselmaschine, insbesondere Dampf-oder Gasturbine, mit einem fliegend angeordneten mehrstufigen, vorzugsweise radial beaufschlagten Vorschaltteil und einem nachgeschalteten Niederdruckteil am gleichen Wellenstrang, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche der abschnittweise verschiedenen Drücken ausgesetzten Welle des V orschaltteiles dem Austrittsdruck aus dem Vorschaltteil und das vom Vorschaltteil abgekehrte Wellenende des Niederdruckteils dem Eintrittsdruck in den Xliederdruckteil ausgesetzt ist.
  2. 2. Kreiselmaschine nach Anspruch i, bei :der das Arbeitsmittel in den Vorschaltteil an dem zum Niederdruckteil gewendeten Wellenteil eintritt und die Beschauflung iin wesentlichen in Richtung auf das vom Niederdruckteil abgekehrte Wellenende hin durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Arbeitsmittels in Richtung auf den zum Niederdruckteil gewendeten Wellenteil ein Labyrinth durchströmt, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Beschauflüng und das den Achsschub der Beschauflung zum mindesten teilweise ausgleicht.
DE1939M0144275 1939-02-21 1939-02-21 Kreiselmaschine, insbesondere Dampf- oder Gasturbine, mit einem fliegend angeordneten mehrstufigen, vorzugsweise radial beaufschlagten Vorschaltteil und einem nachgeschalteten Niederdruckteil am gleichen Wellenstrang Expired DE696872C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE859930C (de) * 1941-06-08 1952-12-18 Siemens Ag Verdichter mit vielstufigem, radial beaufschlagtem Schaufelgitter

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE859930C (de) * 1941-06-08 1952-12-18 Siemens Ag Verdichter mit vielstufigem, radial beaufschlagtem Schaufelgitter

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