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Anordnung radial beaufsehlagter Labyrinthscheiben, insbesondere bei
radial beaufschlagten Dampf- oder Gasturbinen Der Achsschub von Turbinenbeschauflungen
wird bekanntlich häufig dadurch ausgeglichen, daß Labyrinthdichtungen ,dem gleichen
Druckunterschied wie die Beschauflungen unterworfen werden. Werden für einen solchen
Schubausgleich radial beaufschlagte Labyr inthscheiben angeordnet, wie es insbesondere
bei radial beaufschlagten Beschauflungen für Dampf- oder Gasturbinen üblich ist,
so ist der Lässigkeitsverlust der radial. beaufschlagten Labyrinthscheiben nach
den Erkenntnissen der vorliegenden Erfindung wesentlich von der Ausdehnung der Labyrinthfläche,
besonders aber von der Größe des Innendurchmessers der mit Labyrinthen versehenen
Radialfläche abhängig. Bei gleichem Druc1`cverlauf in Labyrinth und Beschauflung
muß die Labyrinthfläche, und besonders der Innendurchmesser der Labyri.nthfläche,
mindestens so groß gewählt werden wie der Innendurchmesser der Beschauflung, wenn
bei gleichem Druckverlauf ein voller Ausgleich des Achsschubes erzielt werden soll.
Tatsächlich liegen die Verhältnisse, insbesondere bei einwärts gerichteter Strömung
im Labyrinth, noch ungünstiger, da sieh im Labyrinth ein Druckverlauf einstellt,
der von dem Druckverlauf in der Beschauflung abweicht.
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Die vorliegende Erfindung setzt sich* zum Ziel, den Lässigkeitsverlust
des Labyrinthes durch Vergrößerung der Fläche und besonders durch Verkleinerung
des Innendurchmessers bei Aufrechterhaltung des erforderlichen Schubausgleiches
herabzusetzen. Durch möglichste Ausnutzung der zur Anordnung von Labyrinthen zur
Verfügung stehenden Fläche, vorzugsweise des Innenteiles von radial beaufschlagtenLabyrinthscheiben,
wird nicht nur die Anzahl der unterzubringenden Dichtungsspalte erhöht, sondern
es, können gerade bei den inneren Dichtungsspalten kleineren Durchmessers weit kleinere.Spaltquerschnitte
eingehalten werden. Die Spaltquerschnitte ergeben sich als Produkt aus Umfang
und
Spalthöhe; der Umfang nimmt aber verhältnisgleich mit dem Spaltdurchmesser ab, außerdem
lassen sich erfahrungsgemäßar bei kleineren Durchmessern kleinere Spalk'..' höhen
unbeschädigt im Dauerbetrieb e. @.: halten. 9 Die vorliegende Erfindung schlägt
nun vor;> die groß gewählten äußeren Scheibenflächen dem in einem Teil der Beschauflungsgruppen
erzeugten Druckunterschied zur Erzielung eines angenäherten Ausgleichs für den Achsschub
der Beschauflungsgruppen auszusetzen, während die klein gewählten, möglIchst nahe
an die Welle herangezogenen inneren Scheibenflächen im wesentlichen nur zur Abdichtung
gegenüber dem in der restlichen Beschauflungsgruppe erzeugten Druckunterschied dienen.
Auf diese Weise läßt sich der zurr Ausgleich de,sAchsschubes der Beschauflungen
erforderliche Achsschub beispielsweise dadurch erzielen, daß die großen Flächen
am äußeren Umfang von Labyrinthscheiben dem großen Druckabfall im Hochdruckteil
der Beschauflungen ausgesetzt werden. Da im Hochdruckgebiet große Druckunterschiede
schon bei geringem Wärmegefälle auftreten, ist der durch Lässigkeit des Labyrinthes
hervorgerufene Leistungsverlust gering. Die kleinen Durchmesser des inneren Teiles
der Labyrinthscheibe brauchen dann keinen fühlbaren zusätzlichen Achsschub zu erzeugen,
der beispielsweise mitten im Niederdruckgebiet erzielbaren Druckunterschieden auch
bei Beaufschlagung größerer Flächen doch nicht wesentlich sein würde. Dagegen ergeben
die kleinen inneren Durchmesser der Labyrinthscheibe eine wesentlich verbesserte
Abdichtung und verhüten einen Leistungsverlust, der bei den beispielsweise für gegebenen
Druckunterschied großen Wärmegefällen im Niederdruckgebiet sonst unvermeidlich ist.
Zweckmäßig wird die Anordnung so getroffen, daß eine Ausgleichscheibe mit einer
Labyrinthfläche, welche die zwischen dem größten und kleinsten Durchmesser der Gesamtbeschauflung
eingeschlossene Radialfläche an Ausdehnung übertrifft, angeordnet wird. Dadurch
ergibt sich die Möglichkeit, den erforderlichen Achsschub schon mit einem geringeren
Druckabfall als demjenigen Druckabfall, welcher in der Gesamtbeschauflung, deren
Achsschub auszugleichen ist, auftritt; zu erzeugen und gleichzeitig eine sehr große
Anzahl radial umeinander angeordneter Dichtungsspalte anzuordnen. Von ganz besonderer
Bedeutung ist es nach .einer weiteren Erkenntnis der Erfindung hierbei, daß der
Innendurchmesser des dem gesamten Druckunterschied der Beschauflungen .ausgesetzten
Labyrinthes der Ausgleichscheibe kleiner ist als der kleinste Innendurchmesser der
Beschauflungsgruppen, deren Achsschub durch die Scheibe auszugleichen ist. Es kann
aber auch zweckmäßig sein, den Außendurchmesser des Labyrinthes der Ausgleichscheibe
größer zu @tltdn als den -größten Außendurchmesser ,Teser Beschauflungsgruppen.
Hierbei wird vorteilhaft der die äußere und innere Radialfläche der Labyrinthscheibe
trennende Verbindungsanschlüß zur Anzapfstelle zwischen den Beschauflungsigruppen
auf deminnerenDrittel der Labyrinthfläche liegen.
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Die Abbildung zeigt beispielsweise eine Ausführung des Erfindungsgedankens:
An der Welle i sind zwei radial beaufschlagte Räder 2 und 3 befestigt. Die umlaufende
Schaufelgruppe q. und 5 dieser Räder arbeitet mit den Leitschaufeln der Scheibe
6 zusammen. Außerdem trägt das Rad 2 noch Labyrinthe, die mit der festen Scheibe
7 und 8 zusammenarbeiten. Der Dampf tritt über die Rohrleitung 9 zur Düse io und
beaufschlagt zunächst die Gleichdruckschaufeln i i. Er strömt dann nacheinander
durch die Schaufelgruppe q. und 5 und verläßt die Turbine durch den Auspuffstutzen
i2. Der Achsschub der beiden Räder :2 und 3 wird gemäß den Vorschlägen der vorliegenden
Erfindung im wesentlichen dadurch ausgeglichen, daß der Dampf nach Austritt aus
den Düsen io durch das zur Scheibe 7 gehörige Labyrinth sich bis auf den gleichen
Druck entspannt, wie er hinter der Beschauflungsgrüppe q., also vor der Beschauflungsgruppe
5, herrscht. Dieses wird,dadurch erreicht, daß der Raum 13 über eine Leitung 1q.
mit der Bohrung z5 in der Scheibe 6 verbunden ist, wodurch ein Druckausgleich zwischen
dem Raum 13 und dem Raum hinter der Beschauflungsgruppe 4 erreicht wird. Die Labyrinthdichtung
der Scheibe 8 dient dann im wesentlichen nur noch zur Abdichtung des Dampfdruckes-
im Raum 13 gegen den Raum 16, in welchem nur ein Dampfdruck etwa gleich dem Dampfdruck
des Abdampfstutzens herrscht. Infolge des kleinen Innendurchmessers der Labyrinthanördnung
der Scheibe S findet der wesentliche Druckabfall im Labyrinth der Scheibe 8 an den
innersten Dichtungsspitzen statt, so daß in der Labyrinthdichtung der Scheibe 8
kein fühlbarer Zusatzschub mehr erreicht wird. Wie aus der Abbildung deutlich hervorgeht,
ist die Gesamtfläche der in einer Radialfläche angeordneten Labyrinthanordnung,
welche zu dem Rad z, dem Wellenblind 17 und den Scheiben 7 und 8 gehört, größer
als die Radialfläche, die vom Außendurchmesser der Beschauflung 5 und vom Innendurchmesser
der Beschauflung q. ,eingeschlossen wird. Besonders wichtig ist die Tatsache, daß
der Innendurchmesser dieser Labyrinthanordnung kleiner ist als der
kleinste
Durchmesser der Beschauflung, d. h. als der Innendurchmesser der Schaufelgruppe
q.. Weiterhin ist der Außendurchmesser der Labyrinthanordnung größer als der größte
Außendurchmesser der Schaufelgruppe 5. Der Zwischenraum zwischen .den Scheiben 7
und 8, in welchem die Anzapfstelle zwischen den Beschauflungsgruppen q. und 5 eingeschlossen
ist, liegt auf dem inneren Drittel der Labyrinthfläche.