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Axial beaufschlagte Dampfturbine mit gegenläufigen Läufern Die Erfindung
betrifft eine axial beaufschlagte Dampfturbine mit gegenläufigen Läufern. Die Dampfturbine
gemäß der Erfindung unterscheidet sich von den bekannten Turbinen dieser Gattung
in :erster Linie durch das Zusammenwirken aller nachbenannten Merkmale, an deren
gemeinsames Vorhandensein die Erfindung daher auch gebunden ist, nämlich dadurch,
daß der dem Dampfeintrittsstutzen benachbarte Läufer .einen ringförmigen, dampfführende
Teile, wie Düsen, Leitschaufeln bzw. Laufschaufeln, aufweisenden Teil trägt und
das Gehäuse an der entsprechenden Stelle einen entsprechend ausgebildeten ringförmigen,
ebenfalls dampfführende Teile aufweisenden Teil besitzt, und daß diese zusammenarbeitenden
ringförmigen Teile so angeordnet sind, d:aß in ihnen der Dampf in entgegengesetzter
Richtung strömt als in den gegenläufigen Läufern und auf den mit dem einen Läufer
verbundenen ringförmigen Teil wirkt.
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Dadurch wird erreicht, daß die an dem einen Läufer auftretenden Axialdrücke
ausgeglichen werden. Feiner ergeben sich eine bessere Ausnutzung des Dampfes und
günstigere Dichtungsverhältnisse. Es . sind zwar schon bei Turbinen ohne gegenläufige
Läufer Versuche bekanntgewurden, den auf den Läufer vom Dampf ausgeübten Axialdruck
auszugleichen, jedoch ist dies in. einem praktisch in Erscheinung tretenden Maße
nicht gelungen oder für Teile von unterteilten Läufern lediglich durch Doppelanordnungen
erreicht worden. Es sind beispielsweise gegenläufige Dampfturbinen bekannt, deren
äußerer Läufer innen und außen beaufschlagt ist und auf der Außenseite mit der feststehenden,
am -Gehäuse vorgesehenen Schaufelung, auf der Innenseite mit der Schaufelung des
inneren Läufers zusammenarbeitet. Bei diesen Turbinen sind jedoch die beiden gegenläufigen
Turbinenteile fliegend angeordnet. Bei einfach umlaufenden Turbinen ist bereits
ein Kolben am Läufer auf der Frischdampfseite vorgesehen worden, bei dem aber nur
ein scheibenförmiger, senkrecht zur Läuferachse angeordneter Teil wirksam ist, während
die zusätzliche, an diesem Teil und dem Uegenüb:erliegenden Gehäusebeil angeordnete
Schaufelung in radialer Richtung vom Dampf durchflossen wird und insoweit nicht
ausgleichend auf den Axialdruck wirken kann. Ferner sind Ausgleichsvorrichtungen
für den Axialschub
einseitig; beaufschlagter Dampfturbinen bekannt,
bei denen der auf eine mit dem Läufer fest verbundene Scheibe oder auf die Gegenseite
des Läufers wirkende Entlastungsdampf durch das Zusammenwirken einet- Labyrinthdichtung
und eines mit dem Läüfer verbundenen und sich mit ihm einstellenden Drosselventils
in solcher Spannung gehalten wird, dal die beiderseitigen, auf die Turbine wirkenden
Dampfdrücke gleichbleihen. Hier sind also andere Mittel verwendet, und außerdem
hat diese Ausführung den -Nachteil, daß die Lab yrinthdichtung leinen sehr großen
Durchmesser besitzt. Bei Gasturbinen mit gegenläufigen Läufern hat man einen gewissen
Ausgleich des Axialdruckes auch schon dadurch erreicht, daß mit dem einen Läufer
eine ringförmige Kammer verbunden ist, auf deren der die Düsen tragenden Scheibe
gegenüberliegende Scheibe der Druck des durch das in die Düsen eintretende Gas vorzuwärmenden
Gasstromes wirkt. Aber auch dabei sind Labyrinthdichtungen mit verhältnismäßig großem
Durchmesser erforderlich, die in hezug auf die Abdichtung und die Herstellung ungünstig
sind.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Anordnung so getroffen,
daß der dem Dampfeintrittsstutzen benachbarte Läufer die Düsen an dem der Achse
zu gelegenen Ende der durch ihn und den mit ihm verbundenen ringförmigen Teil gebildeten
Ringkammer trägt. Durch die Drehung der Kammer wird der in die Düsen des Läufers
.eintretende Dampf, der an sich die Kammer in radialer Richtung durchströmen soll,
mitgenommen. Dadurch «-erden gefährliche Strömungen, die sonst dadurch entstehen
würden, daß der Dampf in umlaufende Düsen eintreten muß, sowie Dampfdruckverluste
vermieden.
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Die erfindungsgemäl)e Ausbildung der Turbine ermöglicht es ferner,
daß -zwei parallel zueinander beaufschlagte Schaufelgruppen vorgesehen. sind, die
beide unmittelbar von der ringförmigen Kammer aus gespeist werden, oder es lzi',niien
zwei parallel ueinand,er beaufschlagte Schaufelgruppen vorgesehen sein, von denen
die innere unmittelbar von der ringförmigen Kammer aus gespeist wird, während die
äußere der inneren nachgeschaltet ist. Durch diese parallele Beaufschlagun` zweier
Schaufelgruppen, gleichgültig, ob sie neben- der hintereinandergeschaltet sind,
ist die Möglichkeit gegeben, die beiden Lager nahe aneinanderzurücken, wodurch sich
günstige BetriebsLedingungen, beispielsweis"# hinsichtlich der kritischen Drehzahl,
ergehen. Bei \aclieinanderschaltung der beiden parallel beaufschlagt.en Schaufelgruppen.
werden auch die auf den zweiten Läufer ausgeübten AxiaIdrücke ausgeglichen. Auf
der Zeichnung sind zwei AusfUhrun`S-formen - der Turbine beispielsweise dar-C1-stellt.
Es zeigen: Abb. i einen :IL.sialschnitt durch eine Ttirhine gemäß den Ansprüchen
i bis 3 und Abh.2 einen Axialschnitt durch eine Turbine gemäß den Ansprüchen 1,
2 und 4..
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Bei der Ausführungsform nach Abb. i «wird der Dampf in. Richtung des
Pfeiles % in den Raum i der Turbine eingeführt und strömt sowohl in die Düsen 2,
die von dem Festen Gehäuse -3 getragen werden, als auch in die Düsen .l, die von
der umlaufenden Scheibe 5 getragen werden, die einen Teil des Läufers bildet, der
durch diese Scheibe 5, eine Scheibe 21 und :einen diese beiden Scheiben verbindenden
Ring 4.5 gebildet wird. Die Scheiben 5 und .'. I sind mittels Keile 6 auf Hohlwellen
,` befestigt, die von der Mittelwelle S getragen «-:erden, auf der mittels des Keils
9 der zweite Läufer i o befestigt ist. Auf dem einen Ende einer der Hohlwellen;
ist ein Zahnrad i i befestigt. Der Dampf, der durch die Düsen geströmt ist, gelangt
zum ersten Laufschaufelkranz 12, der aulaen auf dem Ring .lsitzt, gelangt dann auf
die am Gehäuse 3 befestigten Schaufeln 13, weiter auf die vorn Ring 4.5 getragenen
Laufschaufeln 1:i usw., bis er den Sammelraum 15 erreicht, von wo er in Richtung
des Pfeils 16 austritt. intsprecheiid ,virkt der in den Raum i eingetretene Dampf
nach dem Durchflul.; durch die Düsen 4. auf die von dein Läufer i o getragenen Laufschaufeln
1;, gelangt dann zu den innen am Ring ,15 befestigten Leitschaufeln 18, weiter zu
den vom Läufer io getraben.en Laufschaufeln 19 usw., bis er durch die Offnungen
2o in der Scheibe 21 sich im Raum 15 mit dem Dampf ver einigt, der durch
die Düsen 2 gegangen ist, und von da ebenfalls in Richtung des Pfeils 16 al,fiießt.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich also, daß das Gehäuse ; feststeht
und daLi die aus den Teilen 5, :15 und 2 i und den am Ring .f5 befestigten Schaufeln
sowie den Hohlwellen ; und dem Zahnrad i i gebildete Einheit in einer Richtung umläuft,
während der Läufer i o mit den auf ihm befestigten Schaufeln und die Welle 8 sich
in entgegengesetzter Richtung drehen, so daß die Energie des Dampfes, wie an sich
bekannt, gleichzeitig in den beiden Gegenlaufteilen ausgebeutet «wird, wodurch eine
hohe Leistung der Turbine bei geringem Gewicht, geringen Abmessungen und geringen
Kosten erzielt wird. Seitlich auf der Scheibe 5 ist ein Kolben 39 vorgesehen, der
die Laufschaufeln .1o trägt, «während ein ringartiger Träger a i für Düsen 4.2 und
Leitschaufeln 4.3 an der Wand des Gehäuses i befestigt ist. Das Ganze ist so angeordnet,
dal.') der Dampf, der durch die Düse11 .12 strömt,
nacheinander
abwechselnd auf die Leitscha.ufelkränze 43 und die Laufschaufelkränze 40 wirkt,
bis seine Kraft verbraucht ist, so daß in Richtung des Pfeils 44 kein ausnutzbarer
Dampf mehr fließt. Die umlaufende Scheibe 5 und der Kolben 39 bilden zusammen eine
Riiggkammer 23, an deren der Achse der Turbine zu gelegenem Ende die Düsen 4 der
Scheibe 5 angeordnet sind.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 2 tritt der Dampf ebenfalls in Richtung
des Pfeiles f ein, fließt durch den Eintrittsstutzen: 22, die von der umlaufenden
Scheibe 5 getragenen Düsen 4, wirkt dann auf die vom Läufer io getragenen Laufschaufeln
17, strömt durch die am Ring 45 befestigten Leitschaufelig 18, durch die Laufschaufeln
i9 des Läufers, io usw., bis er durch die öffnungen 2o die Kammer 15 erreicht, wo
er gemäß dem Pfeil 24 umgelenkt wird, um dann durch die am Gehäuse 3 befestigten
Düsen 2,5 zu strömen, dann auf die vom Ring 45 getragenen Laufschaufeln 26 zu wirken.,
dann durch die vom Gehäuse 3 getragenen Leitschaufeln 27 usw., bis er die Kammer
29 erreicht, aus der er ,in Richtung des Pfeils 16 austritt. Auch bei dieser Ausführungsfarm.ist
seitlich auf der Scheibe 5 ein Kolben 39 vorgesehen, der Laufschaufeln 40 trägt,
während ein ringartiger Träger 4 i für Düsen 42 und Leitschaufeln 43 an der Wand
des Gehäuses i befestigt ist. Das Ganze ist so angeordnet, daß der Dampf, der durch
die Düsen 42 strömt, nacheinander abwechselnd auf die Leit5chaufelkränze 43 und
die Laufschaufelkränze4o wirkt, bis seine Kraft verbraucht ist, so daß in Richtung
des Pfeils 44 kein ausnutzbarer Dampf mehr fließt. Die umlaufende Scheibe 5 und
der Kolben 39 bilden zusammen. eine Ringkammer 23, an deren der Turbinenachse zu
gelegenem Ende die Düsen 4 der S; heibe 5 angeordnet sind.
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Aus der Zeichnung gehen noch andere Einzelheiten hervor, die die Ausbildung
der Turbinenlager, Labyrinthdichtungen usw. verdeutlichen.
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E,s können selbstverständlich auch Abänderungen und Ergänzungen gegenüber
den dargestellten B eispielen vorgesehen sein. Da zwei Läufer vorgesehen sind, nämlich
einerseits der durch die Scheiben 5 und 21 und durch den Ring 45 gebildete und andererseits
der Läufer"i o, so können natürlich die leitenden Teile, nämlich die Düsen und Leitschaufeln,
entweder außen am Läufer io oder innen oder außen am Ring 45 angebracht sein. Entsprechendes
gilt dann für die Laufschaufeln.