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In mindestens einer Achsebene unterteilter, mehrere Kränze enthaltender
Leitschaufelträger, insbesondere für Überdruck-Dampfturbinen Die Erfindung bezieht
sich auf Leitschaufelträger für Turbinen, insbesondere Überdruckdampfturbinen, und
hat den Einbau derartiger unterteilter Leitschaufelträger in das Turbinengehäuse
zum Gegenstand.
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Im Dampfturbinenbau werden vielfach Gehäuseteile als Träger für mehrere
Leitschaufelkränze verwendet, die in einer Achsebene unterteilt und unter Vermittlung
von waagerechten Flanschen miteinander verschraubt sind; bei Überdruckturbinen ist
meist der in dieser Weise zusammengesetzte Gehäusemantel selbst der Leitschaufelträger.
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Es ist auch schon bekannt, Leitschaufelträger dieser Form ins Gehäuse
einzusetzen, um sie vom Dampf umströmen und heizen zu lassen. Alle diese Bauteile
neigen wegen ihrer unregelmäßigen Form infolge der Ansätze oder Flanschen dazu,
bei den Temperaturänderungen, die .der Betrieb mit sich bringt, unrund, d. h. oval
zu werden.
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Es ist auch schon bekannt, zur Vermeidung des Unrundwerdens die geteilten,
als reine Drehkörper ausgebildeten Leitschaufelträger durch Haltekörper zusammenzuhalten;
die ebenfalls als reine Drehkörper ausgebildet sind.
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Bei einer bekannten Ausführung dieser. Art sind für den Fall einer
Gleichdruckturbine die in der Achsebene geteilten Zwischenböden für die Düsen wärmebeweglich,
nämlich mittels der üblichen Radialbolzenlagerung, in einer zwei solcher Zwischenböden
umfassenden, als Drehkörper ausgebildeten geteilten Büchse gelagert. Die Büchse
ihrerseits ist im Turbinengehäuse innen und außen zentriert und wird nur an den
Stirnseiten und auf einem kleinen Stück ihres Mantels vom Dampf berührt. Infolge
der formschlüssigen Verbindung mit dem Gehäuse muß die ziemlich dickwandige Büchse
alle Verformungen mitmachen, die das Gehäuse ausführt. Daher können auch die Radiafbolzen
sich in ihrer Einstellung ändern, so daß die als Leitschaufelträger zu betrachtenden
Zwischenböden ihrerseits ihre Lage ändern. Dieser Nachteil muß besonders in Erscheinung
treten, wenn in einer solchen Büchse sehr viele Zwischenböden oder ein langer Leitschaufelträger
zu lagern ist und wenn die Leistung der Turbine und infolgedessen die Spaltabmessung
sehr klein ist.
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Bei einer anderen bekannten Ausführung soll das Unrundwerden dadurch
verhindert werden, daß der Leitschaufelträger in zu seiner Längsachse senkrechten
Ebenen unterteilt wird und daß die so gebildeten schmalen ringförmigen Leitschaufelträgerteile
- durch um sie herumgelegte, im Querschnitt Z-förmige federnde Ringe im Gehäuse
gelagert sind. Diese Bauweise hat außer dem Nachteil der schwierigen Herstellung,
die sich aus der Notwendigkeit vieler Teilfugen und Zentrierflächen ergibt, den
erheblichen Mangel, daß die federnden Ringe infolge der Beanspruchung
durch
den Dampf frohen Druckes und hoher Temperatur den dadurch bedingten Belastungen
im heißen Zustand auf die Dauer nicht gewachsen sind. Außerdem bewirken die federndenRinge,
daß sich derLeitschaufelträger bei seiner Erwärmung den Temperaturänderungen nicht
zwanglos anpassen kann; sondern nur nach Überwindung der Federkraft.
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Die Erfindung vermeidet die geschilderten ,Mängel in erster Linie
dadurch, .daß sowohl die Haltekörper, die als reine Drehkörper ausgebildet sind,
als auch der von ihnen zusammengehaltene geteilte, gleichfalls als reiner Drehkörper
ausgebildete Leitschaufelträger, die beide vom Dampf umgeben sind, über dem gleichen
Temperaturfluß ausgesetzte Gehäuseteile mit dem Mantel des Turbinengehäuses zentrisch
wärmebeweglich, z. B. durch Radialbolzenlagerung, verbunden sind. Dann können sich
Leitschaufelträger und Haltekörper unter Aufrechterhaltung ihrer Drehkörperform
den Temperaturänderungen zwanglos anpassen.
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Durch die Erfindung wird gewährleistet, daß die Schaufelspalte zwischen
dem Turbi nenläufer und dem Leitschaufelträger bei jedem Betriebszustand ringförmig
bleiben und nicht sichelförmig -,verd°n. Die Ringspalte können daher äußerst klein
bemessen werden., weil der Sicherheitszuschlag, der durch das Sichelförmigwerden
bedingt ist, wegfallen kann. Die Erfindung erhöht somit die Betriebssicherheit der
Turbine wesentlich und verbessert ihren Wirkungsgrad. Die Erfindung erschließt damit
außerdem der überdruckt.urbine (Trommelturbine) das Gebiet höchster Drücke, bei
denen nur kleine Volumina des Treibmittels zu verarbeiten sind, und der kleinen
Leistung, bei der gleichfalls nur kleine Volumina des Treibmittels zur Verfügung
stehen. Die Erfindung erschließt also der Überdruckturbine ein Gebiet, in dem bisher
die Gleichdruckturbine überlegen war und als allein in Betracht kommend galt. Sinngemäß
kann die Erfindung überdies auch für Dichtungsträger ohne Leitschaufeln verwendet
werden.
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Abb. i bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele von axial beaufschlagten
Turbinen, bei denen die besondere Anordnung der Leitschaufelträger gemäß der Erfindung
dargestellt ist.
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Der Leitschaufelträger a der Abb. i enthält mehrere Schaufelkränze
und ist in der Achsebene geteilt, um auf den Läufer b aufgebracht werden zu können.
Die beiden Teile von a bilden zusammen einen reinen Drehkörper.
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Damit a sich wie ein freier, ungeteilter Drehkörper auf die im Betrieb
eintretenden Temperaturen einstellen kann, unter Beibehaltung, seiner Achse im Raum,
ist er nicht unmittelbar im Gehäusemantel c, sondern in dem einteiligen Drehkörper
d befestigt.
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,d weist ebenso wie die Mutter d reine Drehkörperform auf und
wird derart vom Arbeitsdampf umspült, daß er stets etwa gleiche Temperaturen aufweist
wie der Teil a.
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Beide Teile a- und d können also ihre Abmessungen pral@tnsch
widerstandslos den wechselnden Temperaturen anpassen, wodurch die Gewähr gegeben
ist, daß nicht nur der ungeteilte Teil b, sondern auch der geteilte Teil a seine
Drehkörperform beibehält.
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Die Befestigung der Teile im Gehäuse erfolgt unter Berücksichtigung
der vom Treibmittel auf ihn ausgeübten Kräfte in Umfangs-und axialer Richtung derart,
daß die Achse der festen, a, und der umlaufenden, b, Drehkörper im Raum bei allen
Betriebszuständen übereinstimmt.
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In Abb. 2 ist zum Unterschied von Abb. i der äußere Drehkörper nur
teilweise, n ,-iinlich im Teildi, einteilig hergestellt, während der Teil d. in
einer Durchmesserebene geteilt ist, die senkrecht liegt zur Teilebene des Drehkörpers
a.
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Durch die Versetzung der Teilfugen um einen rechten Winkel, durch
die Ausbildung aller Teile, a., dl und d., als Drehkörper und durch die Bespülung
der einander umfassenden Teile mit Treibmittel von gleicher Temperatur wird auch
hier die Drehkörperform des Leitschaufelträgers a bei freier Anpassung seiner Abmessungen
an, die wechselnden Temperaturen gewahrt.
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In Abb.3 ist der gleiche Erfindungsgedanke dadurch verwirklicht, daß
der Leitschaufelträger a außer von zwei Drehkörpern dl und d. auch noch vorn
Gehäuse c gefaßt wird, nämlich durch den Ring c , der mit dein wegen der erforderlichen
Stutzen für die Dampf7u-und -abströmung nicht als Drehkörper ausgebildeten Gehäuse
durch einen dünnwandigen Teil c" verbunden ist. Die Stärke des Teiles c" ist relativ
zur Stärke des Ringes c' so bemessen, daß c' die Drehkörperform beibehält, auch
wenn der an c" grenzende Gehäuseteil von der Drehkörperform abwicht.
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Für Abb. d. gilt hinsichtlich des Ringes c und seiner zentrisch-elastischen
Verbindung mit dem Nied erdruckgehäuseteil c das gleiche wie für Abb. 3. Der Hochdruckgehäuseteil
7z ist im Gegensatz zu den bisher behandelten einteiligen Gehäusemänteln zweiteilig
ausgebildet.
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Er faßt den Schaufelträger a durch einen Ring t, der mit dem
Mantel durch den Teil t'
zentrisch-elastisch verbunden ist, so daß der Ring
t seine Drehkörperform beibehält, auch , wenn der Gehäusemantel k von dieser Form
abweicht. Die beiden Ringe t und c' sind
wieder dem Treibmittel
von gleicher Temperatur ausgesetzt wie die benachbarten Teile des Schaufelträgers
a.
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Abb. 5 unterscheidet sich von Abb:4 dadurch, daß an Stelle des mit
dem Niederdruckgehäuse c verbundenen Ringes c' eine einteilige Büchse in verwendet
ist,- die das Niederdruckende des Schaufelträgers auf die gleiche Weise zusammenhält.
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In Abb. 6 ist wiederum der Ring c' wie in Abb. 3 und 4 mit dem einteiligen
Gehäuse c zusammengebaut, während auf der Hochdruckseite ein einteiliger Ring d2
verwendet ist, ähnlich wie in Abb. 3.
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Die bei Beschreibung der Abb. a angegebene Versetzung der Teilfugen
zwischen Ring d2 und Schaufelträger a gilt natürlich auch für die Teile dl und d2
der Abb:. 3 gegenüber a, für die Teile k der Abb. 4 und 5 gegenüber a und für den
Ring d2 der Abb. 6 gegenüber a.
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Die zentrisch-elastische Aufhängung des Ringes t in Abb. 4
durch den Gehäuseteil t'
gilt auch für die Abb-. 5 und 6.