DE767194C

DE767194C - Schaufeltraeger fuer radial beaufschlagte Dampfturbinen mit in diesem unmittelbar eingesetzten Schaufeln

Info

Publication number: DE767194C
Application number: DEK139429D
Authority: DE
Original assignee: GUSTAV KOEHLER DIPL ING
Current assignee: GUSTAV KOEHLER DIPL ING
Priority date: 1935-09-28
Filing date: 1935-09-28
Publication date: 1952-02-14

Description

Schaufelträger für radial beaufschlagte Dampfturbinen mit in diesem unmittelbar eingesetzten Schaufeln Bei radial beaufschlagten Turbinen sind die beschaufelt.en Flächen der Stirnseiten der Schaufelträger verschiedenen Temperaturen ausgesetzt. Diese bewirken auch im Schaufelträger verschiedene Temperaturen und somit Temperaturspannungen, die mit dein Temperaturunterschied in der Scheibe wachsen und .leicht unzulässig hohe Werte annehmen können. Bei Laufschaufelträgern überlagern sich diese Temperaturspannungen außerdem den Fliehkraftbeanspruchungeu.
Um, insbesondere bei Laufschaufelträge rn, die zulässige Beanspruchung des Werkstoffes nicht zu überschreiten, hat man den Schaufelträger in eine größere Anzahl Teile zerlegt, und zwar derart, daß jeder Teil nur Arbeitsdampf mit geringem Temperaturgefälle ausgesetzt ist. Für, die Auflösung der Schaufelträger in mehrere Teile gibt es eine große Anzahl Möglichkeiten. Doch ergeben sich immer die gleichen Nachteile: Der Aufbau wird teurer und verwickelt, die Montage und Demontage außerordentlich erschwert.
Die vorliegende Erfindung soll nun ermöglichen, das Temperaturgefälle des Arbeitsdampfes, dem eine Scheibe ausgesetzt werden kann, wesentlich zu erhöhen, ohne daß die Temperaturspannungen unzulässig hohe Werte annehmen. Die Auflösung des Schaufelträgers in mehrereTeile kann dann verringert oder, wenn das Temperaturgefälle eines Gehäuses oder der gesamten Turbine nicht allzu hoch ist. ganz vermieden werden.
Maßgebend für den Temperaturunterschied in einem Teil des Schaufelträgers ist nicht allein der Temperaturunterschied des die Scheibe umgebenden Dampfes, sondern vor allem die Beschaffenheit der Läuferoberflächen.
Bei einem gegebenen Temperaturgefälle: des Arbeitsdampres zwischen zwei Stellen der Scheibenoberfläche ergibt sich ein Wärmefluß in der Scheibe auf Grund eines Temperatursprunges zwischen Dampf und Scheibenbegrenzung sowohl an der Stelle des heißeren Dampfes, an der die Wärme der Scheibe zuströmt, als auch an der Stelle des kälteren Dampfes, an der die Wärme von der Scheibe wieder abfließt. lach Abzug dieser beiden Temperatursprünge von dem Temperaturgefälle des Arbeitsdampfes ergibt sich der in der Scheibe auftretende Temperaturunterschied. der die Temperaturspannungen bewirkt. D--r in der Scheibe auftretende Temperaturunterschied wird also um so kleiner. je größer die Temperatursprünge zwischen Dampf und Scheibenbegrenzung werden.
Um dies zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen. daß bei einem Schaufelträger für radial beaufschlagte Dampfturbinen mit in diesem unmittelbar eingesetzten Schaufeln zur Verminderung des radialen Wärmeflusses im Schaufelträger die Schaufelfüße nur auf Flächenstücken mit dem Schaufelträger in Berührung kommen, die zur Abstützung der Schaufeln notwendig sind, während an allen übrigen Stellen zwischen Fuß- und E%-andla°grenzung Hohlräume vorgesehen sind, und daß außerdem die Oberflächenteile der Scheibe zwischen zwei Schaufelreihen durch dünne Bleche derart abgedeckt sind. dar) zwischen Abdeckblechen und Scheibenwand schmale Hohlräume gebildet werden. Es soll damit eine unmittelbare Berührung des Arbeitsdampfes mit der Scheibe auf dem Teil weitgehend vermieden werden. Selbstverständlich füllen sich diese Ringräume. sofern sie nicht mit einer Isoliermasse ausgefüllt werden, mit Dampf. Doch ist auch die isolierende -Wirkung ruhender gasförmiger Medien sehr groß. ! Die ringförmigen Elemente können aus Gründen der Montage und der Fabrikation auch aus mehreren Segmenten zusammengesetzt sein und beispielsweise aus Blech- I stücken bestehen oder von den Schaufelfüßen selbst gebildet werden. Für radial beaufschlagte Turbinen, bei welchen die Schaufeln auf beiden Seiten an Tragringen befestigt sind, ist für den gleichen Zweck vorgeschlagen worden, die Tragringe i so auszubilden, daß sie in Wandnähe der Scheibe die radiale Erstreckung einer Stufe annehmen, also die Scheibe völlig gegen das r Arbeitsmittel abdecken, und andererseits die Verbindung zwischen Schaufeltragring und Scheibe so erfolgt, daß zwischen diesen beiden Teilen Ringräume entstehen, so daß eine i Drosselung des Wärmeflusses zwischen Arbeitsmittel und Scheibe und damit eine Verringerung der Temperaturunterschiede in der Scheibe entsteht. Abgesehen davon, daß j dieser Vorschlag sich auf Turbinen mit Schaufeltragringen bezieht, müssen mit dieser Konstruktion eine Reihe Nachteile in Kauf genommen werden.. Sind z. B. die Tragringe so befestigt, daß sie in radialer Richtung festliegen, so werden trotzdem große zusätzliche Spannungen auftreten, da ja die Scheibe kalt bleibt, während die Tragringe die volle Temperatur des Arbeitsmittels annehmen. Sind aber die Tragringe so befestigt, daß sie sich radial zur Scheibe bewegen können. so nimmt diese einerseits keine Schaufelfliehkräfte auf, anderseits werden zusätzliche Elemente notwendig, die die mittengleiche Lage der Tragringe mit der Scheibe bei jedem Betriebszustand gewährleisten. Bei vielstufigen Turbinen ist dies eine nur schwer zri lösende Aufgabe.
In den Abt). i und 2 sind für den Erfindungsg°genstand Ausführungsbeispiele angegeben. Dabei bedeutet i das Schaufelblatt. 2 den Schaufelfuß, 3 die Scheibe; 4. ein blechföriniges Ringelement, 5 einen Stemmdraht. durch den die Schaufel eine in Richtung der Schaufelfliehkraft wirkende Vorspannung erhält. Die Schaufelauflageflächen sind mit 6, ; und 8, die Ringräume zwischen Fuß und Scheibe mit 9, io, ii und 12, der Ringraum zwischen Blech und Scheibe mit 13 bezeichnet.
Durch die Erfindung wird es außerdem möglich. die Scheiben in weitaus größerem Umfang als bisher doppelseitig zu beschaufeln. wenn die Schaufelgruppen auf den lyeiden Scheibenstirnseiten hintereinandergeschaltet sind. Besondere Vorteile treten ferner bei Radialturbinen mit- großen Beaufschlagungsdurchmessern, wie sie bei nicht gegenläufigen Radialkondensationsturbinen notwendig werden, auf. In diesem Fall ist die Auflösung rles Laufschaufelträgers in mehrere konzentrisclie Ringe aus Gründen der Fliehkraftbeanspruchungen nicht mehr zulässig. Bei der üblichen Ausführung solcher Scheiben kann daher das auf sie entfallende Wärme- und Temperaturgefälle nur verhältnismäßig klein sein. Gemäß der Erfindung wird erreicht, däß derartige Scheiben selbst mit Grenzdurchmessern und entsprechenden Umfangsgeschwindigkeiten, mit großer Gefällsverarbeitung bei mäßigen Gesamtbeanspruchungen ausgeführt werden.können. Der Erfindungsgegenstand läßt somit in Verbindung mit nur auf einer Seite gehaltenen Laufschaufeln die.nicht gegenläufige Radialturbine zu einer billigen und einfachen Bauart für Kondensationsturbinen werden.

Claims

PATENTANSPRUCH: Schaufelträger für radial beaufschlagte Dampfturbinen mit in diesem unmittelbar eingesetzten Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung des radialen Wärmeflusses im Schaufelträger die Schaufelfüße nur auf Flächenstücken mit dem Schaufelträger in Berührung kommen, die zur Abstützung der Schaufeln notwendig sind, während an allen übrigen Stellen zwischen Fuß- und Wandbegrenzung Hohlräume vorgesehen sind, und. daß außerdem die Oberflächenteile de i; Scheibe zwischen zwei Schaufelfußreihen durch dünne Bleche derart abgedeckt sind, daß zwischen Abdeckblechen und Scheibenwand schmale Hohlräume gebildet werden. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 172 769, 574138, 61811T; britische Patentschrift Nr. 31q.868; USA.-Patentschrift Nr. 1468.694.