DE852789C - Leitschaufeltraeger fuer Axialturbinen - Google Patents

Description

• Leitschaufelträger für Axialturbinen

  Das günstige thermodynamische Verhalten von

  Reaktionsturbinen hängt wesentlich von den Lauf.

  spielen der meist deckbandlos ausgeführten

  Schaufelkränze ab. Bei Betrieb mit hohen Tem-

  peraturen und den daraus entstehenden Wärme-

  dehnungen ist besonders sorgfältig auf die Ein-

  haltung genügend enger Spiele ohne Gefährdung

  der Betriebssicherheit zu achten. Die Erfindung

  betrifft die besondrere Ausbildung von geteilten

  ringförmigen Bauelementen, welche als Begrenzun-

  gen des Strömungsringraumes enge Spiele mit

  Teilen des Laufkörpers haben. Insbesondere

  handelt es sich um die Abdeckungen über den Lauf-

  schaufeln, welche besonders durch Anlaufschäden

  gefährdet sind. Die Anordnung einer Teilfuge in

  Achshöhe durch alle feststehenden Teile einer

  axial durchströmten Turbine ist in den meisten

  Fällen aus Gründen der Wartung und Montage vor-

  teilhaft. Nachteilig für die Gewährleistung eines

  möglichst gleich engen Spieles längs des Umfanges

  ist die Formänderung des durch die Teilung ent-

  standenen Halbringes bei der im Betrieb auftreten-

  den Beheizung durch den Treibmittelstrom. Diesel

  bedingt bei fast allen geteilten Bauweisen von Ge-

  häusen oder Leitschaufelträgern mit eingebauten

  Leitschaufelkränzen sowie mit unmittelbar vor-

  handenen Laufschaufelabdieckungen im Gehäuse-

  zylinder bzw. den besonders eingesetzten Abdeck-

  ringen gewisse radiale Temperaturunterschiede an

  diesen Bauelementen, durch welche besonders an

  der Störungsstelle der Rotationssymmetrie, der

  Teilfuge eine beachtliche Abweichung von d'er

  Kreiszylinderform entsteht. In der Fig. r ist dies

  durch die Maßpfeile 8 min. und 8 max. angedeutet.

  Im Betrieb ist es daher ein enges Spiel nur mehr in

  einem begrenzten Bereich des Umfanges vorhanden,

  welches dort vielleicht infolge der örtlichen De-

  formation des Halbringes sogar unter einem zu-

  lässigen Mindestwert zu liegen kommt. Mit Rück-

  sicht auf einen betriebssicheren, Lauf müßte also

  das Einbauspiel größer gewählt werden, so daß aus

  beiden Gründen die Undichtheitsverluste unzweck-

  mäßig groß werden.

  Zur Vermeidung dieser Nachteile ist entsprechend

  der Erfindung an der vom Treibmittel beheizten

  Innenoberfläche der Laufschaufelabdeckungen und

  gegebenenfalls der Leitschaufelkränze eine wärme-

  dämmende Zone geringer Maße mit Gashöhlräumen

  vorgesehen und die Steifigkeit durch den gleich-

  mäßigen durchwärmten äußeren Halbringteil er-

  reicht. Auf diese Weise kann man radiale Tem-

  peraturunterschiede in dem äußeren Teil des

  Halbringes, der die nötige Steifigkeit besitzt und

  zur Aufhängung dient, so klein wie möglich halten.

  Der Wärmeeinfall von Seiten der strömenden Gase

  wird eingedämmt, und zwar in erster Linie bei der

  Zylinderabdeckung des umlaufenden Schaufel-

  gitters, weil hier die Forderungen nach einem

  kleinen Spaltverlust und genügender Sicherheit

  gegen Anlaufen und daraus entstehende Beschädi-

  gungen einander gegenüberstehen. Durch die er-

  findungsgemäße Einschaltung von Gasräumen mit

  wenig Strömung ist es möglich, die für die Betriebs-

  verformung maßgebende Warudtemperatur an der

  Innenseite des tragenden Halbringes herabzusetzen.

  In der Zeichnung sind mehrere Ausführungs-

  beispiele von Leitschaufelträgern mit Laufschaufel-

  al)deckungen entsprechend der Erfindung darge-

  stellt, und zwar zeigt

  Fig. 2 einen Axialschnitt durch einen Teil einer

  Trommelturbinenstufe mit dünnwandiger Ring-

  alydeckung für die Laufschaufeln,

  Fig. 3 einten Axialschnitt durch einen Teil einer

  Trommelturbinenstufe mit gleichzeitiger Wärme-

  dämmung am Leitschaufelkranz,

  Fig. 4 einen Axialschnitt einer Trommelturbinen

  stufe mit anderen Wärmedämm-Maßnahmen bei

  der Laufschaufelabdeckung und

  Fig. 5 einen Axialschnitt durch einen Teil der

  Laufschaufelabdeckung, der eine Vorstufe bei der

  Herstellung der Gastoträume zeigt.

  In der Fig. 2 läuft der Lauf schaufelkranz i am

  Läufer 2 mit geringem Spalt innerhalb des Leit-

  schaufelträgers 3, in dessen Ringnut mittels der

  radialen Bolzen 4 der Leitschaufelring 5 eingesetzt

  ist. , Durch Niete 6 ist der Abdeckring 7 mit dem

  Leitschaurfelring 5 verbunden, welcher nach dem

  beheizten Innenrand zu durch Anlenkung dünn-

  wandiger Bliechstreifen 8° und 86 elastisch gestaltet

  ist, geringe Wärmekapazität und kleine Wärmeleit-

  querschnitte besitzt und die Ausbildung von, ruhen-

  den Gasschichten begünstigt. Diese Bauweise ist

  besonders . für Betriebsbedingungen geeignet, bei

  welchen schnelle Laständerungen, verbunden mit

  Temperaturänderungen, oft vorkommen. Wenn an

  der Teilfuge auch bei besonderer Überlappung des

  Stoßes eine gewisse Undichtheit auftritt, so ist

  gerade für diesen Teil des Umfanges eine ständige

  Erneuerung des Gasinhaltes der Toträume er-

  wünscht, weil dann die freien Enden des Halbringes

  keine besonders großen Deformationen bekommen.

  Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 läuft

  wiederum der Laufkranz i i des Trommelläufers 12

  mit geringem Spiel innerhalb des Leitschaufel-

  trägers 13 um. Die Abdeckung erfolgt mittels eines

  dünnen Blechringes 14, welcher sich über einen. in

  Umfangsrichtung gewellten Blechring 15 auf den

  tragenden Grundring 16 abstützt, wobei zur Ge-

  währleistung der Abdichtung der Rand des Blech-

  ringes 14 in einer Nut 17 des Grundringes geführt

  ist. Die Verbindung von Teil 14, 15, 16 ist durch

  Nietung, Lötung oder Schweißung möglich. Durch

  verschiedene Ausbildung der Wellenform des Stütz-

  ringes 15 längs des Umfanges können zusätzlich

  Korrekturen an der Deformation der Halbring-

  kombination zur Einstellung eines möglichst kreis-

  runden Innendurchmessers vorgenommen werden.

  Der Grundring 16 sitzt gemeinsam mit dem Träger-

  halbring 18 des Leitschaufelkranzes i9 in d'er Ring-

  nut des Leitschaufelträgers 13 und wird durch

  radiale Bolzen 2o auch bei Betriebswärme mutig

  gehalten. -Damit das Spiel des Leitschaufelkranves

  i9 zum Laufkranz 12 gleichmäßig eng in Betrieb

  bleibt, ist gemäß des Erfindungsgedankens die

  Innenseite des Trägerringes 18 auf eine bestimmte

  Tiefe wärmedichter gemacht, indem durch Um-

  walzen von angedrehten Spitzen (s. Fig. 5), vor

  Einschweißen der Leitschaufeln, Gashohlräume ge-

  schaffen werden.

  Die Turbinenstufe nach der Fig.4 ist in ähn-

  licher Weise gestaltet wie die nach der Fig. 2. Der

  Leitschaufelhalbring 21 ist mit dem Abdeckring 22

  der auf dem Turbinenläufer 23 befestigten Lauf-

  schaufeln 24 mittels der Niete 25 verbunden und

  in einer Ringnut des Leitschaufelträgers 26 ein-

  gesetzt,. in der er mittels der Bolzen 27 gehalten

  wird. Der Abdeckring 22 für die Laufschaufel 24

  weist die gleiche Wärmedämmschicht auf, wie sie

  bei der Ausführung der Fig. 3 für den Leitschaufel-

  ring verwendet ist. Sie besteht aus ringförmigen

  Gastoträumen 28:

  In der Fig. 5 ist ein N7orbearbeitungszustand dei

  Oberfläche des Abdeckringes 22 dargestellt, welche

  durch Drehen oder andere spanabhebende Vorgänge

  Spitzen mit einem Profil erhält, das sich bequem

  spanlos umwälzen, läßt.

  Ein besonderer Vorteil der Ausbildung der Lauf-

  schaufelabdeckung nach der Erfindung besteht

  darin, daß wegen der aufgegliederten oder leicht

  deformierbaren Oberflächengestaltung geringer

  Maße in Nähe der thermodynamisch notwendigen

  engen Laufspiele beim Anlaufen der Laufschaufeln

  z. B. im Zuge von Kriecherscheinungen des

  Schaufelwerkstoffes im Dauerbetrieb bei hoher

  Temperatur geringere Erwärmungen auftreten und

  auch geringere Schäden zu erwarten sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Leitschaufelträger als feststehende Strömungsringraumbegrenzung axial durch- strömter Kreiselradmaschinen, insbesondere von Turbinen hofier Temperatur, dadurch gekenn- zeichnet, claß an der vom Treibmittel beheizten Innenoberfläche der Laufschaufelabdeckungen und gegebenenfalls der Leitschaufelkränze einte wärmedämmende Zone geringer Maße mit Gas- hohlrä umen vorgesehen ist und die Steifigkeit durch den gleichmüßigen durchwärmten äußeren Halbring erreicht wird. 2. Leitsc'haufelträ ger nach Anspruch i, da- durch gekennzeichnet, claß der innere Teil der Laufschaufelahdeckung dünnwandig elastisch aus Dre'hflächenelementen gebildet ist. 3. Leitschaufelträger nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gasbeheizten dünnwandigen Drehflächenelemente der Lauf- schaufelabdeckung von einem dünnwandigen ge- wellten Ring getragen wird. Leitschaufelträger nach Anspruch i, da- durch gekennzeichnet, daß die äußere Strö- mungsringraumlregren.zung im Bereich des Leit- schaufelgitters und/oder Laufschaufeläbdeckung eine aufgegliederte Oberfläche mit Gashohl- räumen aufweist. 7. Leitschaufelträger nach Anspruch i, da- durch gekennzeichnet, daß die aufgegliederte Oberfläche mit den Gashohlräumen durch ein- gearbeitete Nuten mit umgewalzten Stegspitzen gebildet ist.