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Eingehäusige radialbeaufschlagte Dampf- oder Gasturbine Wie bekannt,
steigt bei Dampfturbinen mit gegebenenfalls bis auf die Regelstufe unveränderlichen
Schaufelquerschnitten der spezif scheDampfverbrauch von Vollast nach Teillast hin
an. Der Grad des Anstieges ist je nach der im allgemeinen zumindest oberhalb I/4-Last
geradlinigen Charakteristik verschieden. Deren Vorlauf ist für Düsen-und Drosselreglung
unterschiedlich und hauptsächlich abhängig von der Höhe des Wärmegefälles und der
mechanischen Verluste, der Qualitätsziffer, der Belastung der Endstufen bei Auslegung
sowie bei Düsenreglung von dem Gefälleanteil der Regelstufe bei Vollast und deren
Einzelcharakteristik. Bei Gegendruckturbinen mit gegenüber den Kondensationsmaschinen
weit geringeren Wärmegefällen ist der Anstieg des Dampfverbrauchs bei Teillasten
entsprechend stärker.
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Mit verringertem Durchsatz geht der Druck vor der Beschaufelung bzw.
in dem Raum hinter der Regelstufe nach bekannten Gesetzen zurück. Damit entsteht
für die drosselgeregelte Turbine ein Verlust an Wärmegefälle, der, je nach den bei
Auslegung vorhandenen Geschwindigkeitsverhältnissen, durch die mit zunehmender Teillast
eintretende Wirkungsgradminderung noch erhöht wird. Bei der düsengeregelten Maschine
(es mögen in diesem Zusammenhang nur ausgesteuerte Ventilpunkte betrachtet werden)
bewirkt die bei Teillasten eintretende Absenkung des Radkammerdruckes eine Gefälleverschiebung
in der Weise, daß der Anteil
des je nach seiner Ausbildung als ein-
oder zweikränzige Geschwindigkeitsstufe obendrein häufig mit steigendem Geschwindigkeitsverhältnis
c im Wirkungsgrad merkbar abfallenden Regelrades am Gesamtgefälle steigt, während
der Einfluß der nachgeschalteten, mit gutem Wirkungsgrad arbeitenden Beschaufelung
zurückgeht. Daraus ergibt sich ein entsprechender Rückgang des Gesamtwirkungsgrades
bei Teillast.
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Eine Besserung der Verhältnisse läßt sich in dem Grade erzielen, als
das Ausmaß der Absenkung des Druckes vor der Beschaufelung bzw. in der Radkammer
dem Vollastwert gegenüber gemindert werden kann. Das wiederum ist möglich, wenn
mit Hilfe einer Verringerung der Querschnitte der Beschaufelung oder wenigstens
eines maßgeblichen Teiles davon der Radkammerdrück bzw. der Anfangsdruck..aufgestäut
werden kann.
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Die eingehäusige, radialbeaufschlagte Turbine mit Doppelfiuß in den
Endschaufelgruppen bietet eine vorteilhafte Möglichkeit zur Erreichung des angestrebten
Zieles einer Verbesserung des Teillastverbrauches: Bei dieser Bauform ist es ohne
Aufwendung zusätzlicher Mittel möglich, in an sich axial beaufschlagten Turbinen,
insbesondere von Schiffsturbinenanlägen bekannter Weise durch Absperrung der zur
hinteren Beschaufelungshälfte der Niederdruckscheibe führenden Überströmleitung
nur die vordere Schaufelgrüppe der Endscheibe zu beaufschlagen. Eine solche Maschine
wird gemäß der Erfindung dadurch wesentlich verbessert, daß beim Übergang zur Teilbeaufschlagung
der Endschaufelgruppen eine Änderung der Druckverteilung in den der Abdichtung und
dem Schubausgleich dienenden Labyrinthzonen, insbesondere selbsttätig von der Turbinensteuerung
aus, erfolgt. Diese Einrichtung sichert für alle Lastzustände praktisch vollkommenen
Schubausgleich und verhindert so, daß; wie bei Anlagen der obenerwähnten bekannten
Art, beim Abschalten des einen Teiles der Döppelflußbeschaufelung plötzlich ein
großer einseitiger. Schub auftritt, der durch ein entsprechend stark bemessenes
Drucklager aufgenommen werden muß-. Abgesehen von dem großen Bauaufwand des Drucklagers
ist auch seine Empfindlichkeit gegen derartige Belastungsänderungen unerwünscht.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in, den Fig: i und 2 dargestellt. In Fig.
i ist das Schema für die Normalschaltung der Dampfwege innerhalb der Turbine gezeichnet.
Der Dampf durchströmt nacheinanderdieRegelstufe o, die Schaufelgruppen I und II
und schließlich im Doppelfluß die beiden Endgruppen IIIg und IIIb. Parallel zu Gruppe
I wird das Labyrinth L1 auf der Rückseite der Hochdruckscheibe durchflossen. Bohrungen
in der Nabe dieser Scheibe sichern den Druckausgleich. In ähnlicher Weise ist ein
zweiter Parallelstrom bei der Gruppe II und dem Labyrinth L2 auf der Vorderseite
der umlaufenden Ausgleichscheibe vorhanden.. Der Druckausgleich am Ende erfolgt
hier durch eine besondere Ausgleichleitüng 4. Schließlich besteht noch ein dritter
Parallelstrom für die beiden Schaufelgruppen III einerseits und das Labyrinth L3
auf der Rückseite der Ausgleichscheibe A andererseits. Der Raum R4 hinter diesem
Labyrinth L3 bzw. vor der vorderen Wellenstopfbüchse Sti steht mit der Gegendruckleitung
5 in Verbindung. Die hintere Wellenstopfbüchse St2-St3, die im Gegensatz zu der
vorderen unter einem höheren als dem Gegendruck steht, erhält eine Anzapfung, die
zur Gegendruckleitung 5 führt. Bei der Normalschaltung bleibt sowohl das in der
zum Schaufelteil IIIb führenden Überstromleitung angeordnete Ventil i als auch das
in der vorderen Wellenstopfbüchse St. abzweigenden Gegendruckabsaugung 5 eingebaute
Ventil 2 geöffnet. Das in der Verbindungsleitung 6 zwischen Gegendruck-und Stopfbuchsabsäugung
7 befindliche Ventil 3 dagegen bleibt geschlossen. Der sich auf der linken Seite
der Scheibe A einstellende, nach rechts gerichtete Schub wird vom Blocklager
aufgenommen.
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Beim Übergang zur Teilschaltung (Fig. 2) werden die Ventile i und
2@ geschlossen, Ventil 3 wird geöffnet. Der Dampfstrom kann nach Verlassen der Bescbaüfelung
II nur noch durch die Schaufelgruppe IIIa strömen, während die hintere Hälfte IIIb
in einem Raum gleichen Druckes in Höhe des Gegendruckes umläuft. Auf dem Wege über
die Ausgleichleitung 4 wird jetzt der Raum R3 hinter der zweiten Labyrinthebene
L2 ebenfalls unter Gegendruck gesetzt, nachdem dort bei der Normalschaltung der
Druck in der Überströmung herrschte. Der Druck im Raum R4 hinter der dritten Labyrinthebene
L3, also vor der vorderen Wellenstopfbüchse Sti, wird ebenfalls dem bei Normalschaltung
vorhandenen Wert gegenüber vermindert. Durch Schließen des Ventils 2 und Öffnen
des Ventils 3 herrscht an der erwähnten Stelle statt des Gegendrucks nur noch atmosphärischer
Druck. Mit Hilfe der neuen Druckverteilung in den-Labyrinthen ist der Ausgleich
des Axialschubes auch bei der neuen Schaltung erreicht; denn der jetzt neu auftretende,
nach rechts gerichtete Schub des Schaufelungsteils Illa wird durch eine entsprechende
Verringerung des Schubes in der Läbyrinthebene L3 ausgeglichen.
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Eine weitere Anpassungsmöglichkeit an die besonderen vorliegenden
Verhältnisse hinsichtlich der Abmessungen und Dampfzustände bzw. des Beginns des
Einsatzes der Teilbeaufschlagung ist mit Rücksicht auf den Axiälschub dadurch gegeben,
daß der Druck im Raum R3 hinter der zweiten Labyrinthebene L2 vom überströmdruck
nicht auf den Gegendruck; sondern bis auf die Atmosphäre gemindert wird. Zu diesem
Zweck wäre es nur notwendig, in die Ausgleichleitung das bei der Teilschaltung zu
schließende Ventil 8 einzubauen und eine Verbindung über das bei Normalschaltung
bzw. bei Teilschaltung mit Ausgleich nach der erstgenannten Art geschlossen gehaltene
Ventil g zwischen dem Raum vor der Labyrinthebene und der Stopfbuchsabsaugung zu
schaffen. Mit dieser Schaltung der Ausgleichlabyrinthe kann der Axialschub sicher
auch bei äußersten Bedingungen ausgeglichen werden.
Die Verstellung
der beim Übergang von der einen zur anderen Schaltung zu bedienenden Ventile kann
ohne Schwierigkeiten selbsttätig vorgenommen werden. Zweckmäßig erfolgt sie durch
öldruck über einen von der Steuerwelle aus bewegten Umschaltschieber, wobei dann
die Umschaltung einer bestimmten Ventilstellung zugeordnet ist.