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Läufer für zweiendige Eingehäuse-Dampf- oder -Gasturbinen Die Erfindung
betrifft einen Läufer für zweiendige. Eingehäuse-Dampf- oder =Gasturbinen, welcher
zwei durch einen hohlen Zylinder starr verbundene Wellenteile aufweist, mit denen
je eine von zwei Endradschebengruppen drehfest verbunden ist.
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Die bisher bekanntgewordenen Ausführungen dieser Bauart bieten wohl
den Vorteil, daß selbst bei ,großer Lagerentfernung die kritische Drehzahl des Läufers
verhältnismäßig hoch liegt. Bei großen Leistungen und/oder hohen Maschinendrehzahlen
werden jedoch die ScheibEn der letzten Stufen durch die von den langen Laufschaufeln
herrührenden Fliehkräfte in der Umgebung des Innenendes stark beansprucht.
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Es bereitet nun Schwierigkeiten, einen Läufer für zweiendige Eingehäuseturbnen
zu schaffen, der bei billiger Herstellung an allen Stellen genügende Betriebssicherheit
bietet. Werden nämlich Radscheiben, die einem Wellenteil zugeordnet sind, mit diesem
aus einem Stück gefertigt, so muß,aus einem vorerst auf die äußeren Umrisse dieses
Läuferteils geschmiedeten Block durch Herausdrehen .des zwischen den einzelnen Scheiben
befindlichen Werkstoffes die endgültige Form erzielt werden, die hinsichtlich .der
Scheiben der Form gleicher Festigkeit entspricht. Eine solche Herstellungsweise
-erfordert viel Zeit und bedingt auch einen großen Abfall an Werkstoff. Kommt dann
erst gCgen das Ende der Bearbeitung des Stückes noch ein Werkstoffehler zum Vorschein,
so kann es vorkommen, daß der beinahe fertig bearbeitete Läufert-,-il als Ausschuß
ausgeschieden werden muß. Auch ist bei den in Frage kommenden Durchmessern der zweit-und
drittletzten Stufen cin einwandfreies Durchschmieden der Welle nicht möglich, wenn
diese Teile aus einem Stück herausgearbeitet werden müssen. Ferner kommt in Betracht,
daß b.- --i höheren Umfangsgeschwindigkeiten aus Festigkeitsgründen an der Scheibenwurzel
erheblich größere Scheibendickenerforderlich
sind .als außen, wodurch
der Vorteil des axial gedrängten Zusammenbaues der Stufen, wie ihn die Herstellung
von Welle und Scheiben aus einem Stück bei kleineren Umfangsgeschwindigkeiten ermöglicht,
von selbst verlorengeht. Mit Rücksicht auf .all das wird daher meistens vorgezogen,
die Radscheiben auf den zugeordneten Wellenteil aufzusetzen und sie durch unmittelbares
Aufschrumpfen mit ihr drehfest zu verbinden. Bei großen Scheiben und großen Wellendurchmessern
ergeben sich jedoch in den Bohrungen der aufgeschrumpften bzw. .aufgekeilten Laufräder
übermäßig hohe, gefährliche Beanspruchungen. In solchen Fällen ist man dazu übergegangen,
die Radscheiben .auf .den zugeordneten Wellenteil aufzuschweißen. Dies läßt sich
jedoch nicht mehr mit der erforderlichen Sicherheit durchführen, wenn die Radscheiben
in der Nähe ihrer Wurzel eine Dicke von über 5o mm haben, wie dies in bezug auf
,die letzte .Radscheibe oder die letzten Radscheiben selbst von zweierdigen Eingehäuseturbinen
großer Leistung noch der Fall ist.
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Die Erfindung stützt sich nun .auf -die Erkenntnis, daß sich bei einer
Turbine der eingangs erwähnten Art die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten verschiedener
Art umgehen lassen, wenn die letzte Scheibe jeder Endradscheibengruppe mit .dem
zugeordneten Wellenteil .aus einem Stück gefertigt ist. Zweckmäßig kann dann mindestens
die nächstgelegene Radscheibe der betreffenden Gruppe mit dem zugeordneten Wellenteil
an ihrer Bohrung verschweißt sein, @da die Dicke dieser Radscheibe bereits eine
einwandfreie Schweiß ung zuläßt.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i denLäufer einer enngehäusigen, axial durchströmten
Dampfturbine mit doppelflutigem Niederdruckteil und Gegendampfströmung in diesem
Teil und Fig. 2 den Läufer einer eingehäusigen, axial durchströmten Dampfturbine
mit ebenfalls doppelflutigem Niederdruckteil, dessen zwei Radscheibengruppen jedoch
vomDampf in der gleichenRichtung durchströmt werden.
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In Fig. i bezeichnen i und 2 zwei Wellenteile, die durch einen damit
verschweißten Hohlzylinder 3 starr verbunden sind. Ferner bezeichnet A eine -Gruppe
von Hochdruckstufen und B, C die zwei Stufengruppen eines doppelflutigen Niederdruckteils.
Diese Endgruppen B, C werden vom Dampf, wie durch die Pfeile D und E angedeutet
ist, im Gegenstrom durchflossen, und eindenselben gemeinsamer Ausströmraum q., der
zwischen den letzten Stufen b, c .des. doppelflutigen Niederdruckteils gelegen ist,
wird vom Hohlzylinder 3 in Richtung der Turbinenlängsachse durchquert. Die weniger
stark beanspruchten Radscheiben 5 der Hochdruckstufengruppe A sind.auf den Wellenteil
i ,aufgeschrumpft und aufgekeilt. Von den zwei Endgruppen B und C ist die letzte
Radscheibe 6 bzw. 7, welche an der Wurzel verhältnismäßig .dick ist, aber einen
kleineren Außendurchmesser als die vorangehenden Scheiben 8, 9 bzw. 1o, 11 der betreffenden
Stufengruppe hat, mit .dem zugeordneten Wellenteil i bzw. 2 aus einem Stück geschmiedet.
Die übrigen Radscheiben 8, 9 und io, i i der Endgruppen B bzw. C, welche, wenn sie
auf die Wellenteile aufgezogen würden, am höchsten beansprucht wären, sind dagegen
an ihrer Bohrung mit .dem zugeordneten Wellenteil r bzw. 2 verschweißt.
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Die .aus einem Stückangefertigten Läuferteile 1, 6 und 2, 7 lassen
sich gut durchschmieden, um so mehr, als der Durchmesser der Radscheiben 6 und 7,
.da die von denselben getragenen Schaufeln am längsten sind, nicht allzu groß bemessen
zu werden braucht, so daß genügende Gewähr dafür besteht, .daß der Werkstoff von
homogener Beschaffenheit ist. Zudem lassen sie sich verhältnismäßig leicht fertig
bearbeiten, wobei der Abfall an Werkstoff gering ist. Da die in bezug auf die .Strömungsrichtung.den
letzten Radscheiben 6 und 7 der Endgruppen B und C vorangehenden Radscheiben 8,
9 bzw. io, ii an der Wurzel wesentlich dünner sind als jene Radscheiben 6, 7, lassen
sie sich mit dem zugeordneten Wellenteil z bzw. i gut: verschweißen. Indem diese
verhältnismäßig dünnen, aber an der Wurzel durch die Fliehkräfte stark beanspruchten
-Radscheiben 8, 9 und io, ii mit den zugeordneten Wellenteilen i bzw. 2 verschweißt
sind, ist die Verbindung zwischen diesen Teilen betriebssicherer als im Fall, wo
jene Scheiben auf die Wellenteile aufgeschrumpft würden und demzufolge an den Bohrungen
sehr hohe Spannungen auftreten würden.
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Fig. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung an einem Läufer einer eingehäusigen,
axial .durchströmten Dampfturbine mit doppelflutigem Niederdruckteil, bei welcher
die zwei Stufenendgruppen, also die Stufengruppen des Niederdruckteils, wie durch
Pfeile F und G angedeutet, im gleichen Sinne durchströmt werden. Die Scheiben der
einen Endgruppe sind mit den Bezugszeichen 12, 13, iq. und die der anderen Gruppe
mit den Bezugszeichen 15, 16, 17 belegt. Die letzte Scheibe iq. der erstgehannten
Gruppe ist mit einem zugeordneten Wellenteil 18 aus einem Stück geschmiedet,
während .die anderen zwei Scheiben 12 und 13 dieser Gruppe an ihrer Bohrung mit
demWellenteil i8 verschweißt sind. Die letzte Scheibe 17 der zweiten Endgruppe ist
mit einem zugeordneten Wellenteil i9 ebenfalls ,aus einem Stück geschmiedet; die
anderen zwei Scheiben 15 und 16 dieser Grüppe sind dagegen an ihrer Bohrung mit
dem Wellenteil i9 verschweißt. 2o bezeichnet einen zwischen .den Wellenteilen 18
und i9 angeordneten hohlen Zylinder, .der an seinen Enden mit jenen Teilen i8 und
i9 verschweißt ist. Ferner bezeichnet H eine Gruppe von Hochdruckradscheiben, die
auf den Wellenteil 18 aufgeschrumpft und aufgekeilt sind.
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Unter Umständen braucht von den Radscheiben der zwei Endgruppen nur
die der letztenRadscheibe dieser Gruppen- nächstgelegene Scheibe mit dem zugeordneten
Wellenteil versohweißt zu sein, wähnend .die übrigen Scheiben dieser Gruppe, jedoch
immer mit Ausnahme .der letzten, auf den zugeo@dneten Wellenteil aufgeschrumpft
und aufgekeilt
sein können. Andererseits kann ein Teil der Radscheiben
des Hochdruckteils oder können alle Scheiben dieses Teils mit dem zugeordneten Wellenteil
verschweißt sein.
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Bei Turbinen, die zum Antrieb von Schiffen und Lokomotiven dienen,
kann die eine der Endradscheibengruppen für die Vorwärts- und die andere für die
Rückwärtsfahrt dienen.