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Radial beaufschlaqte Geqenlaufturbine für Dampf oder Gas Es ist eine
bekannte Tatsache, daß der Niederdruckteil einer Dampf- oder Gasturbine bei Teillast
sehr unwirtschaftlich arbeitet. Dies gilt besonders für Gegendruckturbinen, bei
denen die austretende Dampf- oder Gasmenge bei Teillast verhältnismäßig stärker
abnimmt als bei Turbinen mit Kondensator. Bei geringem Treibmittelvolumen verursacht
das in den Niederdruckteil eintretende Treibmittel eine Stoßwirkung gegen die Rückseite
der Schaufeln, wodurch eine Bremskraft an Stelle einer Treibkraft erzielt wird.
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Die Erfindung bezweckt, diese Bremskräfte zu beseitigen oder einzuschränken,
um somit den Wirkungsgrad bei Teillasten zu verbessern. Zu diesem Zweck ist gemäß
der Erfindung eine der die Niederdruckbeschaufelung tragenden Scheiben auf der ihr
zugehörigen Turbinenwelle oder auf einer Scheibe, die auf dieser Welle angebracht
ist, drehbar gelagert und mit dieser Welle bzw. Scheibe mittels einer Kupplung so
verbunden, daß sie bei oder nahe bei Vollast die Welle bzw. Scheibe antreibt, aber
die Teillast, durch das dann im Niederdruckteil langsamer strömende Treibmittel
verzögert, von der Welle bzw. Scheibe abgekuppelt ist.
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In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung
dargestellt. Es zeigen Fig. i und z im Längsschnitt zwei Ausführungsbeispiele bei
gegenläufigen Radialturbinen mit mehreren Scheiben,
Fig. 3 einen
Längsschnitt durch eine etwas abgeänderte Ausführungsform des mittleren Teiles der
in Fig. 2 gezeigten Turbine.
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In Fig: i der Zeichnung sind zwei in entgegengesetzter Drehrichtung
umlaufende Turbinenwellen mit i und 2 bezeichnet. Die Welle i trägt ein Paar Turbinenscheiben
3 und 4., die axialen Abstand voneinander haben. Auf der Welle :2 ist eine Turbinenscheibe
5 befestigt. Die Turbinenscheibe 5 trägt an ihrem äußeren Umfang mittels eines trommelartigen
Zwischenstückes 6 eine zwischen den Scheiben 3 und d. angeordnete Turbinenscheibe
7. Außerhalb des Satzes der Turbinenscheiben sind Labyrinthdichtungen 8 und 9 vorgesehen,
während die Wellen i und 2 von Wellendichtungen io und i i umschlossen sind. Die
Turbinenscheiben tragen Beschaufelungen 13, 14. und 15, die in den Zwischenräumen
zwischen benachbarten Scheiben untergebracht sind. Die Beschaufelungen 13 und 14
stehen an ihren radial äußeren Enden miteinander durch einen Überströmkanal in Verbindung
und ebenso die radial inneren Enden der Beschaufelungen 14. und 15. In der so gebildeten
gewundenen Bahn -werden die Schaufeln 13, 1.. und 15 nacheinander von dem Treibmittel
durchströmt.
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Zu diesem Zweck -wird das Treibmittel, beispielsweise Dampf, der Hochdruckbeschaufelung
13 über Durchtrittsöffnungen 12 der Turbinenscheibe 5 zugeleitet. Nach Ausdehnung
in der Hochdruckbeschaufelung 13 und der Zwischendruckbeschaufelung 14 tritt der
Dampf in die Ni:ederdruckbeschaufelung 15 über. Jeder zweite Schaufelring der Niederdruckbeschaufelung
ist gemäß der Erfindung auf einer getrennten Scheibe 16 befestigt, die ihrerseits
auf einer Welle frei drehbar ist, die durch zylindrisch gedrehte Näbenteile der
Turbinenscheiben 3 und .4 gebildet ist. Zwischen dieser Welle und der Nabe der Scheibe
16 sind Buchsen 17, zweckmäßig aus einem selbstschmierenden Werkstoff, vorgesehen.
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Bei Vollast oder in ihrer Nähe liegenden Belastungen, bei denen der
Dampf die Niederdruckbeschaufelung 15 so beaufschlagt, daß eine Antriebskraft erzeugt
wird, wird das resultierend; Drehmoment auf die Turbinenscheibe 3 mit Hilfe einer
Kupplung 18 übertragen, welche nach Art eines Freilaufs die Scheibe 16 von der Scheibe
3 löst, sobald bei Teillast ein Bremsmoment auftritt. Die Kupplung kann bekannte
Sperrmittel aufweisen, wie z. B. Zähne oder Rollen, welche in der Antriebsrichtung
wirksam sind. Zusätzlich kann neben der Kupplung 18 zwischen den Scheiben 3 und
16 eine Flachfeder i9, z. B. eine Tellerfeder, verwendet werden, die nach Art eines
Ringes zwischen die Scheiben geklemmt ist und bei Teillast, sobald der Druck in
der Niederdruckbeschaufelung 15 sinkt, die Scheiben auseinandertreibt, d. h. also
die Scheibe 16 von der Scheibe 3 trennt. Sobald die Scheibe 16 in dieser Weise freigegeben
worden ist, regelt sich ihre Geschwindigkeit selbsttätig auf denjenigen Wert ein,
welcher dem Durchtritt des Dampfes den geringstmöglichen Widerstand entgegensetzt.
Die Scheibe verlangsamt also ihren Umlauf und kann sogar bei ausreichend niedriger
Belastung ihre Drehrichtung umkehren, so daß sie im gleichen Drehsinn wie die Scheibe
7 umläuft. Durch Ausschaltung des Bremsmomentes wird auf diese Weise der Wirkungsgrad
bei Teillast verbessert.
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Die in Fig: 2 gezeigte Turbine unterscheidet sich von der Ausführungsform
nach Fig. i im wesentlichen dadurch, daß der Dampf zunächst durch ein Impulsrad
2o einwärts und dann über Reaktionsbeschaufelungen strömt, bis er schließlich durch
Übertrittsöffnungen 21 in der Nahe der Turbinenscheibe 5, deren Beschaufelung hier
den Niederdruck-teil der Turbine bildet, austritt. Die andere Scheibe dieses Teiles
besteht aus einer Scheibe 22. welche auf einem nabenartigen Teil der Scheibe 4.
über eine Buchse 17 frei drehbar ist. Zwischen der Scheibe 22 und dem mit einem
Flansch versehenen Endteil der Nabe der Scheibe 4. ist eine Kupplung 18 und eine
Tellerfeder ig vorgesehen. Zwischen den einander gegenüberliegenden Rückflächen
der Scheiben q. und 22 Ist ein ausreichender Abstand vorgesehen, welcher eine Axialverschiehung
der Scheibe 22 zuläßt.
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Bei der in Fig.3 gezeigten abgeänderten Ausführung von Fig. 2 ist
die Scheibe .4 frei drehbar und löst bei Teillast sowohl die Niederdruck- als auch
die Mitteldruckbeschaufelung.