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Mit Zwischenüberhitzung arbeitende axiale Dampf- oder Gasturbine Die
Erfindung betrifft eine mit Zwischenüberhitzung arbeitende axiale Dampf- oder Gasturbine,
bei der die Entspannung des Arbeitsmittels vor der Zwischenüberhitzung und mindestens
zum Teil auch nach der Zwischenüberhitzung in demselben Gehäuse erfolgt und bei
der der Eintrittsstutzen für denjenigen Teil des Arbeibsmittelstromes, der in einer
ersten, vor dem Zwischenüberhitzer gelegenen Drucks.tufengruppe entspannt wird,
am einen Ende des Turbinengehäuses angeordnet .ist.
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Dampfturbinen dieser Art sind schon grundsätzlich gleich gebaut worden
wie Turbinen ohne Zwischenüberhitzung in .dier Weise, daß die auf die Zwischenüberhitzung
folgende Stufengruppe an die der Zwischenüberhitzung vorangehende Stufengruppe mit
gleicher Strömungsrichtung anschließt. Anderseits wurde aber auch für Dampfturbinen
mit Zwischenüberhitzung die in Fig. z der Zeichnung veranschaulichte Bauart gewählt.
Bei dieser Anordnung sind der Eintrittsstutzen z für den in eine erste Druckstufengruppe
2 gelangenden Frischdampf und der Eintrittsstutzen 3 für den aus dem Zwischenüberhitzer
5 in die hinter demselben gelegene Druckstufengruppe q. gelangenden Teil des Arbeitsmittelstromes
gegen die Mitte des Turbinengehäuses 6 hin angeordnet. Die i@m wesentlichen axiale
Strömung in den beiden Gruppen von Druckstufen a und q. erfolgt von der Mitte nach
den beiden Enden des Gehäuses 6 bin, wobei derjenige Teil des Arbeitsmittels, der
die Druckstufenrgruppe a durchströmt hat, durch einen Stutzen 7 aus dem Gehäuse
austritt, um anschließend durch eine Leitung 8 in den Zwischenüberhitzer 5 zu gelangen.
Derjenige
Teil des. Arbeitsmittelstromes, der die Druckstufengruppe q: durchströmt hat, tritt
durch einen am gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 6 befindlichen Stutzen 9 aus.
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Beiden Anordnungen haftet indessen der Nachteil an, daß der mittlere
Teil des Läufers von Arbeitsmittel mit verhältnismäßig hoher Temperatur beaufschlagt
wird. 'Es machen sich dann beim Anwärmen -der Turbine und beim Auftreten von Laständerungen
Temperaturunterschiede vor= wiegend in der Längsmitte geltend, d. h. in größter
Entfernung von den Lagern io, =.i und von :den Aufstützflächen des Gehäuses 6. Folglich
besteht die Gefahr; daß sich das Gehäuse 6 unter dem Einfluß solcher Temperaturdifferenzen
verbiegt, was seinerseits zu einem Streifen des Läufers an den , Dichtungslabyrinthen
in der Mitte des Turbinengehäuses führen kann.
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Bei einer mit Zwischenüberhitzung arbeitenden axialen Dampf- oder
Gasturbine, bei der die Entspannung des Arbeitsmittels vor der Zwischenüberhitzung
und mindestens zum Teil auch nach der Zwischenüberhitzung in demselben Gehäuse erfolgt
und bei der der Eintrittsstutzen für denjenigen Teil des Arbeitsmittelstromes, der
in einer ,ersten, vor .dem Zwischenüberhitzer gelegenen Druckstufengruppe entspannt
wird, am einen Ende des Turbinengehäuses angeordnet ist, ist nun erfindungsgemäß
zwecks Vermeidung-des angeführten Nachteils der Eintrittsstutzen für denjenigen
Teil des Arbeitsmittelstromes, der in einer zweiten, hinter dem Zwischenüberhitzer
gelegenen Druckstufengruppe entspannt wird, am anderen Ende dieses Gehäuses angeordnet.
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Eine Ausführungsform einer solchen Turbine ist beispielsweise in Fig.2
der Zeichnung zum Teil in einem axialen Längsschnitt und zum Teil in Ansicht gezeichnet.
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In der Fig. 2 bezeichnet 2o eine erste Gruppe von fünf Druckstufen
und 2,1 eine zweite Gruppe von vier Druckstufen einer Dampfturbine.- Der Druckstufengruppe
2o strömt Frischdampf hoher Temperatur durch einen Stutzen 22 zu. Nachdem dieser
Teil des Arbeitsmittelstromesdie Gruppe 2o in im wesentlichen axialer Richtung ,durchströmt
hat, verläßt er die Turbine durch einen Stutzen 23, um anschließend durch eine Leitung
24 in einen Zwischenüberhitzer 25 zu gelangen. Der in letzterem wieder auf höhere
Temperatur gebrachte Teil des Arbeitsmittelstronvesgelangt durch eine Leitung 26
und. einen Stutzen 27 in die zweite Druckstufengruppe 21, um schließlich, nachdem
er diese Gruppe :ebenfalls im wesentlichen in axialer Richtung durchströmt hat;
durch einen Stutzen 28 aus der Turbine abzuströmen. Den Stutzen 23 und 28 ist -eine
Wand 29 gemeinsam. Bezogen auf die durch die Pfeile A angedeutete Strömungsrichtung
des Arbeitsmittels ist somit die Druckstufengruppe 20 vor und die Druckstufengruppe
2i hinter dem Zwischenüberhitzer 25 gelegen. Ferner .ist der Stutzen 22, durch den
Frischdampf der Druckstufengruppe 2o zuströmt, am einen " Ende des Turbinengehäuses
30 und der Stutzen 27, durch den der im Zwischenüberhitzer 25 erhitzte Teil
des Arbeitsmittels der Gruppe 2r zuströmt, am anderen Ende des Gehäuses 3o ungeordnet.
Der :Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß 31 und 32 zwei zu beiden Seiten
des Gehäuses 3o angeordnete Traglager fwr die Turbinenwelle 33 bezeichnen.
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Bei der Anordnung nach Fig.2 strömen der Frischdampf am einen und
der vom Zwischenüberbitzer 25 kommende Teil des Arbeitsmittelstromes am anderen
Ende des Gehäuses 30 in die Turbine, während! die in den Druckstufengruppen
2o und 2-i entspannten, also verhältnismäßig kalten Teile des Arbeitsmittelstromes
in der Gegend -der Längsmitte des Gehäuses 3o aus der Turbine austreten. In dieser
Gegend Jierrschen somit verhältnismäßig .tiefe Temperaturen, so d.aß die Gefahr
von Gehäusedeförmatiönen zwischen den zwei Lagern 31 und 32 gering ist. Da die Welle,
33 an der Stelle, wo sie durch die Hochdruckstopfbüchse 34 abzudichten ist, einen
verhältnismäßig kleinen Durchmesser aufweist, .so bleiben die Leckverluste selbst
auf der Hochdruckseite der Turbine klein. Auch treten in dieser Hochdruckstopfbüchse
3¢ geringere Umfangsgeschwindigkeiten auf als bei einer Anordnung nach Fig. i, was
ohne Verminderung der Betriebssicherheit gestattet, kleinere Spiele in dieser Stopfbüchse
vorzusehen und zusammenhängend damit die Leckverluste zu vermindern. Eine solche
Spielverminderung ist auch möglich, weil sich -die Hochdruckstopfbüchse 34 am .einen
Wellenende direkt neben dem Lager 31 befindet, wo bei allfälligen Biegungsschwingungen
des Rotors die Ausschläge wesentlich kleiner sind als in der Mitte .der Welle. Ein
weiterer Vorteil einer solchen Ausführung besteht darin, daß eine durch hohe Temperaturen
des Arbeitsmittels bedingte Abnahme des Blastizitätsmoduls nur an .den beiden Enden
der Turbinenwelle eintritt, so daßdurch diese Erscheinung die kritische Drehzahl
weniger beeinflußt wird als z. B. bei einer Bauart, wie sie in Fig. i gezeigt ist.
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Der durch den Stutzen 28-`strömende Dampf kann in nicht gezeichneten
Druckstufen eine weitere Entspannung erfahren, oder er kann in eine Wärmeverbrauchsstelle,
einen Kondensator u. dgl. gelangen.
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Ist in Verbindung mit der Turbinenwelle ein Spurlager vorzusehen,
so wird dieses zweckmäßig auf derjenigen Seite des Turbinengehäuses angeordnet,:
auf :der sich der Eintrittsstutzen für den der ersten Druckstufengruppe 2o zuströmenden
Teil des Arbeitsmittelstromes befindet; weil sich dann bei- rascherer -Wärmedehnung
des Rotors während der Anfahrperiode die an sieh kleinen axialen Spiele auf der
Eintrittsseite der Laufschaufelung dieser Druckstufengruppe vergrößern, was zur
Erhöhung der Betriebssicherheit beiträgt. Allerdings werden dann gleichzeitig die
entsprechenden Axialapiele der Stufengruppe 2i verkleinert; dies ist jedoch nicht
von -wesentlichem Belange, weil die Länge der Schaufelung in, dieser Druckstufengruppe
bereits beträchtlich ist, so daß
sich bei der Auslegung der Turbine
für diese Gruppe ohne wesentliche Wirkungsgradeinbuße größere Axialspiele vorsehen
lassen. Diese Spiele können infolgedessen während der Inbetriebsetzung ohne Gefahr
eine Verminderung erfahren.
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Die Erfindung läßt sich sinngemäß auch in .dem Falle anwenden, wo
das in der Turbine zu entspannende Arbeitsmittel nicht dampf-, sondern gasförmig
ist.