EP0035757A1

EP0035757A1 - Steam turbine

Info

Publication number: EP0035757A1
Application number: EP81101580A
Authority: EP
Inventors: Paul Dipl.-Ing. Morcov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-08
Filing date: 1981-03-05
Publication date: 1981-09-16
Also published as: DE3008973A1; ATE17774T1; DE3173593D1; EP0035757B1

Abstract

1. Multiple-stage steam turbine with closed circuit, with at least one rotor (6, 6', 6 ''), arranged in an enclosed turbine casing (1, 1'), which reveals several internal Laval nozzles (8, 25), which are connected to several Laval nozzles (9, 9', 9") arranged at the rotor perimeter, characterized by the fact that in each case an arc-shaped curved pipe (7, 7') is attached to the rotor (6, 6', 6") and runs directly consecutively from one of the internal Laval nozzles (8, 25), if the necessity arises via one or more further Laval nozzles, continuously to one of the Laval nozzles (9, 9', 9") arranged at the perimeter.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dampfturbine mit geschlossenem Kreislauf mit mindestens einem in einem geschlossenen Turbinengehäuse angeordneten Laufrad.The invention relates to a steam turbine with a closed circuit with at least one impeller arranged in a closed turbine housing.

Die Dampfturbine stellt seit etwa einem Jahrhundert die wichtigste Antriebsmaschine in Wärmekraftwerken dar; sie hat erhebliche Bedeutung erlangt als Schiffsantrieb, zum Antrieb von Pumpen, Kompressoren, Stromgeneratoren usw. Während in den ersten 50 Jahren dieses Zeitabschnitts eine rasche Entwicklung der Dampfturbine stattfand, zeigt die technische Literatur , daß in den vergangenen 50 Jahren die Entwicklung der Dampfturbine nicht mehr durch einschneidende Weiterentwicklungen gekennzeichnet ist.The steam turbine has been the most important engine in thermal power plants for about a century; it has gained considerable importance as a marine propulsion system, for driving pumps, compressors, power generators, etc. While the steam turbine developed rapidly in the first 50 years of this period, the technical literature shows that in the past 50 years the development of the steam turbine has ceased is characterized by drastic developments.

Von vielen Autoren wird die folgende systematische Einteilung der Dampfturbinen gewählt:

a) Bei der Aktionsturbine wird das gesamte Wärmegefälle des Dampfes in den Düsen des gehäusefesten Leitrades umgesetzt;
b) bei der Reaktionsturbine erfolgt die Umsetzung des Wärme^gefälles im Laufrad;
c) bei der Gegendruckturbine verläßt der Dampf die Turbine mit einem Druck, der über dem Atmosphärendruck liegt;
d) der Abdampf der Kondensationsturbine wird einem Kondensator zugeführt, in dem Unterdruck herrscht.

The following systematic classification of steam turbines is used by many authors:

a) In the action turbine, the entire heat gradient of the steam is implemented in the nozzles of the fixed stator;
the implementation of the heat b) is carried out at the reaction turbine ^g efälles in the impeller;
c) in the counter-pressure turbine, the steam leaves the turbine at a pressure which is above atmospheric pressure;
d) the exhaust steam from the condensation turbine is fed to a condenser in which there is negative pressure.

Es gibt auch Zwischenformen der Aktionsturbine und der Reaktionsturbine, wobei das Wärmegefälle teilweise im Laufrad und teilweise im Leitrad umgesetzt wird.There are also intermediate forms of the action turbine and the reaction turbine, the heat gradient being implemented partly in the impeller and partly in the stator.

Die erfindungsgemäße Dampfturbine ist als Gegendruck-Reaktionsturbine einzuordnen, unterscheidet sich aber in wesentlichen Merkmalen von den herkömmlichen Turbinen dieser Gruppe.The steam turbine according to the invention can be classified as a counter-pressure reaction turbine, but differs in essential features from the conventional turbines in this group.

Bei jeder Dampfturbinen-Bauart ist es ein wesentliches Ziel, die Verluste gering zuhalten, um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Einen wesentlichen Anteil der bei herkömmlichen Dampfturbinen auftretenden Verlusten haben die sogenannten Spaltverluste, die im Spalt zwischen dem Laufrad und dem Leitrad bzw. am Umfang des Laufrades auftreten. Die Spaltverluste herkömmlicher Dampfturbinen können in der Größenordnung von 7 bis 8 % angenommen werden.With every type of steam turbine, it is an essential goal to keep losses low in order to achieve high efficiency. The so-called gap losses, which occur in the gap between the impeller and the stator or on the circumference of the impeller, have a significant proportion of the losses which occur in conventional steam turbines. The gap losses of conventional steam turbines can be assumed in the order of 7 to 8%.

Weitere Verluste treten im Bereich von Dampfdichtungen auf, beispielsweise an den Wellendichtungen, an einem Schubausgleichskolben usw• Abhängig von der Größe der Turbine müssen diese Verluste üblicherweise mit etwa 16 bis 22 % angenommen werden.Further losses occur in the area of steam seals, for example on the shaft seals, on a thrust compensation piston etc. • Depending on the size of the turbine, these losses usually have to be assumed to be around 16 to 22%.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dampfturbine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der diese Verluste weitgehend vermieden oder zumindest stark herabgesetzt werden.The object of the invention is to provide a steam turbine of the type mentioned, in which these losses are largely avoided or at least greatly reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Laufrad an seinem Umfang mehrere, angenähert tangential angeordnete, für überkritisches Gefälle ausgelegte Düsen aufweist, die mit Hohlräumen im Laufrad zur Dampfzufuhr in Verbindung stehen, und daß das geschlossene Turbinengehäuse einen in den weiteren Dampfkreislauf führenden Dampfaustritt aufweist.This object is achieved in that the impeller has at its periphery several, approximately tangentially arranged, designed for supercritical gradient nozzles, which are connected to cavities in the impeller for steam supply, and that the closed turbine housing has a steam outlet leading into the further steam circuit .

Der thermische Wirkungsgrad dieser Dampfturbine ist wesentlich höher als bei herkömmlichen Konstruktionen, weil Spaltverluste und Dichtungsverluste weitgehend vermieden oder zumindest stark herabgesetzt werden, so daß nur Reibungs-, Isolierungs- und Strömungsverluste zu berücksichtigen sind, die zusammen nicht mehr als 4 bis 5 % bei einer Dampfturbine mittlerer Leistung betragen. Gegenüber einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 78 % einer herkömmlichen Gegendruckturbine und von 80 % einer herkömmlichen Kondensationsturbine bedeutet dies eine Wirkungsgradverbesserung um 12 bis 15 %. Außerdem ist die Konstruktion der erfindungsgemäßen Dampfturbine durch den Wegfall des Leitrades und der Schaufeln des Laufrades einfacher und robuster als herkömmliche Konstruktionen, so daß nicht nur die Herstellung einfacher und billiger ist, sondern auch die Betriebssicherheit erhöht wird, weil Schäden infolge mechanischer Überbeanspruchung der Schaufeln ausgeschlossen sind.The thermal efficiency of this steam turbine is much higher than with conventional designs, because gap losses and sealing losses are largely avoided or at least greatly reduced, so that only friction, insulation and flow losses have to be taken into account, which together do not exceed 4 to 5% in one Steam turbine of medium power. Compared to an average efficiency of 78% of a conventional back pressure turbine and 80% of a conventional condensation turbine, this means an efficiency improvement of 12 to 15%. In addition, the construction of the steam turbine according to the invention is simpler and more robust than conventional constructions due to the elimination of the stator and the blades of the impeller, so that not only is the manufacture easier and cheaper, but also the operational safety is increased because damage due to mechanical overloading of the blades is excluded are.

Neben dem Einsatz in Wärmekraftwerken ist die erfindungsgemäße Dampfturbine auch für den Antrieb von Schiffen, Lokomotiven und anderen Fahrzeugen geeignet.In addition to use in thermal power plants, the steam turbine according to the invention is also suitable for driving ships, locomotives and other vehicles.

Die Verwendung von für überkritische Gefälle ausgelegten Düsen (sogenannten Lavaldüsen) ist im Dampfturbinenbau an sich bekannt. Diese Düsen, deren kleinster Querschnitt (sogenannter kritischer Querschnitt) im mittleren Düsenbereich liegt, ermöglicht die Umsetzung eines großen Wärmegefälles, weil im engsten Querschnitt der Dampf mit der Schallgeschwindigkeit strömt, die den Zustandswerten an dieser Stelle zugeordnet ist.The use of nozzles designed for supercritical gradients (so-called Laval nozzles) is known per se in steam turbine construction. These nozzles, whose smallest cross-section (so-called critical cross-section) is in the middle of the nozzle area, enable a large heat gradient to be implemented because the narrowest cross-section causes the steam to flow at the speed of sound that is assigned to the state values at this point.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Dampfturbine in an sich bekannter Weise mehrstufig mit. mehreren, auf einer gemeinsamen Läuferwelle aufgebrachten Laufrädern ausgeführt ist, und daß jeweils der Dampfaustritt einer Stufe mit den Hohlräumen im Laufrad der folgenden Stufe verbunden ist. Bei der erfindungsgemäßen Dampfturbine kann diese mehrstufige Ausführung, die zur Ausnutzung des gesamten zur Verfügung stehenden Wärmegefälles erforderlich ist, in konstruktiv sehr einfacher Weise, nämlich ohne Leiträder verwirklicht werden.In a further development of the concept of the invention, it is provided that the steam turbine has several stages in a manner known per se. a plurality of impellers mounted on a common rotor shaft, and that in each case the steam outlet of one stage is connected to the cavities in the impeller of the following stage. In the steam turbine according to the invention, this multi-stage design, which is necessary to utilize the entire available heat gradient, can be implemented in a structurally very simple manner, namely without guide wheels.

Zweckmäßigerweise bestehen die Hohlräume im Laufrad aus einem zentralen Hohlraum im Wellenbereich und mehreren von dort jeweils zu einer Düse führenden Rohren. Damit ist in einfacher Weise die Zufuhr des Dampfes zu jedem einzelnen Laufrad auch bei einer mehrstufigen Ausführung möglich.The cavities in the impeller expediently consist of a central cavity in the shaft area and a plurality of tubes leading from there to a nozzle. This allows the steam to be fed to each individual impeller in a simple manner, even in the case of a multi-stage design.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sind die am Umfang des Laufrades aufeinanderfolgenden Düsen abwechselnd axial nach beiden Seiten aus der Laufradebene leicht abgewinkelt. Dadurch wird erreicht, daß der aus einer Düse austretende Dampfstrahl nicht auf die nachfolgende Düse aufprallt, sondern frei an dieser vorbeiströmt. Trotz dieser axialen Abwinklung der einzelnen Düsen entsteht keine resultierende Axialkraft, die einen Axialkraftausgleich erforderlich machen würde, weil sich die von den abwechselnd nach beiden Seiten abgewinkelten Düsen erzeugten Axialkräfte am Laufrad gegenseitig aufheben.According to a further embodiment of the inventive concept kens, the successive nozzles on the circumference of the impeller are alternately angled axially to both sides from the impeller level. It is thereby achieved that the steam jet emerging from a nozzle does not impinge on the subsequent nozzle, but rather flows freely past it. Despite this axial angling of the individual nozzles, there is no resulting axial force which would make axial force compensation necessary because the axial forces generated by the alternately angled nozzles on the impeller cancel each other out.

Bei einer anderen mehrstufigen Ausführungsform der Dampfturbine sind im Laufrad mindestens zwei Düsen hintereinandergeschaltet, so daß die Turbinenstufen so angeordnet sind, daß der stufenweise Abbau des Wärmegefälles nicht "horizontal" in den nebeneinanderliegenden Laufrädern stattfindet, sondern in jedem einzelnen Laufrad radial nacheinander, wobei alle Laufräder auf der Hochdruckseite gemeinsam mit Dampf versorgt werden und jeweils das gleiche Wärmegefälle in zwei oder mehr Stufen abbauen.In another multi-stage embodiment of the steam turbine, at least two nozzles are connected in series in the impeller, so that the turbine stages are arranged in such a way that the gradual reduction of the heat gradient does not take place "horizontally" in the adjacent impellers, but in each individual impeller radially one after the other, with all the impellers be supplied with steam on the high pressure side and reduce the same heat gradient in two or more stages.

In einer insbesondere für Fahrzeuge, wie Lokomotiven und Schiffe geeigneten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß mindestens zwei Laufräder miteinander entgegengesetzten Austrittsrichtungen der Düsen angeordnet sind, und daß die beiden Laufräder wahlweise mit dem Hohlraum zur Dampfzufuhr verbindbar sind. Dadurch wird in konstruktiv sehr einfacher Weise ohne die Notwendigkeit eines Schaltgetriebes eine Drehrichtungsumkehr ermöglicht.In an embodiment of the invention which is particularly suitable for vehicles such as locomotives and ships, it is provided that at least two impellers are arranged opposite to each other in the outlet directions of the nozzles, and that the two impellers can optionally be connected to the cavity for supplying steam. As a result, a reversal of the direction of rotation is made possible in a structurally very simple manner without the need for a manual transmission.

Zur Umsteuerung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, daß zentral in den Laufrädern bzw. einer die Laufräder tragenden Läuferwelle ein axial bewegbarer Schieber angeordnet ist, der wahlweise eines der beiden Laufräder gegenüber dem Hohlraum zur Dampfzufuhr absperrt.To reverse this embodiment, it is provided that the wheels are located centrally in the wheels or one Geten rotor shaft, an axially movable slide is arranged, which optionally blocks one of the two impellers from the cavity for the supply of steam.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der den Dampfaustritt der ' ggf. letzten Stufe verlassende Dampf im geschlossenen Kreislauf über einen Druckregenerator und wieder zum Laufrad der ggf. ersten Stufe geführt wird. Durch die Verwendung eines derartigen Druckregenerators, wie er beispielsweise aus der DE-OS 26 13 418 bekannt ist, wird ein besonders hohen Wirkungsgrad erreicht, weil der Dampf im geschlossenen Kreislauf nicht kondensiert und das Wasser wieder verdampft werden müßte. Stattdessen bleibt der Dampf in der Dampfphase; durch Wärmezufuhr wird sein Druck auf den am Turbineneinlaß erwünschten Wert erhöht.In a particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that the steam leaving the steam outlet of the 'possibly last stage is conducted in a closed circuit via a pressure regenerator and back to the impeller of the possibly first stage. By using such a pressure regenerator, as is known for example from DE-OS 26 13 418, a particularly high efficiency is achieved because the steam in the closed circuit does not condense and the water would have to be evaporated again. Instead, the steam remains in the vapor phase; by applying heat, its pressure is increased to the value desired at the turbine inlet.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Dampfturbine,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Teil-Abwicklung des Laufradumfangs,
Fig. 4 in einem senkrechten Schnitt eine abgewandelte Ausführungsform einer Dampfturbine mit zwei nebeneinanderliegenden, jeweils zweistufigen Laufrädern, die zur Drehrichtungsumkehr wahlweise ansteuerbar sind, und
Fig. 5 einen vereinfachten Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4.

The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments which are illustrated in the drawing. It shows:

1 shows a longitudinal section through a steam turbine according to the invention,
2 shows a section along the line II-II in FIG. 1,
3 is a partial development of the wheel circumference,
Fig. 4 in a vertical section a modified embodiment of a steam turbine with two juxtaposed, each two-stage impellers, which can be optionally controlled to reverse the direction of rotation, and
5 shows a simplified section along the line VV in FIG. 4.

In einem Turbinengehäuse 1 ist eine Läuferwelle 2 an ihren Enden in Lagern 3, die vorzugsweise als Wälzlager ausgeführt sind, drehbar gelagert. Auf der Welle 2 ist eine Büchse 4 befestigt, die zwischen sich und der Welle 2 axial nebeneinander mehrere abgeteilte, als Ringräume ausgeführte Hohlräume 5 einschließt.In a turbine housing 1, a rotor shaft 2 is rotatably supported at its ends in bearings 3, which are preferably designed as roller bearings. A bushing 4 is fastened on the shaft 2 and axially adjacent to one another encloses a plurality of divided cavities 5 which are designed as annular spaces.

Auf der Büchse 4 sind mehrere scheibenförmige Laufräder 6 angebracht, die jeweils mehrere radiale Rohre 7 aufweisen, die einerseits über Bohrungen 8 mit den Ringräumen 5 in Verbindung stehen und an ihrem äußeren Ende in Umfangsrichtung abgewinkelt und dort jeweils mit einer Düse 9 (Fig.2) verbunden sind, die als sogenannte Lavaldüse mit einem Querschnitt ausgeführt sind, der sich vom Düseneintritt bis zu einem engsten Querschnitt verringert und zum Düsenaustritt hin wieder erweitert.A plurality of disk-shaped impellers 6 are mounted on the bushing 4, each of which has a plurality of radial tubes 7, which are connected to the annular spaces 5 via bores 8 and angled at their outer end in the circumferential direction and there in each case with a nozzle 9 (FIG. 2 ) are connected, which are designed as so-called Laval nozzles with a cross-section that decreases from the nozzle inlet to a narrowest cross-section and expands again towards the nozzle outlet.

Die Laufräder 6 sind jeweils in einer Gehäusekammer 10 des Turbinengehäuses 1 frei drehbar angeordnet. Jede Gehäusekammer 1o weist einen Dampfaustritt 11 auf, der jeweils über eine Zwischenkammer 12, mehrere radiale Gehäusebohrungen 13 und mehrere radiale Bohrungen 14 der Büchse 4 mit einem der ringförmigen Hohlräume 5 in Verbindung steht. Diese Öffnungen, durch die der Dampf strömt, können auch in der Art von Lavaldüsen ausgeführt sein, wie in der Zeichnung dargestellt, um die Strömungsverluste gering zu halten.The impellers 6 are each freely rotatable in a housing chamber 10 of the turbine housing 1. Each housing chamber 10 has a steam outlet 11, which is connected to one of the annular cavities 5 via an intermediate chamber 12, a plurality of radial housing bores 13 and a plurality of radial bores 14 of the sleeve 4. These openings through which the steam flows can also be designed in the manner of Laval nozzles, as shown in the drawing, in order to keep the flow losses low.

In Fig. 1 ist eine mehrstufige Dampfturbine dargestellt. Der Dampf gelangt durch eine Dampfzufuhrleitung 15 durch eine Gehäusebohrung 16 und eine radiale Bohrung 17 der Büchse 4 in den Ringraum 5 der ersten Stufe. Nach dem Durchströmen der Düsen 9 des.Laufrads 6 der ersten Stufe gelangt der Dampf durch den Dampfaustritt 11 in den Ringraum 5 der zweiten Stufe usw., bis der Dampf durch den Dampfaustritt 11 der letzten Stufe über eine Leitung 18 zu einem in Fig. 1 nur schematisch angedeuteten Druckregenerator 19 und von dort über eine Leitung 2o und einen Regler 21 im geschlossenen Kreislauf wieder in die Dampfzufuhrleitung 15 gelangt.1 shows a multi-stage steam turbine. The steam passes through a steam supply line 15 through a housing bore 16 and a radial bore 17 of the sleeve 4 into the annular space 5 of the first stage. After this Flow through the nozzles 9 of the impeller 6 of the first stage, the steam passes through the steam outlet 11 into the annular space 5 of the second stage, etc., until the steam through the steam outlet 11 of the last stage via a line 18 to one in FIG. 1 only schematically indicated pressure regenerator 19 and from there via a line 20 and a regulator 21 in the closed circuit again in the steam supply line 15.

Aus Fig. 3 erkennt man, daß die einzelnen Düsen 9 jeweils in einem flachen Winkel zur Laufradebene angeordnet sind, so daß die aus den Düsen 9 austretenden Dampfstrahlen nicht auf die jeweils benachbarte Düse 9 treffen. Die Düsen 9 sind an Stegblechen 22 angeschraubt bzw. mit diesen verschweißt. Auch die Rohre 7 sind mit diesen Stegblechen 22 verschweißt, so daß die einzelnen Laufräder 6 jeweils ein scheibenförmiges Bauteil bilden.From Fig. 3 it can be seen that the individual nozzles 9 are each arranged at a flat angle to the impeller plane, so that the steam jets emerging from the nozzles 9 do not strike the respectively neighboring nozzle 9. The nozzles 9 are screwed to web plates 22 or welded to them. The tubes 7 are also welded to these web plates 22, so that the individual impellers 6 each form a disk-shaped component.

Die Abdichtung der einzelnen Turbinenstufen gegeneinander und gegen die Atmosphäre erfolgt durch in Fig. 1 nur schematisch ängedeutste Stopfbuchsen 23 oder ähnliche Dichtungen.The individual turbine stages are sealed off from one another and from the atmosphere by means of stuffing boxes 23 or similar seals which are only schematically indicated in FIG. 1.

Da sich der Dampf beim Durchströmen der einzelnen Stufen zunehmend ausdehnt, haben die Rohre 7 aufeinanderfolgender Turbinenstufen unter Berücksichtigung der Kontinuitätsgleichung zunehmend größere Durchmesser.Since the steam expands as it flows through the individual stages, the tubes 7 of successive turbine stages have increasingly larger diameters, taking into account the continuity equation.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 ist in einem zweiteiligen Turbinengehäuse 1' eine Läuferwelle 2' in Lagern 3' gelagert, die beispielsweise als Gleitlager aus Weißmetall ausgeführt sind. Auf der Läuferwelle 2' sind nebeneinander zwei scheibenförmige Laufräder 6' und 6" angeordnet, die jeweils an ihrem Umfang mehrere, tangential gerichtete Düsen 9' bzw. 9" tragen, die ebenso wie die Düsen 9 des vorher beschriebenen Ausführungsbeispiels als sogenannte Lavaldüsen mit einem Querschnitt ausgeführt sind, der sich vom Düseneintritt bis zu einem engsten Querschnitt verringert und zum Düsenaustritt hin wieder erweitert. Die Austrittsrichtung der Düsen 9' des einen Laufrades 6' und der Düsen 9" des anderen Laufrades 6" sind jedoch tangential entgegengesetzt.In the exemplary embodiment according to FIGS. 4 and 5, a rotor shaft 2 'is mounted in bearings 3' in a two-part turbine housing 1 ', which are designed, for example, as plain bearings made of white metal. On the rotor shaft 2 ' two disc-shaped impellers 6 'and 6 "are arranged side by side, each carrying a plurality of tangentially directed nozzles 9' and 9" on their circumference, which, like the nozzles 9 of the previously described exemplary embodiment, are designed as so-called Laval nozzles with a cross section that decreases from the nozzle inlet to a narrowest cross section and widens again towards the nozzle outlet. However, the exit direction of the nozzles 9 'of one impeller 6' and the nozzles 9 "of the other impeller 6" are tangentially opposite.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Laufräder 6' und 6" in.einer Gehäusekammer 10' des Turbinengehäuses 1' frei drehbar angeordnet, die ebenfalls einen Dampfaustritt 11' aufweist.In this embodiment too, the impellers 6 'and 6 "are freely rotatable in a housing chamber 10' of the turbine housing 1 ', which likewise has a steam outlet 11'.

An einem Ende des Turbinengehäuses 1' ist ein Deckel 24 angebracht, durch den zentral eine Dampfzufuhrleitung 15' in einen zentralen Hohlraum 5' der Läuferwelle 2' führt. Von dort gelangt der Dampf über tangential angeordnete Düsen 25, die ebenfalls als Lavaldüsen für überkritisches Gefälle ausgelegt sind, in bogenförmig gekrümmte Rohre 7', die nach außen zu den Düsen 9' bzw. 9" verlaufen.At one end of the turbine housing 1 ', a cover 24 is attached, through which a steam supply line 15' leads centrally into a central cavity 5 'of the rotor shaft 2'. From there, the steam passes through tangentially arranged nozzles 25, which are also designed as Laval nozzles for supercritical gradients, into curved tubes 7 'which run outwards to the nozzles 9' or 9 ".

In den auf dem Laufrad innenliegenden Düsen 25 erfolgt der Abbau des Wärmegefälles des Dampfes in einer ersten Stufe. Die außenliegenden Düsen 9' bzw. 9" bilden die zweite Stufe. Vom Dampfaustritt 11' fließt der Dampf - wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben - zu einem Druckregenerator (in Fig.4 nicht dargestellt) und von dort im geschlossenen Kreislauf wieder in die Dampfzufuhrleitung 15'.The heat gradient of the steam is reduced in a first stage in the nozzles 25 on the inside of the impeller. The external nozzles 9 'and 9 "form the second stage. From the steam outlet 11', the steam flows - as described in connection with FIG. 1 - to a pressure regenerator (not shown in FIG. 4) and from there back into the closed circuit the steam supply line 15 '.

Abweichend von dem Ausführungsbeispiel, bei dem der Dampf nacheinander zwei Düsen 25 und 9' bzw. 9" durchströmt, können abhängig von der Größe des Wärmegefälles auch drei oder mehr Düsen hintereinandergeschaltet sein.In a departure from the exemplary embodiment in which the steam flows through two nozzles 25 and 9 ′ or 9 ″ in succession, three or more nozzles can also be connected in series depending on the size of the heat gradient.

Da die Düsen 9' des Laufrades 6' und die Düsen 9'' des Laufrades 6" tangential entgegengesetzt sind, läßt sich die Drehrichtung der Läuferwelle 2' dadurch ändern, daß wahlweise das Laufrad 6' oder das Laufrad 6" mit Dampf beaufschlagt wird. Hierzu ist im Hohlraum 5' der Läuferwelle 2' ein Schieber 26 axial verschiebbar angeordnet, der an seinem der Dampfzufuhrleitung 15' zugekehrten Ende eine Büchse 27 aufweist, die über Stege 28 mit einem kolbenförmigen Schieberteil 29 verbunden ist. Zwischen den Stegen 28 hindurch tritt der Dampf in den Innenraum jeweils eines der Laufräder 6' bzw. 6" ein. Der Schieber 26 ist über eine Kolbenstange 3o mit einem Kolben 31 verbunden. Ein Ring 32 umgibt die Kolbenstange 30 dichtend und kann auf seinen beiden Seiten abwechselnd mit hydraulischem Druck über Hydraulikleitungen 33 beaufschlagt werden. Dadurch wird der Schieber 26 wahlweise in eine seiner beiden axialen Endstellungen bewegt, so daß wahlweise das Laufrad 6' oder das Laufrad 6'' mit Dampf beaufschlagt wird. Entsprechend kehrt sich die Drehrichtung der Läuferwelle 2' um.Since the nozzles 9 'of the impeller 6' and the nozzles 9 '' of the impeller 6 "are tangentially opposite, the direction of rotation of the rotor shaft 2 'can be changed by either applying steam to the impeller 6' or the impeller 6". For this purpose, a slide 26 is arranged axially displaceably in the cavity 5 'of the rotor shaft 2' and has a bushing 27 at its end facing the steam supply line 15 ', which is connected to a piston-shaped slide part 29 via webs 28. The steam enters the interior of each of the impellers 6 ′ or 6 ″ between the webs 28. The slide 26 is connected to a piston 31 via a piston rod 30. A ring 32 surrounds the piston rod 30 in a sealing manner and can be on both of them Hydraulic pressure is alternately applied to the sides via hydraulic lines 33. As a result, the slide 26 is optionally moved into one of its two axial end positions, so that either the impeller 6 'or the impeller 6 "is pressurized with steam. The direction of rotation of the rotor shaft reverses accordingly 2 'around.

In Fig. 5 ist nur das eine Laufrad 6" dargestellt. Das andere Laufrad 6' ist vollständig spiegelbildlich zum Laufrad 6'' ausgeführt.5 shows only one impeller 6 ". The other impeller 6 'is designed to be a complete mirror image of the impeller 6".

Wie man in Fig. 4 erkennt, besteht die Läuferwelle 2' aus zwei Hohlwellen 34 und 35, die zwischen sich die Laufräder 6' und 6" aufnehmen, wobei zwischen diesen beiden Laufrädern noch ein Wellenzwischenstück 36 angeordnet ist. Die eine Hohlwelle 35 ist mit einem Wellenzapfen 37 verbunden.As can be seen in Fig. 4, the rotor shaft 2 'consists of two hollow shafts 34 and 35, which between them Take up impellers 6 'and 6 ", a shaft intermediate piece 36 being arranged between these two impellers. One hollow shaft 35 is connected to a shaft journal 37.

Die in den Fig. 4 und 5 gezeigte Ausführungsform ist besonders für schwere Fahrzeuge geeignet, wie Lokomotiven, Schiffe usw. Die Maschine benötigt keinen Regler. Es versteht sich, daß die Dampfturbine mit hintereinandergeschalteten Düsen 25 und 6' nach den Fig. 4 und 5 auch ohne Einrichtung zur Drehrichtungsumkehr ausgeführt sein kann, beispielsweise mit mehreren nebeneinanderliegenden Laufrädern 6', die mit dem gemeinsamen Hohlraum 5' verbunden sind.The embodiment shown in FIGS. 4 and 5 is particularly suitable for heavy vehicles, such as locomotives, ships, etc. The machine does not require a controller. It goes without saying that the steam turbine with nozzles 25 and 6 'connected in series according to FIGS. 4 and 5 can also be designed without a device for reversing the direction of rotation, for example with a plurality of adjacent impellers 6' which are connected to the common cavity 5 '.

.List of reference symbols

Turbine housing 1, 1 'piston 31
Rotor shaft 2, 2 'ring 32
Bearing 3 hydraulic line 33
Bushing 4 hollow shaft 34
Annulus 5, 5 'hollow shaft 35
Impeller 6, 6 ', 6 "shaft intermediate piece 36
Pipe 7, 7 'shaft journal 37
Hole 8
Nozzle 9, 9 ', 9' '
Housing chamber 10, 10 '
Steam outlet 11, 11 '
Intermediate chamber 12
Housing bore 13
Hole 14
Steam supply line 15, 15 '
Housing bore 16
Hole 17
Line 18
Pressure regenerator 19
Line 2o
Controller 21
Web plate 22
Stuffing box 23
Cover 24
Nozzles 25
Slider 26
Rifle 27
Bars 28
Slider part 29
Piston rod 30

Claims

1. Steam turbine with a closed circuit with at least one in a closed turbine housing (1, 1 ') arranged impeller (6, 6', 6 "), characterized in that the impeller (6, 6 ', 6") on its circumference several , has approximately tangentially arranged nozzles (9, 9 ', 9 ") which are designed for supercritical gradients and which have cavities (5, 7, 5', 7 ') in the impeller (6, 6', 6 '') for supplying steam in Are connected, and that the closed turbine housing (1, 1 ') has a steam outlet (11, 11') leading into the further steam circuit.

2. Steam turbine according to claim 1, characterized in that the steam turbine is designed in several stages with several, on a common rotor shaft (2) attached impellers (6), and that each steam emerges (11) of a stage with the cavities (5, 7) in the impeller (6) of the next stage is connected.

3. Steam turbine according to claim 1, characterized in that the cavities in the impeller (6) for each turbine stage each have a separate central cavity (5) in the shaft area and several, from there to a nozzle (9) leading pipes (7).

4. Steam turbine according to claim 1, characterized in that the successive nozzles (9) on the circumference of the impeller (6) are slightly angled alternately axially on both sides from the impeller plane.

5. Steam turbine according to claim 1, characterized in that the steam turbine is designed in several stages and that in the impeller (6 'or 6 ") at least two nozzles (25, 9' or 9") are connected in series.

6. Steam turbine according to claim 5, characterized in that a plurality of impellers (6 ', 6 ") are arranged side by side, which are connected to a common cavity (5') for supplying steam.

7. Steam turbine according to one of claims 1-6, characterized in that at least two impellers (6 ', 6' ') are arranged opposite to each other opposite exit directions of the nozzles (9', 9 "), and that the two impellers (6 ', 6 ") can optionally be connected to the cavity (5 ') for supplying steam to reverse the direction of rotation.

8. Steam turbine according to claim 7, characterized in that an axially movable slide (29) is arranged centrally in the impellers (6 ', 6 ") or a rotor shaft carrying the impellers (29), which optionally one of the two impellers ( 6 'or 6 ") shut off from the cavity (5') for steam supply.

9. Steam turbine according to one of claims 1-8, characterized in that the steam outlet (11, 11 ') of the possibly last stage leaving steam in a closed circuit via a pressure regenerator (19) and again to the impeller (6, 6', 6th '') of the first stage, if applicable.