EP1724437A1 - Turbinenwelle - Google Patents

Turbinenwelle Download PDF

Info

Publication number
EP1724437A1
EP1724437A1 EP05010794A EP05010794A EP1724437A1 EP 1724437 A1 EP1724437 A1 EP 1724437A1 EP 05010794 A EP05010794 A EP 05010794A EP 05010794 A EP05010794 A EP 05010794A EP 1724437 A1 EP1724437 A1 EP 1724437A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
turbine shaft
thrust
balance piston
blade
thrust balance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05010794A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yevgen Dr. Kostenko
Michael Wechsung
Uwe Zander
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP05010794A priority Critical patent/EP1724437A1/de
Publication of EP1724437A1 publication Critical patent/EP1724437A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D3/00—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid
    • F01D3/04—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid axial thrust being compensated by thrust-balancing dummy piston or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/30—Arrangement of components
    • F05D2250/31—Arrangement of components according to the direction of their main axis or their axis of rotation
    • F05D2250/314—Arrangement of components according to the direction of their main axis or their axis of rotation the axes being inclined in relation to each other

Definitions

  • the invention relates to a turbine shaft, in particular for a steam turbine or gas turbine, with a fastening region extending in the longitudinal direction of the turbine shaft for fastening at least one blade, which has preferably been designed according to the reaction principle, i. Pressure on the blade degrades.
  • a turbine shaft 10 of such a steam turbine includes a longitudinally extending blade attachment portion 12 to which a plurality of blades 14 are secured.
  • the turbine shaft 10 is surrounded by a fixed inner housing 18, on which opposite to the blades 14 vanes 20 are attached.
  • Hot compressed steam is introduced into the steam turbine via an inflow chamber 22 located at one end of the attachment area 12.
  • most of the steam flows into a blading passage 24 formed in the blade attachment portion 12 between the turbine shaft 10 and the inner case 18.
  • Another part of the compressed vapor flowing in through the inflow chamber 22 flows in the opposite direction to one on the turbine shaft 10 in the form of a circumferential ridge trained thrust balance piston 16 out.
  • the force exerted thereby on the thrust balance piston 16 in the axial direction of the turbine shaft serves to compensate the force exerted on the turbine shaft 10 in the opposite direction via the rotor blades 14.
  • the flow profile of the steam introduced via the inflow chamber 22 within the steam turbine is indicated in FIG. 1 by arrows. Outwardly, the steam turbine is enclosed with an outer housing 26.
  • the turbine shafts known in the state of the art are designed to be very solid due to the large axial forces transmitted via the rotor blades and are therefore very heavy and cost-intensive to manufacture. Furthermore, it has been found that, due to the spaces between the radially projecting ends of the rotor blades and the inner housing, relatively high gap losses occur because they are proportional to the gap mass flow and thus are diameter-dependent.
  • the invention has for its object to improve a turbine shaft of the type mentioned in that it is less expensive to manufacture and that lower gap losses occur in turbine operation.
  • the object is achieved according to the invention with a generic turbine shaft, wherein the distance of the mounting portion of the rotation axis of the turbine shaft decreases in the direction of the axial blade thrust of the turbine shaft.
  • the turbine shaft has a "negative slope" in the attachment area.
  • the invention is based on the finding that with the turbine shafts known in the state of the art, in that the distance of the fastening region from the axis of rotation of the turbine shaft in the direction of the axial blade thrust is increased or at least constant, high stresses occur between the thrust balance piston and the fastening region , These are due to the above-described function of the thrust balance piston to compensate for axial blade thrust forces.
  • blade thrust portions of the rotor blade can already be compensated via the shaft cone, since these areas cause an axial thrust against the flow direction with the steam pressures acting on them.
  • the axial stresses occurring within the turbine shaft can be remarkably reduced.
  • conical design of the wave contour increases their rigidity in the highly stressed area, so that at the same borderline HCF and rotor dynamic interpretation of the mean diameter of the wave bale can be lowered. This in turn reduces the diameter-dependent gap losses in the blading and in the piston.
  • bale diameter material is saved, resulting in a reduction in costs and a weight saving result.
  • cheaper materials can also be used.
  • the reduction in the forces acting in the turbine shaft further increases the reliability and functionality. Also, in the steam turbine using the turbine shaft according to the invention, the maximum conductible power in the hottest range can be increased and / or the efficiency can be improved.
  • the attachment region for attaching the at least one blade with a Groove / foot connection designed on the turbine shaft may be provided with a groove into which a foot adapted thereto may be inserted on the blade.
  • the groove can also be attached to the blade, in which case the turbine shaft is provided with a corresponding web for engaging with this groove.
  • a mounted on the turbine shaft groove can be designed either as a longitudinal groove or as a radial groove. The thus achievable groove / web connection allows stable attachment of the blade to the turbine shaft.
  • a technically particularly stable connection results if the fastening region has at least one fastening groove for receiving a blade root of a blade.
  • a blade root may have the profile of a Christmas tree, a dovetail, or a hammer head.
  • the associated groove advantageously has corresponding undercuts.
  • the fastening region runs along the outer surface of the shell of a frustoconically shaped longitudinal section of the turbine shaft.
  • the turbine shaft has a thrust balance piston arranged offset in relation to the fastening area in the opposite direction of the axial blade thrust.
  • a thrust balance piston arranged offset in relation to the fastening area in the opposite direction of the axial blade thrust.
  • the gap between the attachment region and the thrust balance piston is completely formed by a circumferential recess.
  • the edge of the recess adjacent the end of the mounting area for the blades serves to deflect a portion of the incoming steam or gas toward the thrust balance piston, thereby enabling it to deploy its thrust balance function satisfactorily. Because the recess is continuous with the thrust balance piston, the piston can be relatively low, i. be carried out with a relatively low web height.
  • the surface of the thrust balance piston facing away from the axis of rotation of the turbine shaft preferably has substantially the same distance from the axis of rotation as the end of the mounting area facing the thrust balance piston.
  • a circumferential relief groove is arranged between the fastening region and the thrust balance piston.
  • the steam flowing in via the inflow chamber is swirled in the relief groove, whereby a sufficient amount of steam to generate a thrust balance flows toward the thrust balance piston.
  • a shaft portion is arranged, whose surface substantially the the same distance from the axis of rotation as the thrust balance piston facing the end of the mounting portion. That is, the mounting portion is lowered as a whole so far that the thrust balance piston facing the end of the mounting portion has the same distance from the axis of rotation as in a conventional embodiment in which the mounting portion has no slope relative to the axis of rotation of the turbine, that is formed cylindrically.
  • the height of the thrust balance piston considered in the radial direction of the turbine shaft is smaller than the depth of the relief groove.
  • Such a reduced thrust balance piston is sufficiently dimensioned due to the reduction in the distance of the mounting portion of the axis of rotation of the turbine shaft for receiving the residual thrust thrust, whereby a compact embodiment of the turbine can be achieved with respect to their radial extent.
  • FIG. 2 a first embodiment of a turbine shaft according to the invention is shown. This has a frusto-conical mounting portion 12 for a variety from blades on. The direction of the blade thrust exerted on the turbine shaft by the blades in turbine operation is shown in the figure.
  • the attachment portion 12 In longitudinal section view of the attachment portion 12 appears as an oblique line, which is also referred to as Beschaufelungspfad.
  • the blading path of the first exemplary embodiment results by pivoting the same about a tilting point located in the center of the blasting path.
  • the end of the attachment portion 12 facing a thrust balance piston 16 is raised to the height of the thrust balance piston 16 while the opposite end of the attachment portion 12 is correspondingly lowered.
  • the end of the fastening area facing the thrust balance piston 16 can also be raised beyond the height of the thrust balance piston 16.
  • the region between the fastening region 12 and the thrust balance piston 16 is formed by a continuous recess 28.
  • This recess 28 has the function of ensuring the access of steam from the inflow chamber 22 of the associated inner housing 18 to the thrust balance piston 16 and at the same time acts as a relief notch for the first blade thrust.
  • the thus deflected steam exerts pressure on the thrust balance piston 16 for compensating the blade pressure 12 exerted on the mounting area 12 via the rotor blades 20.
  • the blade pressure is compensated by the oblique arrangement of the fastening area 12 associated Beschaufelungspfad.
  • a second embodiment of a turbine shaft according to the invention is shown. This differs from the first exemplary embodiment according to FIG. 2 in that the bluffing path associated with the fastening region 12 is lowered by the amount by which the thrust balance piston 16 facing the end of Beschaufelungspfades shown in FIG. 2 is above the diameter of the recess 28.
  • a circumferential relief groove 30 Adjacent to the attachment region of the second embodiment, a circumferential relief groove 30 is arranged to reduce the notch effect of the first blade groove, the function of which is perceived by the recess 28 in FIG.
  • the thrust balance piston 16 itself is reduced in height.
  • the second embodiment of the turbine shaft according to the invention thus has a reduced mean bale diameter, which brings a saving of material and thus weight reduction with it.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Eine Turbinenwelle, insbesondere für eine Dampf- oder Gasturbine, mit einem in Längsrichtung der Turbinenwelle verlaufenden Befestigungsbereich (12) zum Befestigen mindestens einer Laufschaufel (14) ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Befestigungsbereichs (12) von der Drehachse (11) der Turbinenwelle sich in Richtung des axialen Schaufelschubes der Turbinenwelle verringert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Turbinenwelle, insbesondere für eine Dampf- oder Gasturbine, mit einem in Längsrichtung der Turbinenwelle verlaufenden Befestigungsbereich zum Befestigen mindestens einer Laufschaufel, die vorzugsweise nach dem Reaktionsprinzip ausgelegt wurde, d.h. Druck über der Laufschaufel abbaut.
  • Aus dem Stand der Technik bekannte Dampfturbinen weisen den in Fig. 1 schematisch im Längsschnitt dargestellten Aufbau auf. Eine Turbinenwelle 10 einer solchen Dampfturbine umfasst einen in ihrer Längsrichtung verlaufenden Laufschaufel-Befestigungsbereich 12, an dem eine Vielzahl von Laufschaufeln 14 befestigt sind. Die Turbinenwelle 10 ist von einem feststehenden Innengehäuse 18 umgeben, an welchem gegenüberliegend zu den Laufschaufeln 14 Leitschaufeln 20 befestigt sind. Heißer komprimierter Dampf wird über eine an einem Ende des Befestigungsbereichs 12 befindliche Einströmkammer 22 in die Dampfturbine eingebracht. Dabei strömt ein Großteil des Dampfes in einen im Laufschaufel-Befestigungsbereich 12 zwischen der Turbinenwelle 10 und dem Innengehäuse 18 ausgebildeten Beschaufelungskanal 24. Ein anderer Teil des durch die Einströmkammer 22 einströmenden komprimierten Dampfes strömt in die entgegengesetzte Richtung auf einen an der Turbinenwelle 10 in Form eines umlaufenden Steges ausgebildeten Schubausgleichskolben 16 hin. Die dadurch auf den Schubausgleichskolben 16 in Axialrichtung der Turbinenwelle ausgeübte Kraft dient zur Kompensation der in der entgegengesetzten Richtung über die Laufschaufeln 14 auf die Turbinenwelle 10 ausgeübten Kraft. Der Strömungsverlauf des über die Einströmkammer 22 eingeführten Dampfes innerhalb der Dampfturbine ist in Fig. 1 mit Pfeilen angezeigt. Nach außen hin ist die Dampfturbine mit einem Außengehäuse 26 umschlossen.
  • Die im Stand der Technik bekannten Turbinenwellen sind aufgrund der großen über die Laufschaufeln übertragenen Axialkräfte sehr massiv ausgeführt und daher sehr schwer und kostenintensiv in der Herstellung. Weiterhin hat es sich gezeigt, dass aufgrund der zwischen den von der Turbinenwelle radial abstehenden Enden der Laufschaufeln und dem Innengehäuse vorliegenden Zwischenräumen relativ hohe Spaltverluste entstehen, da diese proportional den Spaltmassenstrom und damit durchmesserabhängig sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Turbinenwelle der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass diese kostengünstiger in der Herstellung ist und dass im Turbinenbetrieb geringere Spaltverluste auftreten.
  • Die Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit einer gattungsgemäßen Turbinenwelle gelöst, bei welcher der Abstand des Befestigungsbereichs von der Drehachse der Turbinenwelle sich in Richtung des axialen Schaufelschubes der Turbinenwelle verringert. Mit anderen Worten weist die Turbinenwelle im Befestigungsbereich eine "negative Steigung" auf.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei den im Stand der Technik bekannten Turbinenwellen, dadurch dass der Abstand des Befestigungsbereichs von der Drehachse der Turbinenwelle in Richtung des axialen Schaufelschubs ansteigend oder zumindest gleich bleibend gestaltet ist, hohe Spannungen zwischen dem Schubausgleichskolben und dem Befestigungsbereich auftreten. Diese sind bedingt durch die oben beschriebene Funktion des Schubausgleichskolbens, axiale Schaufelschubkräfte auszugleichen. Durch das erfindungsgemäße Verringern des Abstandes des Befestigungsbereichs von der Drehachse der Turbinenwelle in Richtung des axialen Schaufelschubes der Turbinenwelle können Schaufelschubanteile der Laufbeschaufelung bereits über den Wellenkonus kompensiert werden, da diese Flächen mit den an ihnen wirksam werdenden Dampfdrücken einen Axialschub entgegen der Strömungsrichtung bewirken. Mit anderen Worten übt der in dem Beschaufelungskanal zwischen dem Laufschaufel-Befestigungsbereich und dem die Turbinenwelle umgebenden Innengehäuse unter Hochdruck befindliche Dampf Druck auf den Laufschaufel-Befestigungsbereich der Turbinenwelle aus. Aufgrund des sich in Richtung des axialen Schaufelschubs verringernden Abstands des Befestigungsbereichs von der Drehachse der Turbinenwelle spaltet sich der von dem Wasserdampf ausgeübte Druck in eine bezüglich der Drehachse der Turbinenwelle radiale und eine diesbezüglich axiale Komponente auf. Diese axiale Komponente des Drucks weist in die Gegenrichtung des axialen Schaufelschubes und kompensiert damit bereits einen Teil der über die Laufschaufeln auf den Befestigungsbereich ausgeübten Kräfte. Damit wird ein Großteil des Schaufelschubes bereits im Befestigungsbereich der Laufschaufeln kompensiert, weshalb nur noch eine geringere Axial-Kraft über den Schubausgleichskolben ausgeglichen werden muss.
  • Folglich können die innerhalb der Turbinenwelle auftretenden Axial-Spannungen merklich verringert werden. Mit der Ausbildung der Wellenkontur mit negativer Steigung, insbesondere konischen Ausbildung der Wellenkontur erhöht sich deren Steifigkeit im höchst beanspruchten Bereich, so dass bei gleicher grenzwertiger HCF- und rotordynamischer Auslegung der mittlere Durchmesser des Wellenballens abgesenkt werden kann. Dies wiederum verringert die durchmesserabhängigen Spaltverluste in der Beschaufelung und im Kolben. Durch die Verringerung des Ballendurchmessers wird Material eingespart, was eine Kostenverringerung und eine Gewichtsersparnis zur Folge hat. Alternativ können auch preiswertere Werkstoffe eingesetzt werden. Die Verringerung der in der Turbinenwelle wirkenden Kräfte erhöht weiterhin die Betriebssicherheit und die Funktionalität. Auch lässt sich bei den die erfindungsgemäße Turbinenwelle verwendenden Dampfturbinen die maximal durchleitbare Leistung im heißesten Bereich erhöhen und/oder der Wirkungsgrad verbessern.
  • In bevorzugter Ausführungsform ist der Befestigungsbereich zum Befestigen der mindestens einen Laufschaufel mit einer Nut/Fuß-Verbindung an der Turbinenwelle gestaltet. D.h., die Turbinenwelle kann mit einer Nut versehen sein, in die ein daran angepasster Fuß an der Laufschaufel eingeführt werden kann. Umgekehrt kann die Nut auch an der Laufschaufel angebracht sein, wobei dann die Turbinenwelle mit einem entsprechenden Steg zum in Eingriff treten mit dieser Nut versehen ist. Eine an der Turbinenwelle angebrachte Nut kann entweder als Längsnut oder als Radialnut ausgeführt sein. Die damit erzielbare Nut/Steg-Verbindung ermöglicht eine stabile Befestigung der Laufschaufel an der Turbinenwelle.
  • Eine technisch besonders stabile Verbindung ergibt sich, wenn der Befestigungsbereich mindestens eine Befestigungsnut zur Aufnahme eines Schaufelfußes einer Laufschaufel aufweist. Ein solcher Schaufelfuß kann das Profil eines Tannenbaums, eines Schwalbenschwanzes, oder eines Hammerkopfes aufweisen. Die dazu gehörige Nut weist vorteilhafterweise entsprechende Hinterschneidungen auf.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Turbinenwelle verläuft der Befestigungsbereich entlang der Mantelaußenfläche eines kegelstumpfförmig gestalteten Längsabschnitts der Turbinenwelle. Damit wird eine gleichmäßige Verringerung des Abstands des Befestigungsbereichs von der Drehachse der Turbinenwelle in Axialrichtung erreicht. Dies ergibt eine weitestgehend homogene Axial-Krafteinleitung in die Turbinenwelle entlang des Befestigungsbereichs in der Gegenrichtung des Axialschubs durch den von außen anliegenden Dampfdruck. Gleichzeitig wird die durch die gleichmäßig entlang des Befestigungsbereichs der Turbinenwelle befestigte Vielzahl von Laufschaufeln ausgeübte Kraft optimal kompensiert.
  • Zur Kompensation von Restkräften in Richtung des axialen Schaufelschubes ist es vorteilhaft, wenn die Turbinenwelle eine in Bezug auf den Befestigungsbereich in Gegenrichtung des axialen Schaufelschubes versetzt angeordneten Schubausgleichskolben aufweist. Ein Teil des durch eine Einströmkammer in die Dampfturbine einströmenden Hochdruckdampfes wird entgegengesetzt zur Richtung des axialen Schaufelschubes auf den Schubausgleichskolben hin abströmen. Dieser Dampf übt eine Gegenkraft zum Schaufelschub aus, wodurch noch nicht kompensierte Schubkräfte ausgeglichen werden können.
  • In bevorzugter Ausführungsform ist der Zwischenraum zwischen dem Befestigungsbereich und dem Schubausgleichskolben vollständig von einer umlaufenden Ausnehmung gebildet. Die an das Ende des Befestigungsbereichs für die Laufschaufeln angrenzende Kante der Ausnehmung dient zur Umlenkung eines Teils des einströmenden Dampfes bzw. Gases auf den Schubausgleichskolben hin, wodurch dieser seine Schubausgleichswirkung in zufrieden stellender Weise entfalten kann. Dadurch, dass die Ausnehmung zum Schubausgleichskolben hin durchgängig ist, kann der Kolben relativ niedrig, d.h. mit einer relativ geringen Steghöhe ausgeführt werden.
  • Um eine kompakte Ausführung der Turbine zu ermöglichen, weist vorzugsweise die von der Drehachse der Turbinenwelle wegweisende Oberfläche des Schubausgleichskolbens im Wesentlichen den gleichen Abstand von der Drehachse wie das dem Schubausgleichskolben zugewandte Ende des Befestigungsbereichs auf. Damit weist die Turbinenwelle im Kolbenbereich einen erhöhten Umfang auf, wodurch eine kompakte Ausführung der Turbine ermöglicht wird.
  • Um die Schubausgleichswirkung des Kolbens zu optimieren, ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Befestigungsbereich und dem Schubausgleichskolben eine umlaufende Entlastungsnut angeordnet ist. Der über die Einströmkammer einströmende Dampf wird in der Entlastungsnut verwirbelt, wodurch eine zur Erzeugung eines Schubausgleichs ausreichende Dampfmenge auf den Schubausgleichskolben hin strömt.
  • In darüber hinaus vorteilhafter Ausführungsform ist zwischen der Entlastungsnut und dem Schubausgleichskolben ein Wellenabschnitt angeordnet, dessen Oberfläche im Wesentlichen den gleichen Abstand von der Drehachse wie das dem Schubausgleichskolben zugewandete Ende des Befestigungsbereichs aufweist. D.h., der Befestigungsbereich ist als Ganzes so weit abgesenkt, dass das dem Schubausgleichskolben zugewandte Ende des Befestigungsbereichs den gleichen Abstand von der Drehachse aufweist wie bei einer herkömmlichen Ausführungsform, bei der der Befestigungsbereich keine Steigung relativ zur Drehachse der Turbine aufweist, sprich zylindrisch ausgebildet wird.
  • In darüber hinaus vorteilhafter Ausführungsform ist relativ zu dem dem Schubausgleichskolben zugewandten Ende des Befestigungsbereichs die in Radialrichtung der Turbinenwelle betrachtete Höhe des Schubausgleichskolbens kleiner als die Tiefe der Entlastungsnut. Ein derart reduzierter Schubausgleichskolben ist aufgrund der Abstandsverringerung des Befestigungsbereichs von der Drehachse der Turbinenwelle zur Aufnahme des Restschaufelschubs ausreichend dimensioniert, wodurch sich eine kompakte Ausführungsform der Turbine bezüglich ihrer radialen Ausdehnung erreichen lässt.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Turbinenwelle anhand der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Längsschnittansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten Dampfturbine;
    Fig. 2
    eine Längsschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Turbinenwelle; sowie
    Fig. 3
    eine Längsschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Turbinenwelle.
  • In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Turbinenwelle dargestellt. Diese weist einen kegelstumpfförmigen Befestigungsbereich 12 für eine Vielzahl von Laufschaufeln auf. Die Richtung des von den Laufschaufeln im Turbinenbetrieb auf die Turbinenwelle ausgeübten Schaufelschubs ist in der Figur eingezeichnet.
  • In Längsschnittansicht erscheint der Befestigungsbereich 12 als schräge Linie, die auch als Beschaufelungspfad bezeichnet wird. Ausgehend von einer herkömmlichen Turbinenwelle mit zur Drehachse der Welle parallelem (zylindrischem) Beschaufelungspfad ergibt sich der Beschaufelungspfad des ersten Ausführungsbeispiels durch eine Verschwenkung desselben um einen im Zentrum des Beschaufelungspfades liegenden Kipppunkt.
  • Als Ergebnis der Verschwenkung wird das einem Schubausgleichskolben 16 zugewandte Ende des Befestigungsbereichs 12 auf die Höhe des Schubausgleichskolbens 16 angehoben, während das entgegengesetzte Ende des Befestigungsbereichs 12 entsprechend abgesenkt wird. Schubabhängig kann das dem Schubausgleichkolben 16 zugewandte Ende des Befestigungsbereichs auch über die Höhe des Schubausgleichskolbens 16 hinaus angehoben werden. Der Bereich zwischen dem Befestigungsbereich 12 und dem Schubausgleichskolben 16 ist von einer durchgängigen Ausnehmung 28 gebildet.
  • Diese Ausnehmung 28 hat die Funktion, den Dampfzutritt von der Einströmkammer 22 des dazugehörigen Innengehäuses 18 zum Schubausgleichskolben 16 hin zu gewährleisten und wirkt gleichzeitig als Entlastungskerbe für den ersten Laufschaufelschub. Der derart umgelenkte Dampf übt Druck auf den Schubausgleichskolben 16 zur Kompensation des über die Laufschaufeln 20 auf den Befestigungsbereich 12 ausgeübten Schaufeldrucks 12 aus. Weiterhin wird der Schaufeldruck durch die schräge Anordnung des dem Befestigungsbereich 12 zugeordneten Beschaufelungspfades kompensiert.
  • In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Turbinenwelle dargestellt. Dieses unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 darin, dass der dem Befestigungsbereich 12 zugeordnete Beschaufelungspfad um den Betrag abgesenkt ist, um den das dem Schubausgleichskolben 16 zugewandete Ende des Beschaufelungspfades gemäß Fig. 2 oberhalb des Durchmessers der Ausnehmung 28 liegt.
  • Angrenzend an den Befestigungsbereich des zweiten Ausführungsbeispiels ist eine umlaufende Entlastungsnut 30 zur Verringerung der Kerbwirkung der ersten Laufschaufelnut angeordnet, deren Funktion bei Fig. 2 von der Ausnehmung 28 wahrgenommen wird. Der Schubausgleichskolben 16 selbst ist in seiner Höhe verringert.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Turbinenwelle weist somit einen verringerten mittleren Ballendurchmesser auf, was eine Materialersparnis und damit Gewichtsverringerung mit sich bringt.

Claims (10)

  1. Turbinenwelle,
    insbesondere für eine Dampf- oder Gasturbine,
    mit einem in Längsrichtung der Turbinenwelle verlaufenden Befestigungsbereich (12) zum Befestigen mindestens einer Laufschaufel (14),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Abstand des Befestigungsbereichs (12) von der Drehachse (11) der Turbinenwelle sich in Richtung des axialen Schaufelschubes der Turbinenwelle verringert.
  2. Turbinenwelle nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Befestigungsbereich (12) zum Befestigen der mindestens einen Laufschaufel (14) mit einer Nut/Fuß-Verbindung an der Turbinenwelle gestaltet ist.
  3. Turbinenwelle nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Befestigungsbereich (12) mindestens eine Befestigungsnut zur Aufnahme eines Schaufelfußes einer Laufschaufel (14) aufweist.
  4. Turbinenwelle nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Befestigungsbereich (12) entlang der Mantelaußenfläche eines kegelstumpfförmig gestalteten Längsabschnitts der Turbinenwelle verläuft.
  5. Turbinenwelle nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    einen in Bezug auf den Befestigungsbereich in Gegenrichtung des axialen Schaufelschubes versetzt angeordneten Schubausgleichskolben (16).
  6. Turbinenwelle nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Zwischenraum zwischen dem Befestigungsbereich (12) und dem Schubausgleichskolben (16) vollständig von einer umlaufenden Ausnehmung (28) gebildet ist.
  7. Turbinenwelle nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die von der Drehachse (11) der Turbinenwelle wegweisende Oberfläche des Schubausgleichskolbens (16) im Wesentlichen den gleichen Abstand von der Drehachse (11) wie das dem Schubausgleichskolben (16) zugewandte Ende des Befestigungsbereichs (12) aufweist.
  8. Turbinenwelle nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen dem Befestigungsbereich (12) und dem Schubausgleichskolben eine umlaufende Entlastungsnut (30) angeordnet ist.
  9. Turbinenwelle nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen der Entlastungsnut (30) und dem Schubausgleichskolben (16) ein Wellenabschnitt angeordnet ist, dessen Oberfläche im Wesentlichen den gleichen Abstand von der Drehachse (11) wie das dem Schubausgleichskolben (16) zugewandte Ende des Befestigungsbereichs (12) aufweist.
  10. Turbinenwelle nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass relativ zu dem dem Schubausgleichskolben (16) zugewandten Ende des Befestigungsbereichs (12) die in Radialrichtung der Turbinenwelle betrachtete Höhe des Schubausgleichskolbens (16) kleiner ist als die Tiefe der Entlastungsnut (30).
EP05010794A 2005-05-18 2005-05-18 Turbinenwelle Withdrawn EP1724437A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05010794A EP1724437A1 (de) 2005-05-18 2005-05-18 Turbinenwelle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05010794A EP1724437A1 (de) 2005-05-18 2005-05-18 Turbinenwelle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1724437A1 true EP1724437A1 (de) 2006-11-22

Family

ID=35058874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP05010794A Withdrawn EP1724437A1 (de) 2005-05-18 2005-05-18 Turbinenwelle

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP1724437A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH699978A1 (de) * 2008-11-26 2010-05-31 Alstom Technology Ltd Dampfturbine.
DE102010046714A1 (de) 2009-09-30 2011-05-05 Alstom Technology Ltd. Dampfturbine mit Entlastungsnut am Rotor
EP2708630A1 (de) * 2012-09-14 2014-03-19 Samsung Electronics Co., Ltd Trommelwaschmaschine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2300758A (en) * 1941-05-13 1942-11-03 Westinghouse Electric & Mfg Co Blading and balancing piston arrangement
US2304994A (en) * 1941-06-20 1942-12-15 Westinghouse Electric & Mfg Co Turbine cylinder cooling
GB1167906A (en) * 1966-10-21 1969-10-22 John William Hill Controlling the Position of the Rotor Relative to the Stator in a Turbo Machine.
JP2001140604A (ja) * 1999-11-19 2001-05-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 圧縮空気貯蔵型ガスタービンのスラスト調整装置及び方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2300758A (en) * 1941-05-13 1942-11-03 Westinghouse Electric & Mfg Co Blading and balancing piston arrangement
US2304994A (en) * 1941-06-20 1942-12-15 Westinghouse Electric & Mfg Co Turbine cylinder cooling
GB1167906A (en) * 1966-10-21 1969-10-22 John William Hill Controlling the Position of the Rotor Relative to the Stator in a Turbo Machine.
JP2001140604A (ja) * 1999-11-19 2001-05-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 圧縮空気貯蔵型ガスタービンのスラスト調整装置及び方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 22 9 March 2001 (2001-03-09) *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH699978A1 (de) * 2008-11-26 2010-05-31 Alstom Technology Ltd Dampfturbine.
US8454306B2 (en) 2008-11-26 2013-06-04 Alstom Technology Ltd. Steam turbine
DE102010046714A1 (de) 2009-09-30 2011-05-05 Alstom Technology Ltd. Dampfturbine mit Entlastungsnut am Rotor
US8684663B2 (en) 2009-09-30 2014-04-01 Alstom Technology Ltd. Steam turbine with relief groove on the rotor
DE102010046714B4 (de) 2009-09-30 2021-07-29 General Electric Technology Gmbh Dampfturbine mit Entlastungsnut am Rotor
EP2708630A1 (de) * 2012-09-14 2014-03-19 Samsung Electronics Co., Ltd Trommelwaschmaschine
CN103668872A (zh) * 2012-09-14 2014-03-26 三星电子株式会社 滚筒洗衣机
CN103668872B (zh) * 2012-09-14 2017-07-04 三星电子株式会社 滚筒洗衣机
US9994990B2 (en) 2012-09-14 2018-06-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Drum washing machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19816645B4 (de) Abgasturboladerturbine
EP1495210B1 (de) Turbolader mit mittel auf der welle zur axialen sicherung der besagten welle beim bersten des verdichterrades
EP2320030B1 (de) Rotor mit Laufschaufel für eine axial durchströmte Turbomaschine
EP3315728B1 (de) Gedämpfte leitschaufellagerung
EP1898054B1 (de) Gasturbine
EP1092081B1 (de) Rotor für eine turbomaschine
DE10311205B3 (de) Leitapparat für eine Radialturbine
EP1690011B1 (de) Rotor für einen verdichter
EP1457642B1 (de) Vorrichtung zur Schaufelbefestigung an einem Rotor
EP3524778B1 (de) Hebelanbindung einer leitschaufelverstellung für strömungsmaschinen und zugehöriges herstellungsverfahren
EP1724437A1 (de) Turbinenwelle
DE60217039T2 (de) Schaufelblattfuss- und Scheibennutkontur
EP2394028B1 (de) Abdichtvorrichtung an dem Schaufelschaft einer Rotorstufe einer axialen Strömungsmaschine und ihre Verwendung
EP3379037B1 (de) Dichtung am innenring eines leitschaufelkranzes
DE60217038T2 (de) Flanschverbindung zwischen Verdichterwelle und Turbinennarbe
EP1163426B1 (de) Turbomaschinenschaufel
EP3025027A1 (de) Turbinenschaufel sowie gasturbine
DE2422289A1 (de) Verbindung zwischen einem verdichterlaufrad und einer antriebswelle
DE102007053135A1 (de) Gasturbinenbauteil, insbesondere Flugtriebwerksbauteil bzw. Verdichterbauteil
EP3312388A1 (de) Pultdach dichtfin
DE112019002640B4 (de) Drehkörper und Turbolader
DE69913688T2 (de) Konzept einer gasturbine
DE10013373A1 (de) Turbinenschaufel einer Dampfturbine
DE3919606C2 (de) Axialkraftübertragung vom Verdichteraustrittsleitschaufelkranz auf das Triebwerksaußengehäuse eines Gasturbinentriebwerks unter Minimierung der Schaufeltorsionsbeanspruchung
WO2018082837A1 (de) Gehäuseanordnung für eine turbomaschine, sowie verfahren zur montage einer derartigen gehäuseanordnung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA HR LV MK YU

AKX Designation fees paid
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20070523

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8566