WO2016096420A1 - Kühlmöglichkeit für strömungsmaschinen - Google Patents

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WO2016096420A1
WO2016096420A1 PCT/EP2015/078301 EP2015078301W WO2016096420A1 WO 2016096420 A1 WO2016096420 A1 WO 2016096420A1 EP 2015078301 W EP2015078301 W EP 2015078301W WO 2016096420 A1 WO2016096420 A1 WO 2016096420A1
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flow
rotor
deflection
steam
elements
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PCT/EP2015/078301
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Inventor
Christian Musch
Simon Hecker
Ralf Voss
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12—Cooling
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    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/145—Means for influencing boundary layers or secondary circulations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
    • 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
    • F01D3/02—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid characterised by having one fluid flow in one axial direction and another fluid flow in the opposite direction
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a turbo machine, especially steam turbine, comprising a rotor rotatably mounted and arranged around the rotor housing, wherein between the Ro ⁇ tor and the housing pointing in a first direction ERS ter flow duct and pointing in a second flow direction the second flow channel is arranged, wherein between the first and the second flow channel a meh ⁇ rere comprehensive labyrinth seal is arranged.
  • Turbomachines in the context of this invention are, for example, steam turbines, gas turbines or compressors, the invention preferably referring to steam turbines.
  • Strö ⁇ tion machines are characterized by a flow medium.
  • turbomachinery Hydraulic turbines, steam and gas turbines, wind turbines, centrifugal pumps and centrifugal compressors as well as propellers are summarized under the collective term turbomachinery. All of these machines have in common that they serve the purpose to withdraw a fluid energy in order to drive another Ma ⁇ machine or vice versa, to-perform a fluid energy to increase the pressure thereof.
  • the energy conversion is indirect and preferably takes the path over the kinetic energy of the fluid.
  • turbomachines such. B. in steam turbines
  • a flow medium in a main flow direction, which corresponds substantially to the direction of the axis of rotation.
  • the flow medium should ideally only flow through a so-called flow channel, which has so-called guide vanes and rotor blades.
  • the flow channel is formed of different successively arranged guide and moving blades.
  • the flow medium flows past through the flow channel to the stator and rotor show ⁇ feln, where the kinetic energy into rotational energy is converted, which leads to a rotation of the rotor.
  • As movement of the rotor takes place in a housing there are gaps between the housing and the rotor which should be made as small as possible.
  • a first approach is to arrange so-called sealing lips between the rotating and the fixed components.
  • the sealing lips are arranged rotationally symmetrical and act as a kind of barrier to the secondary flow.
  • a secondary flow substantially flowing to the main flow is decelerated.
  • steam turbines known as an embodiment of a turbomachine having two floods.
  • Such a formed steam turbine having a first Strö ⁇ flow duct and is opposite to a second flow passage arranged.
  • Such steam turbines are characterized by two inflow regions.
  • a steam turbine is characterized by the fact that a common rotor has a blade area for the first flow channel and a second Blading ⁇ area for the second flow channel.
  • a so-called intermediate floor is arranged, which has a surface which must be arranged as close as possible to a housing arranged around the rotor.
  • a gap between the intermediate bottom and the housing should be as small as possible, because a steam flowing in in the first inflow region can partially flow through this gap and into the second inflow region of the second inflow region. th flow channel can flow. Therefore, such gaps are performed with so-called labyrinth seals.
  • Labyrinth seals have so-called tips, which are arranged both on the surface of the rotor and on the inner surface of the housing. Labyrinth seals are known in the art and need not be further elaborated ⁇ leads here.
  • rotors have so-called relief grooves in the inflow region.
  • relief grooves are characterized by a smaller radius.
  • the shaft temperatures in the relief groove are limiting for the life of the shaft.
  • the shaft temperature is also limiting for the transmissible power of the shaft. Therefore, great efforts are made to lower the temperature as much as possible.
  • the invention begins, whose task is to provide a further way to reduce the temperature in the relief groove.
  • a turbomachine in particular steam turbine, comprising a rotatably mounted rotor and a housing arranged around the rotor, wherein zwi ⁇ tween the rotor and the housing facing a first direction in a first flow channel and a second
  • Flow direction facing second flow channel is arranged, wherein between the first and the second flow channel a multi-tip labyrinth seal is arranged, seen in the second flow direction after a last tip a Umlenkleit noise is arranged, which is designed such that one in the axial direction in the labyrinth seal flowing leakage steam is at least partially deflected in the circumferential direction of the rotor.
  • the invention is thus a Abkühlmannkeit OFFE ⁇ th, which is relatively cheap to produce and is characterized by a Umlenkleit Sk.
  • the Umlenkleit ⁇ device generates a swirl of the flowing leakage steam in Area of the relief groove and can further lower the temperature at the shaft surface in the relief groove.
  • ⁇ when flowing out of the labyrinth seal leakage steam is deflected by the Umlenkleit adopted in the Wellenrotationsrich- tung.
  • the Umlenkleit Marie has a plurality of distributed on the circumference deflecting elements. This enhances the effect by distributing an appropriate number of diverters around the circumference.
  • the deflection guide device has the task of deflecting the leakage steam flow flowing in the labyrinth seal and thereby generating a twist which causes the leakage steam to be deflected in a shaft rotation direction. The number of deflecting elements should be chosen appropriately.
  • the deflection elements are formed first directed in an axial direction showing in the direction of rotation, and to have ⁇ closing the deflecting a sheet on which points in the circumferential direction.
  • the deflecting elements are bent. From fluidic Reasons, it is advantageous to take into account a deflection of the deflection elements, thereby to have the smallest possible flow losses ⁇ .
  • the arc may have a parabolic contour. It is also conceivable a circular contour.
  • the deflection elements are designed such that a deflection by 90 ° he follows ⁇ .
  • the Leckdampfström flows substantially in the axial direction and is deflected by 90 °, which corresponds essentially to the circumferential direction.
  • the deflecting elements may be formed profiled in an advantageous wide Erbil ⁇ dung. This means that the deflecting elements have a guide-blade-shaped contour.
  • the Leitschaufelförmige contour causes a flow is ⁇ steered and accelerated, resulting in the aforementioned effect of cooling.
  • the deflection elements are designed as a stator blade stage.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a turbomachine
  • Figure 2 is a cross-sectional view of an enlarged part
  • FIG. 1 A first figure.
  • Figure 3 is a cross-sectional view of an inventive
  • Figure 4 is a plan view of the inventive arrangement.
  • the steam turbine 1 shows a steam turbine as an embodiment of a turbomachine and has an outer housing 2, which is arranged around a rotor 3, which is rotatably mounted about an axis of rotation 4. To the rotor 3, an inner housing 5 is arranged.
  • the steam turbine 1 has a high-pressure part 6 and a medium-pressure part 7.
  • the high-pressure part 6 has a high-pressure inflow region 8, through which a high-pressure fresh steam flows.
  • the high pressure steam then flows through aligned in a first direction 9 first flow channel 10, which may also be referred to as a high pressure flow ⁇ channel.
  • the thermal energy of the steam in the first flow channel 10 is converted into rotational energy of the rotor 3.
  • the steam then flows out of the high-pressure outflow region 11 and from there, if necessary, to a reheater (not shown). Thereafter, the vapor flows as a medium-pressure inflow vapor into a medium-pressure inflow region 12. After flowing into the medium-pressure inflow region 12, the vapor flows into a second flow channel 14 pointing in a second direction 13. After the second flow channel 14, the vapor flows over a medium-pressure outflow region 15 out of the turbomachine.
  • the rotor 3 has a relief groove 16, which can be characterized by the fact that the rotor 3 has a smaller radius in this region in a specific axial region than the rich before and behind. Similarly, in the area of
  • the gap between the inner housing 5 and the large intermediate bottom 19 should be formed as vapor-tight as possible and therefore, as shown in Figure 2, a labyrinth seal 25 on.
  • the labyrinth seal 25 comprises a plurality of labyrinth seal segments 20, which are resiliently arranged in labyrinth seal grooves 21.
  • the labyrinth seal segments 20 can be moved so ⁇ with in a radial direction 34th As in Laby ⁇ rinthdichtitch 25 so-called tips 22 are common on the surface of the large intermediate base 19 is disposed.
  • the tips 22 are also referred to as sealing lips or the like.
  • the tips 22 and 23 are formed sequentially, which is again shown separately in Figure 3.
  • FIG. 3 shows an arrangement according to the invention.
  • FIG. 2 shows an enlarged detail from FIG. 1, specifically the part of the flow machine 1 marked with the oval. As shown in FIG. 3,
  • a Umlenkleit worn 26 is arranged after a last tip 27 and which is formed such that a flowing in the axial direction 24 leakage steam is at least partially deflected in the circumferential direction 28 of the rotor.
  • the Umlenkleit- device 26 has a plurality of arranged in the circumferential direction 28 deflecting elements 29.
  • deflecting elements 29 can be designed bent. This means that are straight Umlenkele ⁇ elements 29 initially directed in the axial direction 24 and then have a bend 30, which finally shows in the circumferential direction 28 in one end portion of the 31st
  • the deflection elements 29 are in this case as purchasedbil ⁇ det, that the deflection takes place by 90 °, which means that the deflecting elements 29 are first formed in the axial direction 24 paral ⁇ lel in an initial region 32 and formed in the end 31 parallel to the circumferential direction 28 are.
  • the end region 31 may not necessarily be formed parallel to the circumferential direction 28.
  • the end portion 31 and the circumferential direction 28 may be inclined at an angle (between 0 ° and 40 °) to each other.
  • the baffles 29 may be profiled, that is, in a cross-sectional view (not shown), the baffles have a vane shape and accelerate the flow that is between the baffles.
  • the fluid machine 1 is a diagonal ring 33 which acts as a first guide blade and the medium pressure steam directly into the second flow region 14 deflects without causing a vapor to the relief 17 ge ⁇ reached.
  • a so-called swirl cooling may be considered in the diagonal ring 33, which flows a vapor from the medium-pressure inflow region into the relief groove 17, which vapor has cooled by the swirl cooling.
  • the diagonal ring 33 has for this purpose a plurality of nozzles, which represents a fluidic connection between the Mitteldruckeinström Suite 12 and the relief groove 17.

Landscapes

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  • Fluid Mechanics (AREA)
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  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Umlenkleiteinrichtung (26) in der Labyrinthdichtung (25) im großen Zwischenboden (19), um den Leckagedampf in Umfangsrichtung (28) umzulenken, um dadurch eine Kühlung in der Entlastungsnut (16, 17) im Mitteldruckeinströmbereich (12) zu erreichen.

Description

Beschreibung
Kühlmöglichkeit für Strömungsmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, insbesondere Dampfturbine, umfassend einen drehbar gelagerten Rotor und ein um den Rotor angeordnetes Gehäuse, wobei zwischen dem Ro¬ tor und dem Gehäuse ein in eine erste Richtung weisender ers- ter Strömungskanal und ein in einer zweiten Strömungsrichtung weisender zweiter Strömungskanal angeordnet ist, wobei zwischend dem ersten und dem zweiten Strömungskanal eine meh¬ rere Spitzen umfassende Labyrinthdichtung angeordnet ist. Strömungsmaschinen im Sinne dieser Erfindung sind beispielsweise Dampfturbinen, Gasturbinen oder Verdichter, wobei sich die Erfindung vorzugsweise auf Dampfturbinen bezieht. Strö¬ mungsmaschinen zeichnen sich durch ein Strömungsmedium aus. Unter der Sammelbezeichnung Strömungsmaschinen werden Wasser- turbinen, Dampf- und Gasturbinen, Windräder, Kreiselpumpen und Kreiselverdichter sowie Propeller zusammengefasst . Allen diesen Maschinen ist gemeinsam, dass sie dem Zweck dienen, einem Fluid Energie zu entziehen, um damit eine andere Ma¬ schine anzutreiben oder umgekehrt, einem Fluid Energie zu- zuführen, um dessen Druck zu erhöhen. In Strömungsmaschinen ist die Energieumsetzung indirekt und nimmt vorzugsweise den Weg über die kinetische Energie des Fluids.
In Strömungsmaschinen, wie z. B. in Dampfturbinen, strömt im Betrieb ein Strömungsmedium in einer Hauptströmungsrichtung, die im Wesentlichen der Richtung der Rotationsachse entspricht. Das Strömungsmedium soll idealerweise lediglich durch einen so genannten Strömungskanal strömen, der so genannte Leit- und Laufschaufeln aufweist. Üblicherweise wird der Strömungskanal aus verschiedenen hintereinander angeordneten Leit- und Laufschaufeln gebildet. Das Strömungsmedium strömt durch den Strömungskanal an den Leit- und Laufschau¬ feln vorbei, wobei die kinetische Energie in Rotationsenergie umgewandelt wird, was zu einer Rotation des Rotors führt. Da eine Bewegung des Rotors in einem Gehäuse stattfindet, sind Spalte zwischen dem Gehäuse und dem Rotor vorhanden, die so gering wie möglich ausgeführt werden sollten. Dennoch können Spalte nicht vermieden werden, was zu einer unerwünschten Strömung durch die Spalte führt. Die unerwünschte Strömung ergibt sich aus der Hauptströmung, wobei ein Teil aus der Hauptströmung abzweigt und durch den Spalt strömt. Diese Spaltströmung kann als Sekundärströmung bezeichnet werden, wobei es Ziel bei jeder Auslegung einer Strömungsmaschine ist, die Sekundärströmung so gering wie möglich zu halten. Daher existieren verschiedene Ansätze, um die Sekundärströ¬ mung zu minimieren. Ein erster Ansatz besteht darin, sogenannte Dichtlippen zwischen den rotierenden und den festste- henden Komponenten anzuordnen. Die Dichtlippen sind rotationssymmetrisch angeordnet und wirken sozusagen als Barriere für die Sekundärströmung. Somit wird eine im Wesentlichen zur Hauptströmung strömende Sekundärströmung abgebremst. Es sind Dampfturbinen als Ausführungsform einer Strömungsmaschine bekannt, die zwei Fluten aufweist. Das bedeutet, dass eine solch ausgebildete Dampfturbine einen ersten Strö¬ mungskanal aufweist und entgegengesetzt zu einem zweiten Strömungskanal angeordnet ist. Solche Dampfturbinen zeichnen sich durch zwei Einströmungsbereiche auf. Einen ersten Ein¬ strömbereich für den ersten Strömungskanal und einen zweiten Einströmungsbereich für den zweiten Strömungskanal. Des Weiteren zeichnet sich eine solche Dampfturbine dadurch aus, dass ein gemeinsamer Rotor einen Beschaufelungsbereich für den ersten Strömungskanal und einen zweiten Beschaufelungs¬ bereich für den zweiten Strömungskanal aufweist. Zwischen den Beschaufelungsbereichen ist ein sogenannter Zwischenboden angeordnet, der eine Oberfläche aufweist, die möglichst dicht an ein um den Rotor angeordnetes Gehäuse angeordnet werden muss. Ein Spalt zwischen dem Zwischenboden und dem Gehäuse sollte möglichst gering sein, weil ein im ersten Einströmbereich einströmender Dampf teilweise durch diesen Spalt strömen kann und in den zweiten Einströmungsbereich des zwei- ten Strömungskanals einströmen kann. Daher werden solche Spalte mit sogenannten Labyrinthdichtungen ausgeführt.
Labyrinthdichtungen weisen sogenannte Spitzen auf, die sowohl auf der Oberfläche des Rotors als auch auf der Innenoberflä- che des Gehäuses angeordnet sind. Labyrinthdichtungen sind im Stand der Technik bekannt und müssen hier nicht weiter ausge¬ führt werden.
Rotoren weisen des Weiteren im Einströmbereich sogenannte Entlastungsnuten auf. Solche Entlastungsnuten sind durch einen geringeren Radius charakterisiert. Für die vorgenannten Dampfturbinen sind die Wellentemperaturen in der Entlastungsnut begrenzend für die Lebensdauer der Welle. Des Weiteren ist die Wellentemperatur ebenfalls begrenzend für die durch- leitbare Leistung der Welle. Daher werden große Anstrengungen unternommen, die Temperatur möglichst weit abzusenken. An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, eine weitere Möglichkeit anzugeben, die Temperatur in der Entlastungsnut zu verringern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Strömungsmaschine, ins¬ besondere Dampfturbine, umfassend einen drehbar gelagerten Rotor und ein um den Rotor angeordnetes Gehäuse, wobei zwi¬ schen dem Rotor und dem Gehäuse ein in eine erste Richtung weisender erster Strömungskanal und ein in einer zweiten
Strömungsrichtung weisender zweiter Strömungskanal angeordnet ist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Strömungskanal eine mehrere Spitzen umfassende Labyrinthdichtung angeordnet ist, wobei in der zweiten Strömungsrichtung gesehen nach ei- ner letzten Spitze eine Umlenkleiteinrichtung angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass ein in axialer Richtung in der Labyrinthdichtung strömender Leckdampf zumindest teilweise in Umfangsrichtung des Rotors ablenkbar ist. Mit der Erfindung wird somit eine Abkühlmöglichkeit angebo¬ ten, die vergleichsweise günstig herstellbar ist und sich durch eine Umlenkleiteinrichtung auszeichnet. Die Umlenkleit¬ einrichtung erzeugt einen Drall des strömenden Leckdampfes im Bereich der Entlastungsnut und kann die Temperatur an der Wellenoberfläche in der Entlastungsnut weiter absenken. Hier¬ bei wird der aus der Labyrinthdichtung ausströmende Leckdampf durch die Umlenkleiteinrichtung in die Wellenrotationsrich- tung umgelenkt.
Mit der Erfindung wird somit eine hohe kinetische Energie de Leckdampfes am Austritt der Labyrinthdichtung eines großen Zwischenbodens ausgenutzt und diese zu Kühlmöglichkeiten aus genutzt .
Durch die Verringerung der Wellentemperatur an der Oberfläche der Entlastungsnut kann die durchleitbare Leistung durch die Entlastungsnut erhöht werden. Des Weiteren kann die erreichbare geringere Temperatur in der Entlastungsnut auch für eine Kühlwirkung an einer ersten Laufschaufelnut führen. Dies würde zu einer geringeren Auslastung und dadurch zu einer Verbesserung in der Schaufelauslegung führen. Die Umlenkleiteinrichtung weist mehrere auf dem Umfang verteilte Umlenkelemente auf. Dadurch wird der Effekt verstärkt, indem eine passende Anzahl von Umlenkelementen auf dem Umfang verteilt wird. Die Umlenkleiteinrichtung hat die Aufgabe, die in der Labyrinthdichtung strömende LeckdampfStrömung umzulen- ken und dadurch einen Drall zu erzeugen, der dazu führt, dass der Leckdampf in eine Wellenrotationsrichtung umgelenkt wird. Die Anzahl der Umlenkelemente sollte passend gewählt werden.
Die Umlenkelemente sind zunächst in axialer Richtung, die in die Rotationsrichtung zeigt, gerichtet ausgebildet und an¬ schließend weisen die Umlenkelemente einen Bogen auf, der in die Umfangsrichtung zeigt.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind m den Unteransprüchen a gegeben .
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind die Umlenkelemente gebogen ausgeführt. Aus strömungstechnischen Gründen ist es vorteilhaft, eine Biegung der Umlenkelemente zu berücksichtigen, um dadurch möglichst geringe Strömungs¬ verluste zu haben. Dabei kann der Bogen eine parabelförmige Kontur aufweisen. Es ist auch eine kreisförmige Kontur denk- bar .
Somit sind in einer vorteilhaften Weiterbildung die Umlenkelemente derart ausgebildet, dass eine Umlenkung um 90° er¬ folgt. Darunter ist zu verstehen, dass der Leckdampfström im Wesentlichen in axialer Richtung strömt und dazu um 90° umgelenkt wird, was im Wesentlich der Umfangsrichtung entspricht.
Die Umlenkelemente können in einer vorteilhaften Weiterbil¬ dung profiliert ausgebildet sein. Das bedeutet, dass die Um- lenkelemente eine leitschaufelförmige Kontur aufweisen. Die leitschaufelförmige Kontur führt dazu, dass eine Strömung um¬ gelenkt und beschleunigt wird, was zu dem vorgenannten Effekt der Abkühlung führt. In vorteilhafter Weiterbildung sind die Umlenkelemente als eine Leitschaufelstufe ausgebildet.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmal und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.
Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich darstel¬ len, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der in der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Es zeigen:
Figur 1 Querschnittsansicht einer Strömungsmaschine,
Figur 2 Querschnittsansicht eines vergrößerten Teils
Figur 1,
Figur 3 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen
Anordnung,
Figur 4 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Anordnung.
Die Figur 1 zeigt eine Dampfturbine als Ausführungsform einer Strömungsmaschine und weist ein Außengehäuse 2 auf, das um einen Rotor 3 angeordnet ist, der drehbar um eine Rotationsachse 4 gelagert ist. Um den Rotor 3 ist ein Innengehäuse 5 angeordnet. Die Dampfturbine 1 weist einen Hochdruckteil 6 und einen Mitteldruckteil 7 auf. Der Hochdruckteil 6 weist einen Hochdruckeinströmbereich 8 auf, durch den ein Hochdruckfrischdampf einströmt. Der Hochdruckfrischdampf strömt anschließend durch in einer ersten Richtung 9 ausgerichteten ersten Strömungskanal 10, der auch als Hochdruckströmungs¬ kanal bezeichnet werden kann. Die thermische Energie des Dampfes im ersten Strömungskanal 10 wird in Rotationsenergie des Rotors 3 umgewandelt. Der Dampf strömt anschließend aus dem Hochdruckausströmbereich 11 und von dort ggf. zu einem Zwischenüberhitzer (nicht dargestellt) . Danach strömt der Dampf als Mitteldruckeinströmdampf in einen Mitteldruckein- Strömbereich 12. Nach dem Einströmen in den Mitteldruckein- strömbereich 12 strömt der Dampf in einen in eine zweite Richtung 13 weisenden zweiten Strömungskanal 14. Nach dem zweiten Strömungskanal 14 strömt der Dampf über einen Mittel- druckausströmbereich 15 aus der Strömungsmaschine heraus. Der Rotor 3 weist im Bereich des Hochdruckeinströmbereichs 8 eine Entlastungsnut 16 auf, die dadurch charakterisiert werden kann, dass der Rotor 3 an dieser Stelle in einem bestimmten axialen Bereich einen geringeren Radius aufweist als der Be- reich davor und dahinter. Ebenso weist im Bereich des
Mitteldruckeinströmbereichs 12 der Rotor 3 ebenfalls eine Entlastungsnut 17 auf, die ebenfalls dadurch charakterisiert werden kann, dass der Rotor 3 in einer gewissen axialen Länge einen geringeren Radius aufweist als der Rotor 3 vor der Entlastungsnut 17 und hinter der Entlastungsnut 17 in der zwei¬ ten Richtung 13 aus gesehen. Im Betrieb strömt ein Frischdampf im Hochdruckeinströmbereich 8 herein und strömt zum größten Teil durch den ersten Strömungskanal 10, der mit nicht näher dargestellten Leit- und Laufschaufeln ausgebildet ist. Ein unerwünscht geringer Teil des Hochdruckfrischdampfes strömt durch einen Spalt zwischen dem Innengehäuse 5 und dem Rotor 3 in einen mittleren Bereich 18. Im mittleren Bereich 18 weist der Rotor 3 einen Radius bestimmter Länge auf und bildet einen sogenannten großen Zwischenboden 19. Der Spalt zwischen dem Innengehäuse 5 und dem großen Zwischenboden 19 sollte möglichst dampfdicht ausgebildet sein und weist daher, wie in Figur 2 dargestellt, eine Labyrinthdichtung 25 auf. Die Labyrinthdichtung 25 umfasst mehrere Labyrinthdichtungs- Segmente 20 auf, die federnd in Labyrinthdichtungsnuten 21 angeordnet sind. Die Labyrinthdichtungssegmente 20 können so¬ mit in einer radialen Richtung 34 bewegt werden. Auf der Oberfläche des großen Zwischenbodens 19 sind, wie bei Laby¬ rinthdichtungen 25 üblich, sogenannte Spitzen 22 angeordnet. Die Spitzen 22 werden auch als Dichtlippen bezeichnet oder ähnlich. Im Labyrinthdichtungssegment 20 hingegen ist eben¬ falls eine Spitze 23 bzw. Dichtlippe angeordnet. In einer axialen Richtung 24 sind die Spitzen 22 und 23 nacheinander ausgebildet, was in der Figur 3 nochmal gesondert dargestellt ist.
Die Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung. Die Figur 2 hingegen zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 und zwar den mit dem Oval gekennzeichneten Teil der Strö- mungsmaschine 1. Wie nun in Figur 1 dargestellt, kann der
Mitteldruckdampf aus dem Mitteldruckeinströmbereich 8 durch den Spalt durch die Labyrinthdichtung 25 zum Mitteldruckeinströmbereich 12 gelangen. Dieser Leckstrom sollte möglichst klein gehalten werden. Jedenfalls weist der in die Entlas¬ tungsnut 17 ausströmende Leckstrom eine vergleichsweise hohe Temperatur auf, die zu einer Schädigung des Rotors 3 in der Entlastungsnut 17 führen kann. Erfindungsgemäß wird dies hier verhindert, indem wie in Figur 3 ersichtlich, eine Umlenkleiteinrichtung 26 nach einer letzten Spitze 27 angeordnet ist und die derart ausgebildet ist, dass ein in der axialen Richtung 24 strömender Leckdampf zumindest teilweise in Um- fangsrichtung 28 des Rotors umgelenkt wird. Die Umlenkleit- einrichtung 26 weist mehrere in der Umfangsrichtung 28 angeordnete Umlenkelemente 29 auf. Diese Umlenkelemente 29 können gebogen ausgeführt sein. Das bedeutet, dass die Umlenkele¬ mente 29 zunächst in der axialen Richtung 24 gerichtet gerade ausgebildet sind und anschließend einen Bogen 30 aufweisen, der in die Umfangsrichtung 28 schließlich in einen Endbereich 31 zeigt. Die Umlenkelemente 29 sind hierbei derart ausgebil¬ det, dass die Umlenkung um 90° erfolgt, das bedeutet, dass die Umlenkelemente 29 zunächst in axialer Richtung 24 paral¬ lel in einem Anfangsbereich 32 ausgebildet sind und im Endbe- reich 31 parallel zur Umfangsrichtung 28 ausgebildet sind. Dabei kann in alternativen Ausführungsformen der Endbereich 31 nicht zwingend parallel zur Umfangsrichtung 28 ausgebildet sein. Der Endbereich 31 und die Umfangsrichtung 28 können um einen Winkel (wobei zwischen 0° und 40° liegt) zueinander geneigt sein.
In alternativen Ausführungsformen können die Umlenkelemente 29 profiliert ausgebildet sein, das bedeutet, dass in einer Querschnittsansicht (nicht dargestellt) die Umlenkelemente eine Leitschaufelform aufweisen und die Strömung, die zwischen den Umlenkelementen sich befindet, beschleunigt.
Durch die Beschleunigung des Leckagedampfes erhöht sich die kinetische Energie und die Temperatur sinkt. Somit wird die Temperatur in der Entlastungsnut 17 verringert. In einer ers¬ ten Ausführungsform kann der umgelenkte Leckagedampf mit einem Mitteldruckfrischdampf, der durch den Mitteldruckein- strömbereich 12 strömt, vermischt werden. In weiteren Ausfüh- rungsformen weist die Strömungsmaschine 1 einen Diagonalring 33 auf, der als erste Leitschaufelstufe wirkt und den Mittel- druckfrischdampf direkt in den zweiten Strömungsbereich 14 umlenkt, ohne dass dabei ein Dampf zur Entlastungsnut 17 ge¬ langt. In einer alternativen Ausführungsform kann eine sogenannte Drallkühlung in dem Diagonalring 33 berücksichtigt werden, die einen Dampf aus dem Mitteldruckeinströmbereich in die Entlastungsnut 17 strömt, wobei dieser Dampf durch die Drallkühlung abgekühlt ist. Der Diagonalring 33 weist hierzu mehrere Düsen auf, die eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem Mitteldruckeinströmbereich 12 und der Entlastungsnut 17 darstellt.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Strömungsmaschine, insbesondere Dampfturbine (1),
umfassend einen drehbar gelagerten Rotor (3) und ein um den
Rotor (3) angeordnetes Gehäuse (2, 5),
wobei zwischen dem Rotor (3) und dem Gehäuse (2, 5) ein in eine erste Richtung (9) weisender erster Strömungskanal (10) und ein in einer zweiten Richtung (13) weisender zwei- ter Strömungskanal (14) angeordnet sind,
wobei zwischen dem ersten (10) und zweiten (14) Strömungskanal eine mehrere Spitzen (22, 23) umfassende Labyrinth¬ dichtung (25) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der zweiten Strömungsrichtung (13) gesehen nach einer letzten Spitze (27) eine Umlenkleiteinrichtung (26) angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass ein in axialer Richtung (24) in der Labyrinthdichtung (25) strömenden Leckdampf in Umfangsrichtung (28) des Rotors (3) ablenkt, wobei die Umlenkleiteinrichtung (26) mehrere auf dem Umfang verteilte Umlenkelemente (29) aufweist,
wobei die Umlenkelemente (29) zunächst in axialer Richtung (24) gerichtet ausgebildet sind und anschließend einen Bo¬ gen aufweisen, der in die Umfangsrichtung (28) zeigt.
2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1,
wobei die Umlenkelemente (29) gebogen ausgeführt sind.
3. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Umlenkelemente (29) derart ausgebildet sind, dass eine Umlenkung um 90° erfolgt.
4. Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Umlenkelemente (29) profiliert ausgebildet sind.
5. Strömungsmaschine nach Anspruch 4,
wobei Umlenkelemente (29) derart profiliert sind, dass eine Strömung umgelenkt und beschleunigt wird.
6. Strömungsmaschine nach Anspruch 5,
wobei die Umlenkelemente (29) eine Leitschaufelstufe bil¬ den .
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