DE446473C - Leitvorrichtung fuer Kreiselmaschinen, insbesondere fuer Dampfturbinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leitvorrichtung für Kreisehnaschinen, insbesondere für achsiale Dampfturbinen. Wenn bei einer Turbine die Dampf strömung vom Einlaß bis zum Kondensator oder Auspuff im allgemeinen beispielsweise eine achsiale oder schräg zur Turbinenachse gerichtet ist, so ist es erwünscht, die Dampfstrahlen möglichst gleichmäßig, d.h. in Form eines Rotationskörpers, der die Turbinenachse zur Drehachse hat, in jedes Laufrad eintreten zu lassen. Außerdem sollte auch jede entbehrliche Ablenkung des Dampfstrahles, besonders in der Nähe der Mündung der Leitkanäle, vermieden werden.

Eine bekannte Leitvorrichtung weist einen rein zylindrischen Spalt auf, welcher durch Schaufeln in Leitkanäle mit scheinbar geradlinigen Führungswandungen am Austrittsende unterteilt ist. Diese Leitkanalform ist besonders für kleine Durchmesser unbrauchbar, weil der Dampf im günstigsten FaEe sich längs einer Schraubenlinie bewegt. Dies hat zur Folge, daß die äußere Wandung des Kanals den Dampfteilchen eine Zentripetalbeschleunigung erteilt, was ein Verdichten nach außen, Wirbelungen und Strahlablenkungen in radialer Richtung zur Folge hat.

Bei einer anderen Bauart, die bereits zweckmäßiger als die soeben erwähnte ist, sind die Austrittsquer schnitte der Leitkanäle, welche viereckige Form besitzen, so im Drehsinn des Laufrades mit Bezug aufeinander verdreht, daß die Dampfstrahlen beim Eintritt in die Laufrads chaufelung annähernd eine zusammenhängende Ringfläche bilden. Diese Form dar Leitkanäle hat jedoch den Nachteil, daß nicht alle Dampfteilchen einen gleichen Weg zu beschreiben haben, indem z. B. die längs der hohlen Flächen der Leitschaufeln strömenden Dampfteilchen einen längeren Weg zurückzulegen haben als die anderen Teilchen. Dies hat Wirbelungen und Verdrehungen zur Folge.

Um nun eine Dampfführung zu erhalten, die praktisch frei von Wirbelungen, Verdrehungen und nachteiligen Ablenkungen ist, sind bei der Leitvorrichtung nach vorliegender Erfindung die die Leitkanäle in radialer Richtung innen und außen (Fuß und Kopf) begrenzenden Wandungen wenigstens in der Nähe der Austrittsmündung der Kanäle als einschaltige Hyperboloide ausgebildet, deren -. Erzeugende in Ebenen parallel zur Turbinenachse liegende, geradlinige Strömungsbahnen sind. Bei einer solchen Ausbildung der Leitvorrichtung bildet die Gesamtheit der Dampfbahnen, welche auf dem gleichen Kreis des Laufrades ankommen, ein einschaliges Hyperboloid.

Zweckmäßig können die den Raum zwischen 6a den zwei einschaligen Hyperboloiden in Kanäle unterteilenden Schaufelteile geradlinig ausgebildet sein.

Auf den Zeichnungen sind Ausführungen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht.

Es zeigt:

Abb. ι einen Teil einer von der Austritts^ seite her gesehenen Leitvorrichtung einer Dampfturbine, wobei die die Leitkanäle radial nach oben begrenzenden Wandungen deutlichkeitshalber weggelassen sind,

Abb. 2 einen Grundriß der Abb. 1,

Abb. 3 einen Schnitt nach der Linie IH-III der Abb. 2 und

Abb. 4 einen Teil eines in die Zeichnungsebene abgewickelten Schnittes nach der Linie IV-IV der Abb. i.

Abb. 5 ist ein achsialer Querschnitt durch einen Teil einer Leitvorrichtung, bei welchem die Leitschaufeln ein Ganzes mit einem die Leitkanäle radial nach außen begrenzenden Verschlußring bilden.

Abb. 6 ist ein der Abb. 5 entsprechender Schnitt durch ein Leitstück mit Verschlußring, bei welchem die Schaufeln mit einem die Leitkanäle radial nach innen begrenzenden Ring ein Ganzes bilden.

Abb. 7 zeigt in einem senkrechten Schnitt zur Leitstückachse einen Teil einer Leitvorrichtung, bei welcher die Kanäle, in radialer Richtung betrachtet, innen und außen von Zwischenstücken begrenzt sind.

Abb. 8 ist ein Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Abb. 7.

Abb. 9 zeigt einen achsialen Querschnitt durch einen Teil einer Leitvorrichtung, bei welcher der Austritt des treibenden Mittels aus den Leitkanälen auf der rechten Seite des die .r-.jr-Achse der einschaligen Begrenzungshyperboloide der Leitkanäle enthaltenden Parallelkreises (unter Parallelkreisen wird das System von 'Kreisen verstanden, welche ■ die zur Drehachse der einschaligen Hyperboloide senkrechten Ebenen liefern), während Abb. 10 einen entsprechenden Schnitt durch einen Teil einer Leitvorrichtung zeigt, bei der der Austritt auf der linken Seite des die Ar-X-Achse enthaltenden Parallelkreises erfolgt. Abb. 11 und 12 zeigen Teile von achsialen Querschnitten durch zwei Leitvorrichtungen, bei denen die Austrittsmündungen der Kanäle schief zur Leitradachse y-y (nur in Abb. 11 gezeigt) sind.

Abb. 13, 14 und 15 zeigen in einem Grundriß und in zwei achsialen Querschnitten Teile einer Leitvorrichtung, bei welcher jeder Leitkanal in Verbindung mit einem von einschaligen Hyperboloiden begrenzten Austrittsteil einen Eintrittsteil aufweist, der innen und außen — in radialer Richtung betrachtet — von Flächen begrenzt ist, die nicht als einschalige Hyperboloide ausgebildet sind.

Abb. ι bis 4 zeigen einen Teil einer Leitvorrichtung, die Schaufeln 2 aufweist, welche zur seitlichen Begrenzung von Leitkanälen dienen. Diese Leitkanäle sind innen (in radialer Richtung betrachtet) von einer Fläche 1 begrenzt. Die Fläche 1 und Schaufeln 2 sind hier aus einem vollen Ring 3 geschnitten. Erfindungsgemäß ist die innere Begrenzungsfläche 1 als einschaliges Hyperboloid ausgebildet, dessen Erzeugende vorgeschriebene,, geradlinige Strömungsbahnen sind. Die Erzeugende des Asymptotenkegels des betreffenden Hyperboloids bilden in der in Abb. 2 gezeigten Weise mit dem Parallelkreis, der durch die Scheitelpunkte der Schale geht, einen Winkel α, welcher gleich dem Austrittswinkel der Dampfstrahlen aus den Leitkanälen ist. Die die Leitkanäle radial nach außen begrenzende Fläche (in Abb. 1 bis 4 nicht gezeigt) ist ebenfalls als einschaliges Hyperboloid ausgebildet. Die Erzeugende dieses Hyperboloids sind ebenfalls vorgeschriebene, geradlinige Strömungsbahnen. Bei einer derartigen Ausbildung der Fläche 1 und der die Leitkanäle radial nach außen begrenzenden Fläche ist das treibende Mittel gezwungen, in den Leitkanälen längs geradlinigen Bahnen zu strömen, die Erzeugende der Hyperboloide bilden. Die Schaufeln 2, welche Erzeugende der genannten einschaligen Hyperboloide enthalten, sind geradlinig ausgebildet und bilden mit dem Ring 3 ein Ganzes. Sie sind aus einem vollen Ring dadurch geschnitten worden, daß dem Schneidwerkzeug relativ zum Arbeitsstück eine der vorgeschriebenen, geradlinigen Strömungsbahn entsprechende, geradlinige Bewegung erteilt wurde.

Die Begrenzung der Leitkanäle nach außen (in radialer Richtung betrachtet) erfolgt zweckmäßig durch einen Verschlußring, dessen Innenfläche, wie bereits erwähnt, als einschaliges Hyperboloid ausgebildet ist. Solche Verschlußringe 4 sind in Abb. 5 und 6 gezeigt, wo 5 die als einschaliges Hyperboloid ausgebildete Fläche bezeichnet.

Anstatt die Schaufeln 2 in der in Abb. 1 und 6 gezeigten Weise mit dem inneren Ring 3 ein Stück bilden zu lassen, können sie auch aus dem Verschlußring 4 herausgeschnitten sein, so daß sie mit diesem in der in Abb. 5 gezeigten Weise ein Ganzes bilden?

Die innere und äußere Begrenzung der Leitkanäle in radialer Richtung kann auch durch Zwischenstücke 6, 7 erfolgen, wie dies in Abb. 7 und 8 veranschaulicht ist. Hier sind die Schaufeln 8, welche die Leitkanäle 9 seitlich begrenzen, zwischen den Zwischenstükken 6, 7 festgehalten. Die äußere Umfangsfläche 10 der Zwischenstücke 6 und die innere UmfangsfLäche 11 der .Zwischenstücke 7 sind als einschalige Hyperboloide ausgebildet. Solche Zwischenstücke 6, 7 können zweckmäßig aus vollen Ringen herausgeschnitten werden, nachdem deren äußere und innere Umfangsfläche als einschaliges Hyperboloid herausgedreht worden ist. Die Befestigung der Zwischenstücke 6, 7 in einer Leitscheibe und 11g in einem diese allenfalls konzentrisch umgebenden Deckring sowie das Festhalten der Schaufeln kann auch in anderer Weise erfolgen, als in den Abb. 7 und 8 dargestellt ist und mit Bezug auf diese Abbildungen beschrieben wurde; so können z.B. die Zwischenstücke 7 nur durch Verschweißen mit den

Schaufeln 8 verbunden werden, in welchem Falle sich ein Deckring erübrigt.

Die Austrittsmündung, d.h. der Austrittsquerschnitt der Leitkanäle, kann in irgendeinem Parallelkreis der einschaligen Hyperboloide liegen, so daß also der Dampfaustxitt aus den Leitkanälen mit Bezug auf einen Parallelkreis, der die x-x-Achse der Hyperboloide enthält, rechts oder links von diesem Parallelkreis oder in demselben selbst erfolgen kann. Bei der Leitvorrichtung nach Abb. 9, wo 3 wiederum den die Leitkanäle innen begrenzenden Ring und 4 den Verschlußring bezeichnet, liegen die Austrittsquerschnitte 12

ig (nur einer ist ersichtlich) in einem Kreisschnitt, welcher rechts vom Parallelkreis mit dem Radius 14 liegt, während bei der Leitvorrichtung nach Abb. 10 der Kreisschnitt, in welchem die Austrittsquerschnitte 12 liegen, links vom Parallelkreis mit dem Radius 16 liegt.

Wie in Abb. 11 und 12 gezeigt, können die Austrittsparallelkreise ίςτ, 2 ο für das innere und äußere einschalige Hyperboloid 17 und 18 in verschiedenen Ebenen liegen, so daß dann der Austrittsquer schnitt 21 jedes Leitkanals schief zur Turbinenachse y-y zu liegen kommt. Bei der Ausführung nach Abb. 11 findet eine schräge Beaufschlagung nach innen und bei der Ausführung nach Abb. 12 eine schräge Beaufschlagung nach außen statt.

In Verbindung mit einem in radialer Richtung innen und außen von einschaligen Hyperboloiden begrenzten Leitkanalteil kann auf der Einlaufseite eines solchen Kanals auch ein Teil vorgesehen sein, der nicht von Flächen begrenzt ist, die als einschalige Hyperboloide ausgebildet sind, sondern beispielsweise Zylinderflächen bilden. Solche Leitkanäle sind in den Abb. 13 bis 15 veranschauHcht, wo 22, 23 einschalige Hyperboloide sind, während 24 Zylinderflächen bezeichnet. Die Bahnen der durch Leitkanäle strömenden Dampfteilchen weisen in diesen Fällen, wie aus Abb. 13 ersichtlich, einen gekrümmten Teil 2 5 und einen geraden Teil 26 auf.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Leitvorrichtung für Kreiselmaschinen, insbesondere für achsiale Dampfturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die die Leitkanäle in radialer Richtung innen und außen begrenzenden Wandungen wenig-' stens in der Nähe der Austrittsmündung der Kanäle einschalige Hyperboloide sind, deren Erzeugende geradlinige Strömungsbahnen sind und deren Achsen mit der Achse der Turbine zusammenfallen.

2. Leitvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die den Raum zwischen den einschaligen Hyperboloiden in Kanäle unterteilenden Schaufelteile geradflächig ausgebildet sind.

3. Leitvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln aus einem vollen Ring, dessen äußere Umfangsfläche als einschaliges Hyperboloid ausgebildet ist, herausgeschnitten und durch eine relativ zum Arbeitsstück geradlinige Bewegung des Schneidwerkzeuges erzeugt sind (Abb. 1 bis 3).

4. Leitvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring und die aus demselben herausgeschnittenen Schaufeln von einem Verschlußring umgeben sind, dessen Umfangsfläche als einschaliges Hyperboloid ausgebildet ist (Abb. 6).

5. Leitvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln aus einem Verschlußring, dessen innere Umfangsfläche als einschaliges Hyperboloid ausgebildet ist, herausgeschnitten sind, der konzentrisch zu einem Ring, dessen äußere Umfangsfläche als einschaliges Hyperboloid ausgebildet ist, angeordnet ist (Abb. 5).

6. Leirvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitkanäle in radialer Richtung innen und außen von aus vollen Ringen ausgeschnittenen Zwischenstücken, deren äußere und innere Umfangsfläche als einschaliges Hyperboloid ausgebildet ist, begrenzt sind (Abb. 7 und 8).

7. Leitvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt des zu leitenden Mittels aus den Leitkanälen an irgendeinem Parallelkreisschnitt der Hyperboloide erfolgt.

8. Leitvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsparallelkreise (19, 20) für das innere und äußere Begrenzungshyperboloid (17 und 18) in verschiedenen Ebenen liegen, so daß die Austrittsmündung der Leitkanäle schief zur Turbinenachse liegt (Abb.11 und 12).

9. Leitvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit einem von einschaligen Hyperboloiden begrenzten Austrittsteil jedes Leitkanals ein Einlauf teil vorgesehen ist, dessen innere und äußere Begrenzungswandungen keine einschaligen Hyperbolo- ide sind (Abb. 13).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.