DE531056C

DE531056C - Radially loaded turbine with subsequent axially loaded blades

Info

Publication number: DE531056C
Application number: DEA48649D
Authority: DE
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1926-08-31
Filing date: 1926-08-31
Publication date: 1931-08-04

Description

Die Erfindung betrifft radial beaufschlagte Dampf- oder Gasturbinen, bei denen eine axial beaufschlagte Beschaufelung durch das Treibmittel beaufschlagt wird, nachdem es S die radial beaufschlagte Beschaufelung verlassen hat, und bei denen, die axial beaufschlagte Beschaufelung eine besondere Leitscheibe enthält.The invention relates to radially acted steam or gas turbines, in which a axially acted blading is acted upon by the propellant after it S has left the radially acted blading, and those that acted axially Blading contains a special guide disc.

Zweck der Erfindung ist es, eine verbesserte Wirkung der axial beaufschlagten Beschaufelung solcher Turbinen herbeizuführen.The purpose of the invention is to improve the effect of the axially loaded blades to bring about such turbines.

Ein Kennzeichen der Erfindung liegt darin, daß zwecks Erleichterung der Ablenkung des aus der radial beaufschlagten Beschaufelung austretenden Treibmittels nach der axial beaufschlagten Beschaufelung in dem Zwischenraum zwischen den beiden Beschaufelungen ein Teilring vorgesehen ist, der, in der Strömungsrichtung des Treibmittels verlaufend, das Treibmittel vor dessen Eintritt in die Leitscheibe der axial beaufschlagten Beschaufelung in einen inneren und einen äußeren Strom teilt.A feature of the invention is that in order to facilitate the deflection of the Propellant emerging from the radially acted blading after the axially acted upon Blading in the space between the two blades a partial ring is provided which, running in the direction of flow of the propellant, the propellant before it enters the guide disk of the axially loaded blades divides into an inner and an outer stream.

Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung liegt darin, daß der Teilring sich von der Austrittsstelle der radial beaufschlagten Beschaufelung bis an die Austrittsstelle der Leitscheibe der axial beaufschlagten Beschaufelung erstreckt, so daß er den Strömungsweg des Treibmittels zwischen diesen beiden Austrittsstellen in einen inneren und einen davon ganz getrennten äußeren Kanal teilt, wobei der Teilring derart verlegt ist, daß das Verhältnis zwischen Austrittsquerschnitt und Eintrittsquerschnitt des inneren Kanals größer ist als dasselbe Verhältnis des äußeren Kanals, und zwar derart, daß die Geschwindigkeiten des Treibmittels bei dessen Austritt aus den einzelnen Kanälen sich zueinander etwa im gleichen Verhältnis wie die Umlaufsgeschwindigkeiten der den Kanälen gegenüber befindlichen Teile des Laufrades der axial beaufschlagten Beschaufelung verhalten.Another characteristic of the invention is that the partial ring extends from the exit point the radially acted blading up to the exit point of the guide disc the axially acted upon blades extends so that it the flow path of the propellant between these two outlet points divides into an inner and a completely separate outer channel, the partial ring being relocated in such a way that the ratio between the outlet cross-section and the inlet cross-section of the inner channel is greater is as the same ratio of the outer channel, namely such that the velocities of the propellant when it emerges from the individual channels are approximately in relation to one another same ratio as the rotational speeds of those opposite the channels Behave parts of the impeller of the axially loaded blades.

Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, um in einer axial beaufschlagten Turbine die Verwendung von übermäßig langen Schaufeln zu vermeiden; den Dampf gegen das Ende der Beschaufelung der Turbine in zwei oder mehreren auf verschiedenem Abstand von der Turbinenwelle liegende Ströme zu teilen, die in verschiedenem Maße entspannt werden, wobei zwecks Ausnutzung der Geschwindigkeitsenergie des inneren Stromes oder der inneren Ströme zusätzliche Laufräder vorgesehen werden.It has already been proposed to use the in an axially loaded turbine Avoid using excessively long blades; the steam towards the end of the Blading of the turbine in two or more at different distances from the To divide currents lying in the turbine shaft, which are relaxed to different degrees, whereby for the purpose of utilizing the velocity energy of the internal flow or the internal currents additional impellers are provided.

Hier gilt es also, eine verschiedener Entspannung entsprechende Zerlegung der letzten Stufen der Turbine zu schaffen. Gemäß der vorliegenden Erfindung dagegen ist die axial beaufschlagte Beschaufelung gegeben, und hier gilt es, die Zuführung des Treibmittels nach dieser gegebenen Beschaufelung zwecks Erreichung einer verbesserten Leistung zu steuern.The point here is, therefore, a decomposition of the last one corresponding to various relaxation To create stages of the turbine. According to the present invention, on the other hand, is axial applied blading given, and here it is the supply of the propellant according to this given blading in order to achieve an improved performance steer.

Die Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. The invention is illustrated in the drawing.

In der Zeichnung istIn the drawing is

Abb. ι ein Axialschnitt durch einen Teil einer Turbine nach der Erfindung.Fig. Ι an axial section through part of a turbine according to the invention.

Abb. 2 bis 4 sind ähnliche Axialschnitte durch Turbinen gemäß veränderter Ausführungsformen der Erfindung.Figs. 2 to 4 are similar axial sections through turbines according to modified embodiments the invention.

Abb. 5 ist ein Querschnitt nach der Linie A-B in Abb. 4, undFig. 5 is a cross-section along the line AB in Fig. 4, and

Abb. 6 ist Seitenansicht einer Anzahl derFig. 6 is a side view of a number of the

Leitschaufeln der axial beaufschlagten Beschaufelung·. Guide vanes of the axially loaded blades ·.

Die dargestellte Turbine ist von der Bauart mit Laufrädern, die in entgegengesetzten Richtungen umlaufen. Es ist jedoch zu beachtenj daß die Erfindung nicht auf diese Turbinenbauart beschränkt ist.The turbine shown is of the type with impellers running in opposite directions Revolve directions. However, it should be notedj that the invention is not limited to this type of turbine.

Außerhalb der radial beaufschlagten Beschaufelung ι ist eine axial beaufschlagte Beschaufelung vorgesehen, die in der Zeichnung durch ein Laufrad 2 und eine Leitscheibe 3 dargestellt ist. Das Laufrad 2 wird von einem ringförmigen Glied 4 des Turbinenrades getragen.Outside the radially acted upon blading ι is an axially acted upon blading provided, which in the drawing by an impeller 2 and a guide disk 3 is shown. The impeller 2 is supported by an annular member 4 of the turbine wheel carried.

Die Leitscheibe besteht aus einem äußeren Ring 5 und einem inneren Ring 6, die durch dieLeitschaufeln miteinander verbunden sind. Die Leitschaufeln mit den Ringen 5 und ö bestehen aus einem einzigen Gußstück. Der äußere Ring 5 ist an dem Gehäuse 7 der Turbine befestigt und bildet einen Teil desselben, während der innere Leitschaufelring 6 sich gegen den Tragring 8 des äußersten radial beaufschlagten Schaufelrades zu erstreckt. Der Tragring ist zweckmäßig mit einer Dichtungskante· 9 versehen, die in den Ring 6 eingreift. The guide disc consists of an outer ring 5 and an inner ring 6, which through the vanes are connected to one another. The guide vanes with the rings 5 and ö exist from a single casting. The outer ring 5 is attached to the housing 7 of the turbine and forms part of the same, while the inner guide vane ring 6 against the support ring 8 of the outermost radially acted upon impeller extends to. The support ring is expediently provided with a sealing edge 9 which engages the ring 6.

Die Leitschaufeln 3 sind mit einem Teilring 10 versehen, um das Treibmittel, das aus den Schaufelrädern 1 austritt, in zwei Ströme zu teilen und dadurch einen Teil des Treibmittels zu veranlassen, in die axial beaufschlagte Beschaufelung in der Nähe des inneren Umfanges einzutreten, damit die axial beaufschlagte Beschaufelung ihre volle Wirkung entfalten kann. Falls der Teilring 10 nicht vorhanden wäre, dann würde der Dampf strom, der die radial beaufschlagten Schaufeln mit großer Geschwindigkeit verläßt, zufolge der Trägheit seine Bewegung in radialer Richtung so lange fortsetzen, bis er von der Gehäusewand gegen die Schaufeln 2 zwangsläufig abgelenkt worden ist. In solchem Falle aber würde der Dampfstrom nur auf den äußeren Teil der axial beaufschlagten Schaufeln einwirken, während der innere Teil der Schaufeln von dem Dampfstrahl nicht getroffen würde. Diese Wirkung des Teilringes 10 ist besonders deshalb von Bedeutung, weil bei Turbinen der betreffenden Gattung die axiale Länge der Turbine beschränkt werden muß und der axial beaufschlagte Teil derTur.-bine deshalb in axialer Richtung nicht genügend lang gewählt werden kann, um eine Verteilung des Dampfes über die ganze Schaufeloberfläche ohne Verwendung eines Teilringes zu sichern.The guide vanes 3 are provided with a partial ring 10 to the propellant that from exiting the paddle wheels 1 in two streams to divide and thereby cause part of the propellant into the axially applied Blading to enter near the inner circumference, so that the axially acted blading has its full effect can unfold. If the partial ring 10 were not present, then the steam would current that leaves the radially acted blades at high speed, according to of inertia continue its movement in the radial direction until it reaches from the housing wall has inevitably been deflected against the blades 2. In such In the case, however, the steam flow would only act on the outer part of the axially The blades act while the inner part of the blades is not hit by the steam jet would. This effect of the partial ring 10 is particularly important because in the case of turbines of the type in question, the axial length of the turbine can be limited must and the axially acted upon part of the tur.-bine therefore, in the axial direction, it cannot be chosen to be long enough to allow a distribution of the steam over the entire blade surface without using a partial ring.

Gemäß Abb. 2 erstreckt sich der Teilring 10 nach außen bis an die Austrittskante der Leitschaufeln 3 und ist nach innen bis an den Verstärkungsring 13 des äußersten Schaufelrades der radial beaufschlagten Beschaufelung ver- g^ längert. Der Verstärkungsring 13 trägt eine dichtende Kante 14, die mit dem inneren Ende des Teilringes 10 in Eingriff steht.According to Fig. 2, the partial ring 10 extends outward to the trailing edge of the guide vanes 3 and is inwardly up to the reinforcement ring 13 of the outermost paddle wheel the radially acted blading ver g ^ long. The reinforcement ring 13 carries a sealing edge 14 with the inner The end of the partial ring 10 is engaged.

Der von der radial beaufschlagten Beschaufelung austretende Dampfstrom tritt in zwei, bei ihren Eintrittsenden 15, 16 gleich große Kanäle 20, 21 hinein, die durch den Teilring 10 voneinander getrennt sind. In dieser Ausführungsform dient der Teilring 10 nicht nur zur Verteilung des Dampfstromes entlang der radialen Länge der Leitschaufeln 3, sondern auch zur Sicherung einer Dampfgeschwindigkeit an den Austrittsenden 18 und 19 der Kanäle 20, 21, die an jedem Punkt der Umfangsgeschwindigkeit des gerade gegenüberliegenden Punktes des Schaufelrades, 2 im wesentlichen entspricht.The steam flow exiting from the radially loaded blades enters two, at their entry ends 15, 16 the same large channels 20, 21 into it, which are separated from one another by the partial ring 10. In In this embodiment, the partial ring 10 is not only used to distribute the steam flow along the radial length of the guide vanes 3, but also to secure a Steam velocity at the outlet ends 18 and 19 of the channels 20, 21, which at each Point of the circumferential speed of the point just opposite of the paddle wheel, 2 corresponds essentially.

Mit anderen Worten, die Geschwindigkeit des durch 19 austretenden Dampfes soll etwa um so größer als die Geschwindigkeit des g₅ durch 18 austretenden Dampfes sein, wie die Geschwindigkeit des Rades 2 gerade gegenüber 19 größer ist als gerade gegenüber 18.In other words, the velocity of the exiting vapor through 19 should be approximately the greater than the speed of ₅ g 18 exiting through the steam, as the speed of the wheel 2 just over 19 is greater than just opposite the eighteenth

LTm diese Wirkung zu sichern, muß zunächst im Kanal 21 ein größerer Druckabfall _go als im Kanal 20 geschaffen werden. Wenn keine besonderen Vorkehrungen hierfür getroffen wären, dann würde der Druck bei 15 gleich dem Druck bei 16 und der Druck bei 19 gleich dem Druck bei 18 sein. Dies würde zu der gleichen Geschwindigkeit des Dampfes in beiden Kanälen führen.To ensure this effect, a greater pressure drop _go must first be created in channel 21 than in channel 20. If no special arrangements were made for this, then the pressure at 15 would be equal to the pressure at 16 and the pressure at 19 would be equal to the pressure at 18. This would result in the same velocity of the steam in both channels.

Aus Abb. 2 ergibt sich aber, daß der Querschnitt bei 15 gleich demjenigen bei 16 ist, weshalb die an 15 und 16 hinaustretenden Dampf mengen gleich groß sind. Die bei 18 und 19 austretenden Dampf mengen werden dann selbstverständlich auch gleich groß. Da aber der Querschnitt bei 19 kleiner ist als bei 18, so wird hierdurch im Kanal 21 eine Stauung verursacht, und somit wird der Druck am Eintrittsende 16 des Kanals 21 höher als der Druck am Eintrittsende 15 des Kanals 20; bei 19 und 18 aber bleiben die Drucke dauernd gleich groß. .From Fig. 2 it can be seen that the cross-section at 15 is the same as that at 16, which is why the steam exiting at 15 and 16 are the same. The at 18 and 19 escaping steam amounts are then of course the same. There but the cross-section at 19 is smaller than at 18, this results in a congestion in the channel 21 and thus the pressure at the inlet end 16 of the channel 21 becomes higher than that Pressure at inlet end 15 of channel 20; but at 19 and 18 the prints remain permanent same size. .

Man erhält somit einen größeren Druckabfall im Kanal 21 als in dem.Kanal 20 und demzufolge auch eine größereDampfgeschwindigkeit bei 19 als bei 18. Das Verhältnis der Dampfgeschwindigkeiten zueinander kann durch Wahl der Ouerschnittsgrößen je nach Wunsch gewählt werden. Gemäß dem oben Gesagten ist der Druck bei 16 höher als bei 15. Gegen die Turbinenachse hin erfolgt eine Ausgleichung dieses Druckunterschiedes, so daß schon in dem nächstäußersten Schaufelrad, d. h. bei 16' und 15', die Drucke gleichA greater pressure drop is thus obtained in the channel 21 than in the channel 20 and consequently also a greater vapor velocity at 19 than at 18. The ratio of the Vapor velocities can be adjusted depending on each other by choosing the cross-sectional sizes Wish to be chosen. According to the above, the pressure at 16 is higher than at 15. This pressure difference is compensated against the turbine axis, so that already in the next outermost paddle wheel, d. H. at 16 'and 15', the prints are the same

sein können. In jedem Falle ist die Ausgleichung im ersten Rad vollendet.could be. In any case, the adjustment in the first wheel is complete.

Hierzu ist zu bemerken, daß in solchem Falle der Druckabfall im Durchgang 16 kleiner wird als im Durchgang 15. Dies trifft auch zu, ist aber in bezug auf die Geschwindigkeiten belanglos, indem man lediglich die S chaufel winkel entsprechend ändert. Der hierdurch etwa entstehende kleine Verlust wird durch die höhere Ausbeute in dem axial beaufschlagten Schaufelrad ausgeglichen. Die Abb. 2 soll zeigen, wie eine mit dem Durchmesser zunehmende Dampfgeschwindigkeit durch Wahl eines kleineren Austrittsquer-Schnitts bei 19 als bei r8 gesichert werden kann.It should be noted that in such a case the pressure drop in passage 16 is smaller than in passage 15. This also applies, but is irrelevant with regard to the speeds, in that one merely changes the blade angle accordingly. The resulting small loss is compensated for by the higher yield in the axially loaded impeller. Fig. 2 is intended to show how a steam speed that increases with the diameter can be ensured by choosing a smaller exit cross-section at 19 than at r8.

Gemäß Abb. 3 ist das Eintrittsende 15 des Kanals 20 kleiner als das Eintrittsende 16 des Kanals 21. Demzufolge fließt bei 15 eine kleinere Dampf menge als bei 16, Es kann deshalb auch eintreffen, daß 18 kleiner als 19 gewählt werden kann, trotzdem der von 16 abströmende Dampf mehr gedrosselt wird als der von 15 abströmende, was ja notwendigAccording to Fig. 3, the inlet end 15 of the channel 20 is smaller than the inlet end 16 of the Channel 21. As a result, a smaller amount of steam flows at 15 than at 16, it can therefore it also happens that 18 smaller than 19 can be chosen, despite the fact that 16 outflowing steam is throttled more than that of 15 flowing out, which is necessary

₂, ist, um den erforderlichen größeren Druckabfall im Kanal 21 zu sichern. ₂ , is to ensure the required greater pressure drop in channel 21.

Abb. 4 stellt eine ähnliche Ausführung dar wie Abb. 3, nur mit dem Unterschied, daß die radial beaufschlagte Beschaufelung in mehrere Abschnitte aufgeteilt ist. Der Kanal 20 empfängt Dampf von einem solchen Abschnitt und der Kanal 21 von einundeinhalbem Abschnitt. Auch läßt diese Abbildung erkennen, wie der Teilring 10 zwecks Änderung der Kanalquerschnitte dicker gemacht werden kann.Fig. 4 shows a similar design as Fig. 3, the only difference being that the radially acted blading into several Sections is divided. Channel 20 receives steam from such a section and the channel 21 of a section and a half. Also leaves this picture recognize how the partial ring 10 is made thicker for the purpose of changing the channel cross-sections can be.

Oben sind die Kanäle 20, 21 nur in der Ebene der Zeichnung betrachtet. Nachstehend werden sie auch im Querschnitt betrachtet. In Abb. 5, die einen Querschnitt nach der Linie A-B in Abb. 4, von oben angesehen, darstellt, bezeichnet b den freien Durchströmungsquerschnitt. Dieser ist gleich a · sin α, wenn α der scheinbare freie Querschnitt und α der Winkel ist, unter welchem der Dampf aus der Leitschaufel austritt. Durch Einsetzen der Leitschaufeln wird somit der freie Durchströmungsquerschnitt vermindert, und j ei kleiner der Winkel α gewählt wird, um soAbove, the channels 20, 21 are only viewed in the plane of the drawing. They are also considered in cross-section below. In Fig. 5, which shows a cross-section along the line AB in Fig. 4, viewed from above, b denotes the free flow cross-section. This is equal to a · sin α if α is the apparent free cross section and α is the angle at which the steam emerges from the guide vane. By inserting the guide vanes, the free flow cross-section is thus reduced, and the angle α is chosen to be smaller, so

,.j, kleiner wird dieser Querschnitt. Hier hat man somit noch ein Mittel zur Verminderung des Austrittsquerschnitts des einen Kanals in größerem Maße als des anderen Kanals. Die Laufradschaufeln können, um entsprechend angepaßt zu werden, als zwei Kränze ausgebildet sein, und zwar je mit seinem be-, .j, this cross-section becomes smaller. Here has one thus still has a means of reducing the outlet cross-section of one channel to a greater extent than the other channel. The impeller blades can be adjusted accordingly to be adapted, be designed as two wreaths, each with its own

sonderen Winkel, oder auch kann man das obere Ende der Laufradschaufeln um seine eigene Achse herum verdrehen oder beim Schleif Vorgang die Erzeugenden der äußeren und inneren Oberfläche der Schaufel einen Winkel miteinander bilden lassen.special angle, or you can turn the upper end of the impeller blades around its Turn your own axis around or, in the case of the grinding process, the generators of the outer and making the inner surface of the vane form an angle with each other.

Claims

Patent claims:

1. Radially acted turbine with ^6s subsequent axially acted blading, to which the propellant is fed through a special guide disk, characterized in that in order to facilitate the deflection of the blowing agent emerging from the radially acted blading after the axially acted blading in the space between the a partial ring is provided on both blades, which, running in the direction of flow of the propellant, divides the propellant into an inner and an outer flow before it enters the guide disk of the axially acted upon blades.

2. Radially acted upon turbine according to claim 1, characterized in that the partial ring extends from the exit point of the radially acted blading up to the exit point of the guide disc. the axially loaded blades extends so that it the flow path of the propellant between these two exit points in an inner and one divides the outer channel separated along its entire length, the partial ring is laid in such a way that the ratio between the outlet cross-section and the inlet cross-section of the inner channel is greater than the same ratio of the outer channel, in such a way that the speeds of the propellant when Leaks from the individual channels are approximately in the same ratio to one another such as the rotational speeds of the parts of the impeller of the axially acted upon blades opposite the channels behavior.

3. Radially acted turbine according to claim 1 and 2, characterized in that that the partial ring up to a reinforcing ring of the outermost impeller of the radially acted upon blading is extended, a good seal between the channels is created there by a sealing edge.

1 sheet of drawings