DE532307C - Umdrehungsmaschine mit abgestuften Flaechen des Laeufers und Staenders und mit ringfoermigen Reihen von schraeg angeordneten Zellen im Laeufer - Google Patents

Description

Es ist bei Umdrehungsmaschinen, wie z. B. Dampfturbinen, bekannt, die benachbarten Flächen des Läufers und des Ständers abzustufen und den Spielraum zwischen diesen Flächen so eng wie möglich zu bemessen, um die Verluste an Arbeitsmittel, z. B, Dampf, möglichst gering zu halten. Es ist ferner bekannt, zwecks guter Ausnutzung des Arbeitsmittels den Läufer mit mehreren ringförmigen Reihen von schräg angeordneten Zellen zu versehen, die aus eingeschlossenen U-förmigen Kanälen bestehen, wobei zwischen den beiden mittleren Zellenreihen eine Messerschneide angeordnet ist und der Ständer eine entsprechende Anzahl entgegengesetzt angeordneter, U-förmiger Abdampfkanäle besitzt.

Maschinen dieser Art haben aber nicht die erwarteten Vorteile gebracht, was hauptsäch-Hch darauf zurückzuführen ist, daß das aus jedem Kanal strömende Arbeitsmittel durch Kanäle im Ständer jeweils nur in eine einzige Zelle hineingeleitet wird und somit nur eine unvollkommene Ausnutzung der Energie des Arbeitsmittels stattfindet.

Es ist ferner bei Dampfturbinen mit Schaufeln bekannt, den Dampf in die äußeren Zweige von doppelt U-fprmigen Läuferzellen einzuführen und durch den inneren Arm der Zellen in eine in der gleichen Ebene und vor dem Läufer liegende Kammer auszulassen, wobei diese Kammer Kanäle besitzt, die den ausströmenden Dampf in eine größere Anzahl von Läuferzellen führen, welche in derselben Ebene und vor denjenigen, von welchen der Dampf ausgelassen wurde, liegen. Der sich entspannende Dampf wirkt hier auf eine wachsende Anzahl von Zellen, aber diese liegen alle .in derselben Ebene, und die Energie des Dampfes wird nur unvollkommen ausgenutzt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine schaufellose Umdrehungsmaschine oder Turbine, bei welcher die benachbarten Flächen des Läufers und des Ständers abgestuft sind und der Spielraum zwischen diesen Flächen so eng wie möglich bemessen ist, wobei der Läufer mehrere ringförmige Reihen von schräg angeordneten Zellen aufweist, die aus eingeschlossenen U-förmigen Kanälen bestehen, und zwischen den beiden mittleren Zellenreihen eine Messerschneide angeordnet ist, während der Ständer eine entsprechende Anzahl entgegengesetzt angeordneter, U-förmiger Abdampfkanäle besitzt.

Gemäß der Erfindung sind die Mündungen der Zellen im Läufer und der Abdampfkanäle im Ständer derart verlängert, daß das von jeder der mittleren Zellen entleerte Mittel in zweiAbdampfkanäle im Ständer hineingeleitet ffo

wird und von dort in drei Zellen in der nächsten Reihe auf beiden Seiten der mittleren Reihen hineinströmt, worauf das Mittel im Niederdruckteil in vier Abdampfkanäle auf jeder Seite des Ständers hineingesandt \vird, um von diesen in fünf Zellen in der nächsten ringförmigen Reihe auf jeder Seite des Läufers einzuströmen und sich in dieser Weise weiter zu verzweigen, bis 'die gesamte ίο Entspannungskraft des Mittels verbraucht ist. Durch diese Anordnung wird die Energie des Mittels in weit besserer Weise ausgenutzt als bei den bisher bekannten Anordnungen, und die Betriebskraft wird in zweckmäßiger Weise über die ganze Maschine verteilt, da das Mittel zuerst bei hohem Druck in der Mitte der Maschine zur Wirkung gelangt und sich darauf unter ständig abnehmendem Druck gegen die Enden der Maschine zu auswirkt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung· ist in den Zeichnungen dargestellt.

Abb. ι zeigt einen Schnitt durch die Umdrehungsmaschine. Der Schnitt ist durch die Läuferachse gelegt und zeigt schematisch die in der Schnittebene liegenden Zellen, Abdampföffnungen und Dampfkanäle.

Abb. 2 zeigt einen unregelmäßigen Schnitt

durch einen Teil der Maschine gemäß Abb. 1.

Die Ebenen der Schnitte A₁ B₁ C und D sind in Abb. 1 durch die gestrichelten Linien A-A₁ B-B, C-C und D-D angedeutet.

Abb. 3 ist eine Außenansicht eines Teiles der Maschine in der Nähe einer der Vorwärts-Frischdampfdüsen. Der Ständer ist teilweise entfernt, wodurch ein Teil der Läuferoberfläche sichtbar geworden ist. Diese Abbildung ist in größerem Maßstabe gezeichnet als die Abb. 1 und 2.

Abb. 4 ist eine Außenansicht eines anderen Teiles der Maschine in der Nähe einer Rückwärts-F'rischdampfdüse. Der Ständer ist teilweise entfernt, so daß ein Teil der Seitenfläche des Läufers sichtbar ist. Auch diese Abbildung ist in größerem Maßstabe gezeichnet als die Abb. 1 und 2.

Der Läufer α ist auf einer Welle b angeordnet, die in Lagern, c gelagert ist. Der Läufer dreht sich in einem Ständer d, durch dessen Wände Vorwärts-Frischdampfdüsen e und Rückwärts-Frischdampfdüsen / geführt sind, die Frischdampf an die Hochdruckzellen der einzelnen Zellensätze liefern, die über der Außenfläche und den Seitenflächen des- Läufers in einer noch zu beschreibenden Weise verteilt sind.

Das Gehäuse wird in der Mitte vom Lager sowie von Flanschen getragen und kann sich bei den wechselnden Temperaturen frei erweitern und zusammenziehen, wobei die Welle in der eingestellten Lage verbleibt.

Die am Umfang angeordneten Zellen eines jeden Satzes liegen in einer Linie parallel zur Achse und erstrecken sich über die ganze Breite des Läufers von der einen Seite zur andern, wie aus Abb. 3 ersichtlich.

Die Hochdruckzelle g eines jeden Satzes der Zellen am Umfange liegt in der Mitte des betreffenden Satzes.

Jede Zelle hat die Form von zwei U-förmigen Kanälen g¹, g², die miteinander verbunden sind und in einer Ebene liegen, die tangential zu einem Kreisbogen liegt, dessen Halbmesser etwas kleiner ist als der Halbmesser des Läufers (Ausschnitte in Abb. 2). Der gemeinsame Schenkelg^s der beiden U-förmigen Kanäle ist gegenüber der Zellenmündung g^s mit einer Messerschneide g⁴= versehen, gegen welche die Düse e einen Frischdampfstrahl richtet, wenn die Zellenmündung, die verlängert ist, die Düse passiert.

Die Messerschneide teilt den Dampfstrahl in zwei Ströme, die von den krummen Seiten der Messerschneide in die entgegengesetzt gerichteten Schenkel g¹, g^z geleitet werden. Der Dampf strömt darauf durch die Öffnungen g", g⁷ in die Abdampf kanäle h, i des Ständers hinein und wird von diesen den Niederdruckdüsen y, k zugeführt, die den Dampfstrom gegen Zellen^, m richten, die von derselben Form wie die Zelle §· sind, aber größere Abmessungen als diese haben.

Der den Zellen I, m zugeführte Dampf, der einen niedrigeren Druck hat, wird gegen die Messerschneiden I¹, m¹ gerichtet, wodurch die Dampf ströme wieder geteilt und in die U"förmigen Kanäle an beiden Seiten der Messerschneiden geleitet werden. Der Dampf strömt darauf durch die Öffnungen P, m² in die Abdampf kanäle m, ο im Ständer hinein und wird von diesen den Niederdruckdüsen p, q zügeführt, die den Dampfstrom gegen Zellen r, s richten, die von derselben Form wie die Zellen /, m sind, aber größere Abmessungen haben.

Der den Zellen r, s zugeführte Dampf, dessen Druck noch niedriger ist, wird gegen die Messerschneiden r¹, s¹ gerichtet, von welchen die Dampfstrahlen wieder geteilt und in die LJ-förmigen Kanäle auf beiden Seiten der Messerschneiden abgelenkt werden. Der Dampf strömt darauf durch die Abdampfkanäle t, u und die Hauptabdampfrohre v, w zu einem Kondensator.

Wenn die Düse e sich unmittelbar gegenüber einer Zellenmündung g^s befindet, erhält der Läufer einen Stoß in der Vorwärtsrichtung. Dieser Stoß entsteht durch den Anprall des Dampfes gegen die Böden der Zellen g, I₁ m, r, s und durch Rückstoß des ausströmenden Abdampfes. Sobald aber die erwähnte Stellung passiert ist, gibt die Düse gleichzeitig Dampf an die nächste Zellen-

mündung g, die sich jetzt nähert, und an die sich entfernende Zellenmündung ab. In dieser Stellung empfangen zwei Zellen g Dampf, und da die Abdampf kanäle beider Zellen während dieser Zeit mit zwei Kanälen h im Ständer in Verbindung stehen, werden bei der nächsten Arbeitsstufe drei Düsen / oder k auf jeder Seite der Mittelzelle g Dampf abgeben. Da jede Düse mit zwei Zellen / oder m in Verbindung steht, werden die drei Düsen auf jeder Seite den Niederdruckdampf in vier Zellen / oder m senden, deren Abdampfkanäle mit den Kanälen η oder ο im Ständer in Verbindung stehen. Von diesen gelangt der Dampf in fünf Düsen p oder q, die den Dampf (dessen Druck weiter gesunken ist) in sechs Zellen r oder .? hineinsenden. Diese entleeren sich in sieben Abdampfkanäle t oder u im Ständer, von welchen der Abdampf durch eine oder mehrere der Hauptabdampfleitungen ν und w in einen Kondensator (nicht gezeigt) hineinströmt.

In dieser Weise wird der Dampf aus jeder Düse e auf zweiundzwanizig Zellen im Läufer und auf vierundvierzig Abdampfkanäle im Ständer einwirken.

Um eine vollständige Ausspülung der Zellen und der Abdampfkanäle zu sichern, sind die Mündungen der äußersten Abdampfkanäle im Ständer verlängert, so daß sie den Abdampfkanal der letzten Zelle in der Reihe vor oder hinter den Dampf empfangenden Zellen umfassen.

An den Flächen des Läufers α sind radiale Zellensätze 1, 2, 3 angeordnet, die in entgegengesetzer Richtung geneigt sind. Diese Zellen entleeren sich in U-förmige Kanäle 4, 5 in den gegenüberliegenden Flächen des Ständers d, durch welchen ebenfalls die Frischdampfdüsen f für den Rückwärtslauf geführt sind.

Die Hochdruckzelle 1 in jedem Satz besteht aus zwei miteinander verbundenen U-förmigen Kanälen· 6, 7. Der gemeinsame Schenkel 8 dies er Kanäle weist eineMesserschneideo.

auf, die gegenüber der Zellenmündung 10 liegt. Diese erhält Frischdampf, wenn sie an der Düse vorbeipassiert. Die Messerschneide teilt den Dampfstrom in zwei Ströme, die von den gekrümmten Seiten der Schneide in die entgegengesetzt gerichteten Schenkel 11, 12 der U-förmigen Kanäle abgelenkt werden. Von dort strömt der Dampf durch die Öffnungen 13, 14, die Abdampfkanäle 15, 16 im Ständer und durch die Niederdruckdüse 17, die den Abdampf gegen die U-förmige Zelle 2 richtet, deren Abmessungen größer sind als diejenigen der Zelle 1.

Der in die Zelle2 hineingesandte Dampf, dessen Druck niedriger ist, gelangt durch den anderen Arm und durch die Öffnung 18 in den Abdampfkanal 5 im Ständer. Dieser leitet den Dampf in die Niederdruckdüse 19 hinein, die den Abidampf gegen die Niederdruckzelle 3 richtet.

Der der Zelle 31 zugeführte Dampf wird in den anderen Arm abgelenkt, passiert durch die Öffnungem 20, 211 in die Hauptabdampfrohre 22, 23 und strömt zuletzt in den Kondensator hinein.

Wenn die Düsef sich unmittelbar gegenüber der Zellenmündung 10 befindet, erhält der Läufer einen Stoß in der Rückwärtsrichtung. Dieser Stoß entsteht durch den Anprall des Dampfes gegen den Boden der Zellen i, 2, 2 und durch Rückstoß. Sobald aber die erwähnte Stellung passiert ist, gibt die Düse gleichzeitig Dampf an die nächste Zellenmündung 10, die sich jetzt nähert, und an die sich entfernende Zellenmündung ab. In dieser Stellung empfangen zwei Zellen 1 80' Dampf, und da die Abdampfkanäle beider Zellen während dieser Zeit mit zwei Abdampfkanälen 15, 16 im Ständer in Verbindung stehen, werden bei der nächsten Arbeitsstufe drei Düsen 17 Abdampf abgeben. Da jede Düse 17 mit zwei Zellen 2 in Verbindung steht, werden die drei Düsen den Niederdruckdampf in vier Zellen 2 hineinsenden, deren Abdampf kanäle mit je zwei Abdampf kanälen 5 im Ständer verbunden sind, die den go Dampf fünf Düsen 19 zuführen. Durch diese Düsen strömt der Dampf in sechs Düsen 3 hinein und gelangt endlich durch die Abdampfkanäle dieser Düsen und die öffnungen 20, 21 in das Hauptabdampfrohr hinein.

Der Dampf aus jeder Düse/ wirkt somit auf zwölf Zellen im Läufer und auf zwölf Abdampfkanäle im Ständer.

Der Dampf strömt durch die Röhre 24 in die Dampfkammer 25- hinein und gelangt von dieser in die Ringrohre 27 und 28, die die Düsen e über die mit zweckmäßigen Steuerventilen 29 versehenen Verbindungsstücke 26 speisen. Dampf wird ferner den auf beiden Seiten der Maschine liegenden Ringrohren 31 zugeführt, die die Düsen / über Rohre 30 speisen, die ebenfalls mit Steuerventilen versehen sind.

Der Spalt zwischen dem Läufer und dem Ständer ist auf einen kleinen Wert herabge- n₀ setzt und durch ringförmige Flansche aiuf dem einen Teil unterbrochen, die mit einem ganz geringen Spielraum in Nuten am anderen Teil eingreifen, so daß ein möglichst starker Widerstand gegen den Durchfluß des Arbeitsmittels geschaffen wird.

Die Mündungen der Zellen und der Abdampfkanäle sind weiter als die mit diesen Teilen zusammenwirkenden Düsen und Öffnungen und sind von den entsprechenden ZeI-len und Abdampfkanälen der hinter und vor ihnen liegenden Sätze durch Messerschneiden-

trennwände getrennt, so daß ein Weg geschaffen wird, der einen geringeren Widerstand bietet als der Zwischenraum zwischen dem Ständer und dem Läufer. Dieser Zwischenraum ist durch kondensierten Dampf oder ein anderes Mittel fast vollständig gesperrt, das von der Fliehkraft in die Zwischenräume in und nahe dem Umfang des Läufers geschleudert wird.

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Umdrehungsmaschine, bei welcher die benachbarten Flächen des Läufers und des Ständers abgestuft sind und der Spielraum zwischen diesen Flächen so eng wie möglich bemessen ist, wobei der Läufer mehrere ringförmige Reihen von schräg angeordneten Zellen aufweist, die aus eingeschlossenen U-förmigen Kanälen bestehen, und zwischen den beiden mittleren Zellenreihen eine Messerschneide angeordnet ist, während der Ständer eine entsprechende Anzahl entgegengesetzt angeordneter, U-förmiger Abdampfkanäle besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen der Zellen und Abdampfkanäle derart verlängert sind, daß das von jeder der mittleren Zellen entleerte Mittel in zwei Abdampfkanäle im Ständer hineingeleitet wird und von dort in drei Zellen in der nächsten Reihe auf beiden Seiten der mittleren Reihen hineinströmt, worauf das Mittel im Niederdruckteil in vier Abdampfkanäle auf jeder Seite des Ständers hineingesandt wird, um von diesen in fünf Zellen in der nächsten ringförmigen Reihe auf jeder Seite des Läufers einzuströmen und sich in dieser Weise weiter zu verzweigen, bis die gesamte Entspannungskraft des Mittels verbraucht ist.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen