DE564761C - Dampf- oder Gasturbine, insbesondere fuer hohen Druck und hohe Temperatur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dampf- oder Gasturbine, insbesondere für hohen Druck und hohe Temperatur. Bei solchen Turbinen treten am Gehäuse große Temperaturunterschiede zwischen Innen- und Außenseite auf, was gefährliche Verspannungen hervorrufen kann. Die hohen Temperaturen an der Gehäuseinnenseite beeinträchtigen zudem die B'estigkeit des Baustoffes, was um so nachteiliger ist, als dieser durch den hohen Treibmitteldruck ja besonders stark beansprucht wird. Cm diese Nachteile zu beheben, ist schon vorgeschlagen worden, das Gehäuse zu kühlen. Damit können aber gefährliche Verspannungen des Gehäuses nicht verhindert werden; ferner kann eine solche Kühlung auch zu stark sein, so daß auf Kosten des thermodynamischen Wirkungsgrades der Maschine zu viel Wärme abgeführt wird. Zudem bedingt ein zu kühlendes Gehäuse eine verwickeitere Bauart desselben.

Um zu hohe Temperaturen vom Gehäuse fernzuhalten, ist es auch schon vorgeschlagen worden, das Gehäuse von innen zu iso-Heren, beispielsweise durch Vorsehen einer Isolierschicht an der Gehäuseinnenseite. Solche Schichten sind jedoch insofern wieder nachteilig, als sie das Wachsen oder Ausdehnen der Leitscheiben und ihrer Träger verhindern können, wodurch diese Teile gefährdet werden. Zudem bereitet es häufig Schwierigkeit, ein geeignetes Isoliermittel zu finden, das den Anforderungen genügen kann, welche die bei Hochdruckturbinen auftretenden hohen Drücke, hohen Temperaturen und sonstigen Eigenschaften des Hochdruckdampfes an einen solchen Baustoff stellen.

Gemäß vorliegender Erfindung wird das Turbinengehäuse auf seiner Innenseite dadurch gekühlt, daß in dem Raum zwischen Turbinengehäuse und den das Treibmittel zuführenden und von ihm durchströmten Teilen, in welchem das Treibmittel stagniert, Kühlvorrichtungen vorgesehen sind. Zweckmäßig kann durch solche Kühlrohre ein dem Turbinentreibmittel gleichartiges Kühlmittel strömen. Weist die Turbine einen vom Treibmittel umspülten Tragzylinder für die Leitscheiben auf, so können die Kühlrohre in den zwischen Tragzylinder und Gehäuseinnenseite vorhandenen Raum eingebaut sein. Solche Kühlrohre verhindern in wirksamer Weise eine Wärmestrahlung von den Innenteilen der Turbine aufs Außengehäuse, so daß letzteres vor gefährlichen Wärmebeanspruchungen geschützt wird; ferner ermöglichen solche Rohre die durch ihre Vermittlung abgeführte Wärme in der Anlage weiter aus-

zunutzen, und sie verhindern zudem in keiner Weise das Ausdehnen und Wachsen der inneren Turbinenteile, da solche Kühlrohre als Ganzes kein starres Widerlager bilden. Auf der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigen Abb. ι einen axialen "Längsschnitt · durch

einen Teil einer Hochdruckturbine, welche

ίο durch eine axiale Ebene in eine obere und untere Hälfte unterteilt ist,

Abb. 2 einen Querschnitt durch einen Teil der oberen Hälfte dieser Turbine,

Abb. 3 einen axialen Längsschnitt durch einen Teil einer Hochdruckturbine, welche mit zu Gruppen vereinigte, mit radialem Spiel ins Turbinengehäuse eingesetzte Leitscheiben aufweist, von denen jede an einem Ende mit dem Gehäuse verbunden ist, und Abb. 4 eine Abänderung einer Einzelheit, ι bezeichnet einen Turbinenläufer, mit welchem Lauf räder 2 ein Ganzes bilden. 3 sind Leitvorrichtungen, die mit Ausnahme derjenigen der ersten Druckstufe von einem Tragzylinder 4 getragen werden, welcher seinerseits ins Turbinengehäuse 5 eingesetzt ist. 6 ist die Dampfeinführungskammer, an der die Leitvorrichtung 3 der ersten Stufe befestigt ist. Zwischen der Kammer 6 und dem Tragzylinder 4 einerseits und dem Gehäuse 5 andererseits ist ein Raum 7 vorhanden, in welchem derselbe Druck herrscht wie hinter der Leitvorrichtung 3 der ersten Stufe, indem ein Teil des aus dieser austretenden Dampfes durch einen Spalt 8 in jenen Raum 7 gelangen kann. Der Raum 7 erstreckt sich nahezu um die ganze Dampfeinlaßkammer 6 herum. In den Raum 7 sind nun Kühlrohre 9 eingebaut, welche in der aus Abb. 2 ersichtliehen Weise gebogen und an der oberen oder unteren Hälfte des Gehäuses 5 befestigt sind. Diese Rohreg w-erden von einem Kühlmittel durchströmt, das die von den Innenteilen 1, 2, 3, 4 der Turbine ausstrahlende Wärme sowie auch einen Teil der Wärme des in den Raum 7 gelangenden Dampfes auffängt und abführt, wodurch eine zu starke Erwärmung der Innenseite des Gehäuses 5 verhindert wird. Zweckmäßig wird durch die Kühlrohre 9 ein Treibmittel getrieben, das dem in der Turbine zu verarbeitenden gleichartig ist, aber unter Umständen einen anderen Aggregatzustand aufweisen kann. Diese Rohre y können erforderlichenfalls auch mit Rippen \^ersehen sein, um den Wärmeaustausch inniger zu gestalten.

Durch die Kühlrohre 9 kann zweckmäßig auf irgendeine Art zwischenüberhitzter Dampf geleitet werden, um eine Kondensation des in den Raum 7 gelangten Dampfes zu verhindern.

Die Form der Kühlrohre 9 spielt für das Wesen der Erfindung keine Rolle. Die vom Kühlmittel abgeführte Wärme kann in der Anlage irgendwie wieder nutzbringend verwertet werden, beispielsweise zum Vorwärmen des Speisewassers oder der Verbrennungsluft.

- Abb. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer Turbine, bei welcher die Leitvorrichtungen 3 nicht in einen Tragzylinder eingesetzt sind, sondern zu zwei Gruppen vereinigt sind, indem benachbarte Leitscheiben 3 jeder Gruppe an ihrem Umfang sich radial und axial nach Art von ineinandergreifenden Haken übergreifen. Dabei ist jede der Gruppen am Ende 10 und 11 ins Turbinengehäuse 5 eingesetzt. In die zwischen den Leitscheibengruppen und dem Gehäuse 5 vorhandenen Räume 12 und 13 sind Kühlrohre 9 eingebaut, die den mit denselben Bezugszeichen belegten Kühlrohren der ersten Ausführungsform entsprechen. Solche Kühlrohre 9 sind auch in den Außenraum des als doppelwandiges Rohr ausgebildeten Dampfzuführungsrohres 14 eingebaut. Das Kühlmittel, welches durch die in den Raum 13 eingebauten Kühlrohre 9 strömt, kann unmittelbar aus dem Abdampfstutzen 20 der Turbine entnommen werden, wodurch eine Zwischenüberhitzung dieses Teiles des Treibmittels stattfindet. Um eine hohe Strömungsgeschwindigkeit in den Kühlrohren zu erzielen, kann das darin überhitzte Treibmittel unter Umgehung einer oder mehrerer Türbinenstufen dem Haupttreibmittelstrom zugeführt werden.

Bei der in Abb. 4 gezeigten Ausführung sind am Außenumfang des Tragzylinders 4 und der Dampfeinführungskammer 6 je eine Platte 15 oder 16 angebracht, um einen Wärmeübergang von innen nach außen infolge Strahlung zu verhindern. Diese Platten 15, 16 bilden zusammen mit Rippen, die an ihnen angebracht sind, und den Teilen 4, 6 Hohlräume 17 und 18, die sich mit stagnierendem Dampf anfüllen. Auf diese Weise kann in Verbindung mit den Kühlrohren 9 in besonders wirksamer Weise das Turbinengehäuse 5 vor zu hohen Temperaturen geschützt werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Dampf- oder Gasturbine, insbesondere für hohen Druck und hohe Temperaturen, bei der zwischen dem äußeren Turbinengehäuse und den das Treibmittel zuführenden und von ihm durchströmten Teilen ein von stagnierendem Treibmittel erfüllter Raum vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in diesem Raum Kühlvorrichtungen vorgesehen sind, die

   das Gehäuse vor den hohen Temperaturen schützen.
2. 2. Dampf- oder Gasturbine nach Patentanspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kühlrohre und die Turbine gleichartiges Mittel strömt.
3. 3. Dampf- oder Gasturbine nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Kühlrohre strömende Mittel unter Umgehung einer oder mehrerer Turbinenstufen dem Haupttreibmittelstrom zugeführt wird.
4. 4. Dampf- oder Gasturbine nach Patentanspruch ι mit einem rom Treibmittel umspülten Tragzylinder für die Leitscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre in "den zwischen Tragzylinder und Gehäuseinnenseite vorhandenen Raum eingebaut sind.
5. 5. Dampf- oder Gasturbine nach den Patentansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Tragzylinder eine mit ihm Zwischenräume zur Aufnahme von Treibmitteln begrenzende Platte, die Wärmestrahlungen nach außen verhindert, angebracht ist.
6. 6. Dampf- oder Gasturbine nach Patentanspruch ι mit einem in der waagerechten Achsebene unterteilten Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre je in der oberen und unteren Gehäusehälfte befestigt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen