DE582918C - Turbinenanlage mit Gegenlauf- und Vorschaltturbinen - Google Patents

Description

Bei fadial beaufschlagten Dampfturbinen ist es mit Schwierigkeiten verknüpft, einen hohen Anfangsdruck des Dampfes auszunutzen, da das hohe Druckgefälle eine entsprechend große Anzahl von Stufen in der Turbine erforderlich macht, wenn man allzu große Leckverluste, die den Wirkungsgrad der Turbine schädlich beeinflussen, vermeiden will. Man hat daher, um die Verwendung eines hohen Anfangsdruckes zu ermöglichen, ohne dieser Gefahr ausgesetzt zu sein, schon vorgeschlagen, einen Teil des Druckgefälles in einer der radial beaufschlagten Turbine vorgeschalteten Turbine auszunutzen. Es ist fer-η er auch schon bekannt, die Vorschaltturbine auf die gleiche Welle wie die radial beaufschlagte Turbine wirken zu lassen und dadurch die beiden Turbinen zu einer gemeinsamen Turbinenanlage zusammenzufassen.

ao Gegenüber den bisher bekannten Turbinenanlagen dieser Art besteht die vorliegende Erfindung im wesentlichen darin, daß die als Axial' oder Radialturbine mit feststehenden Leitschaufeln ausgebildete Vorschaltturbine auf demselben freien Wellenzapfen wie das entsprechende Rad der radial- beaufschlagten Gegenlaufturibine sitzt und daß die in das äußere Gehäuse gesondert eingesetzten Wände der Dampfverteilungskammer der Gegenlaufturbine gleichzeitig die Gehäusewände der Vorschaltturbine bilden.

Bei dieser Anordnung ergibt sich durch die vorteilhafte Ausnutzung des die Dampfverteilungskammer enthaltenden Gehäuses der Ge-. genlaufturbine für die Unterbringung der Vorschaltturbine eine gedrängte Bauart und eine wesentliche Herabsetzung der Wärmeverluste, da die Dampfverteilungskammer der Gegenlaufturbine die Vorschaltturbine umschließt, so daß diese von Dampf hoher Temperatur umgeben ist.

Ein weiterer Vorteil ist, daß die Leckverluste an der Achsdichtung des freien Achszapfens verhältnismäßig gering sind, da der Dampf auf seinem Wege zu der Achsdichtung durch den Spalt zwischen der Vorschaltturbine und der Wandung der Verteilungskammer hindurchtreten muß.

Die Zeichnungen zeigen beispielsweise zwei Ausführungen der Erfindung, und zwar ist 50,

Abb. ι ein axialer Teilschnitt durch einen Teil einer Turbineneinheit gemäß der einen Ausführungsform und

Abb. 2 ein ähnlicher Schnitt durch die Tur^ bineneinheit gemäß der zweiten Ausführungs- 5$ form.

Abb. ι stellt eine radial beaufschlagte Gegenlaufturbine mit einer axial beaufschlagten Vorschaltturbine dar. Von der radial beaufschlagten Turbine sind ein Teil des Schaufel- 6ο, satzes i, die Teile des Turbinenrades 2, 3 der einen Seite mit der zugehörigen Labyrinth-

scheibe 4, der das Rad 2, 3 tragende Achszapfen 5 und die Schraube 6, durch welche das Rad am Zapfen 5 befestigt sind, dargestellt. Das Turbinengehäuse ist nur durch die Wandung 7 angedeutet.

Im Turbinengehäuse ist eine Dampf verteilungskammer 8 vorgesehen. Die Wand dieser Kammer ist an der einen Seite mit einer der Labyrinthscheibe 4 gegenüberliegenden Seitenscheibe 9 verbunden und an der anderen Seite durch eine Achsdichtung 10 gegen den Zapfen 5 abgedichtet. Die Achsdichtung ist in bekannter Weise mit einem Leckraum ir und einem an diesen angeschlossenen Ablaufrohr 12 versehen.

Zwischen dem Rad 2,3 und der Achsdichtung 10 ist ein zusätzliches Turbinenrad 13 angeordnet. Zu diesem Zweck ist die Seitenwand 8' der DampfverteilungskammefS ao in einem Abstand von der Seitenscheibe 9 angeordnet, so daß zwischen dieser Seitenwand und der Seitenscheibe ein für die Unterbringung des zusätzlichen Turbinenrades 13 ausreichender Zwischenraum entsteht. Das Rad as 13 ist mit dem Achszapfen 5 fest verbunden. Die Dampfverteilung für die Vorschaltturbine geht über einen äußeren Raum 15, welchem das Treibmittel durch ein Rohr 14 zugeführt wird, und einen inneren Raum 16. In der Zwischenwand 17 zwischen den Räumen 15 und 16 sind ein oder mehrere Ventile 18 angeordnet, welche die Dampfzufuhr von dem Raum 15 nach dem Raum 16 regeln. Der Raum 16 kann gegebenenfalls durch Zwischenwände in mehrere kleinere Räume geteilt werden, wobei jedem einzelnen dieser Räume wenigstens ein Ventil 18 zugeordnet wird. Eine solche Ausführungsform ermöglicht eine teilweise Dampfzufuhr zu der Vorschaltturbine 13.

Die Verbindung zwischen der Dampfkammer 8 und der Seitenscheibe 9 erfolgt durch Bolzen 19.

Die das äußere Labyrinth tragende Seitenscheibe 9 hat bei dieser Ausführung einen großen Axialdruck aufzunehmen. Die Folge davon ist, daß die Bolzenverbindung 19 nicht ausreicht, um das Bestreben der Scheibe, sich schalenförmig gegen die Mitte der Maschine durchzubiegen, zu verhindern. Dies kann zum Teil durch die Anordnung einer Reihe gleichmäßig verteilter radialer Vorsprünge 20 an der Außenseite der Scheibe und entsprechender Vorsprünge 21 an der Innenseite der Dampfverteilungskammer 8 verhindert werden. Die Vorsprünge sind auf demselben Durchmesser gleichmäßig verteilt, und zwar derart, daß die Vorsprünge der Scheibe in die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen der Dampfverteilungskammer eingreifen können. Beim Zusammenbau können die sprünge durch eine einfache Drehbewegung in eine solche Lage gebracht werden, daß sie sich gegenseitig überdecken, worauf dann die Verbindung mittels der Bolzen 19 hergestellt wird.

Die Vorschaltturbine ist als Curtisrad mit axialer Beaufschlagung dargestellt. Von dem Raum 16 der Dampf Verteilungskammer der Vorschaltturbine wird der Dampf dieser Türbine durch in die Wandung 8' eingesetzte Düsen 22 zugeführt. Zwischen den beiden Schaufelreihen des Curtisrades ist an der Wand der Dampfverteilungskammer der Gegenlaufturbine eine Leitschaufel 23 angeordnet. ■

Durch den dargestellten Einbau der Vorschaltturbine erhält man einen gedrängten Aufbau der gesamten Maschineneinheit; ferner arbeitet die Turbine bei hohem Druck mit einem höheren Gesamtwirkungsgrad und einer besseren Dampfausbeute, was darauf zurückzuführen ist, daß die Leckverluste an der Achsdichtung und den Labyrinthscheiben geringer sind als bei einer gewöhnlichen radialbeaufschlagten Turbine mit dem gleichen Anfangsdruck.

Der Hochdruckdampf, der bei dieser Turbinenart mit einem Druck von mindestens 35 bis 45 kg/cm² zugeführt wird, sinkt nach Durchgang durch die Düsen 22 bis zu 10 bis 12 kg/cm². Dieser Druck entspricht gerade demjenigen Anfangsdruck, -den der Dampf beim Durchtritt durch die Labyrinthscheiben und Abdichtungen hat.

Es ist infolgedessen möglich, einen höheren Dampfdruck zu verwenden, ohne daß eine sonst unvermeidliche entsprechende Vergrößerung der Leckverluste eintritt.

Die Ausführungsform gemäß Abb. 2 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen hauptsächlich dadurch, daß die Vorschaltturbine ein radial gerichtetes Curtisrad ist. Das Turbinenrad 13 ist im übrigen in der gleichen Weise ausgeführt wie in Abb. 1. Die Dampfverteilungskammer 8 erhält insofern ein etwas geändertes Aussehen, als der Raum 1.6 außerhalb der Vorschaltturbine und nicht seitlich davon angeordnet ist. Auch bei dieser Ausführungsform kann eine teilweise Dampf- no zufuhr stattfinden.

Die Düsen 22 sind in die zylindrische Wan-. dung der Dampf Verteilungskammer der Gegenlaufturbine eingebaut, während die Leitschaufel 23 an der Labyrinthscheibe befestigt ist.

An den dargestellten Ausführungsformen können natürlich verschiedenartige Abänderungen vorgenommen werden, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen. So kann die Vorschaltturbine aus einer beliebigen Verbindung von Druck- und Geschwindigkeitsreihen

bestehen, und es kann statt einer Curtisreihe

z. B. auch ein Rateaurad angewendet werden.

Die Turbine kann entweder für axiale oder radiale Beaufschlagung oder auch für axiale und radiale Beaufschlagung ausgeführt sein.

Die Vorschaltturbine kann einfach oder

doppelseitig sein, d. h. sie kann auf beiden oder nur einer der Achsen angeordnet werden.

Wenn die Vorschal tturbinen auf je einer Achse

to angeordnet sind, können sie parallel oder in Reihe arbeiten. Im letzteren Falle ist nur eine einseitige Dampfzufuhr erforderlich. Bei einer Gegenlaufturbine braucht für das Turbinenrad der anderen Seite eine Drehdichtung nicht vorgesehen werden, so daß man die dadurch verursachten Leckverluste vermeidet. Wenn die beiden Vorschaltturbinen in Reihe arbeiten, so wird der Dampfstrahl im einen Falle radial nach außen und im anderen Falle

ao radial nach innen gerichtet.

Die radial beaufschlagte Turbine, an welche die Vorschaltturbine angeschlossen ist, kann mit oder ohne axial beaufschlagte Schaufeln als letzte Stufe sowie als Kondensationsturbine oder als Gegendruckturbine arbeiten.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Turbinenanlage für Dampf, bestehend aus einer radial beaufschlagten Gegenlaufturbine und einer auf dieselbe Achse wie die radial beaufschlagte Turbine wirkenden Vorschaltturbine, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad der als Axial- oder Radialturbine mit feststehenden Leit-

   schaufeln ausgebildeten Vorschaltturbine auf demselben freien Wellenzapfen wie das entsprechende Rad der Gegenlaufturbine sitzt und daß die in das äußere Gehäuse gesondert eingesetzten Wände (8', 9) der Dampf Verteilungskammer der Gegenlaufturbine gleichzeitig die Gehäusewände der Vorschaltturbine bilden.
2. 2. Turbinenanlage nach Anspruch 1 mit für teilweise Dampfzufuhr eingerichteter Vorschaltturbine, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungskammer der Vorschaltturbine oder derjenige Raum dieser Kammer, mit dem die Düsen der Vorschaltturbine in Verbindung stehen, in mehrere in der Umfangsrichtung voneinander getrennte, mit besonderen Einlaßöffnungen für das Treibmittel versehene Räume unterteilt ist.
3. 3. Turbinenanlage nach Anspruch 1 und 2 mit einer zwischen den Rädern der radial beaufschlagten Turbine und der Verteilungskammer angeordneten Labyrinthdichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der Verteilungskammer mit der dem Rad der radial beaufschlagten Turbine abgekehrten Scheibe dieser Dichtung teils durch eine nahe an dem Umfang der Scheibe angeordnete Bolzenverbindung und teils durch einen auf einem kleineren Durchmesser als die Bolzenverbindung angeordneten Flansch- und Nuteneingriff verbunden ist, um die Labyrinthscheibe gegen axiale Verbiegungen zu versteifen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen