DE622651C

DE622651C - Seal for radially acted blading of centrifugal machines, especially steam turbines

Info

Publication number: DE622651C
Application number: DES113566D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gustau Koehler
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1934-04-10
Filing date: 1934-04-10
Publication date: 1935-12-03

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
3. DEZEMBER 1935ISSUED ON
DECEMBER 3, 1935

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

JVe 622651 KLASSE 14 c GRUPPE 20 JVe 622651 CLASS 14 c GROUP 20

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. April 1934 abPatented in the German Empire on April 10, 1934

Für die Verarbeitung eines gegebenen Wärmegefälles in einer radial beaufschlagten Turbine ist unter Zugrundelegung einer angenommenen Güteziffer eine bestimmte Anzahl von Stufen erforderlich. Für den Aufbau der Maschine stehen dann grundsätzlich zwei Wege zur Verfügung, nämlich entweder große Beaufschlagungsdurchmesser und wenig Räder oder kleine Beaufschlagungsdurchmesser und dann eine entsprechend große Anzahl von Rädern. Zugunsten der kleinen Raddurchmesser spricht die hierdurch erzielte Herabsetzung der Spaltverluste. Ungünstig wirkt sich dagegen die Vergrößerung der Radzahl aus, die zwangsläufig zu einer Vergrößerung und Verteuerung der Maschine führt. Bei großen Durchmessern ist zwar der Bauaufwand gering, weil die Zahl der Räder klein ist, doch wachsen bei Anwendung der bisher bekannten Mittel die Spaltverluste, so daß der Wirkungsgrad der Maschine gegenüber "einer solchen mit großer Radzahl kleiner ist. Die Lösung der Aufgabe, eine hochwertige Turbine geringen Bauaufwandes zu schaffen, muß also darauf' hinauslaufen, die Spaltverluste bei großen Durchmessern herabzusetzen. Erreicht wird das gemäß der Erfindung dadurch, daß die Zahl der Dichtungsstellen des einzelnen Schaufelkranzes mit wachsendem Durchmesser stetig oder gruppenweise zunimmt.For processing a given heat gradient in a radially applied Turbine is a certain number based on an assumed figure of merit of steps required. There are then basically two ways to set up the machine, namely either large application diameters and few wheels or small application diameters and then a correspondingly large number of wheels. The result achieved speaks in favor of the small wheel diameter Reduction of the gap losses. On the other hand, the enlargement of the has an unfavorable effect Number of wheels, which inevitably increases the size of the machine and makes it more expensive leads. With large diameters, the construction effort is low because the number of Wheels is small, but the gap losses increase when the means known up to now are used, so that the efficiency of the machine compared to "one with a large number of wheels is smaller. The solution to the task, a high-quality turbine with little construction effort To create must therefore amount to 'the gap losses in the case of large diameters to belittle. This is achieved according to the invention in that the number of sealing points of the individual blade ring increases steadily or in groups with increasing diameter.

Die Erfindung kann sich folgende Umstände zunutze machen. Die Dichtungsstellen sind an den Kopf- und Fußtragringen der Schaufeln vorzusehen. Die Stärke der Ringe muß, wenn sie festigkeitstechnisch richtig berechnet sind, in radialer Richtung mit wachsendem Durchmesser zunehmen. Rechnet man weiter die Schaufeln thermodynamisch und festigkeitsmäßig durch, so findet man, daß es ebenfalls richtiger ist, die radiale Erstreckung der Schaufeln wachsen zu lassen. Bei einer richtig berechneten Turbine wachsen also radiale Schaufelbreite und Tragringstärke mit wachsendem Durchmesser. Hierdurch wird die Unterbringung einer wachsenden Anzahl von Dichtungsstellen des einzelnen Schaufelkranzes wesentlich unterstützt.The invention can take advantage of the following circumstances. The sealing points are to be provided on the top and bottom support rings of the blades. The strength of the rings must, if they are correctly calculated in terms of strength, in the radial direction with increasing Increase in diameter. If one further calculates the blades thermodynamically and in terms of strength, one finds that it is it is also more correct to let the radial extension of the blades grow. At a If the turbine is correctly calculated, the radial blade width and the support ring thickness increase with increasing diameter. This will accommodate a growing Number of sealing points of the individual blade ring is significantly supported.

Es kommt noch ein Umstand hinzu, der sich ebenfalls günstig für die Erfindung auswirkt. Die größte Kraft, die der Tragring aufzunehmen hat, wirkt in der Einspannstelle der Schaufel im Ring. Hier wird also der Ring die größte radiale Erstreckung besitzen müssen. Jn axialer Richtung nehmen die Kräfte von der Schaufel weg ab. Man kann also dem Tragring einen im wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt geben, der dannThere is also another circumstance which also has a favorable effect on the invention. The greatest force that the support ring has to absorb acts in the clamping point of the blade in the ring. So here is the Ring must have the largest radial extension. In the axial direction they take Forces away from the shovel. So you can essentially one of the support ring triangular cross-section, which then

'·') Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:'·') The patent seeker stated as the inventor:

Dipl.-Ing. Gustav Köhler in Berlin-Haiensee.Dipl.-Ing. Gustav Koehler in Berlin-Haiensee.

zur Bildung der Dichtungsstellen wachsendei Anzahl treppenartig eingedreht ist.The number is screwed in in a step-like manner to form the sealing points.

Es war bereits darauf hingewiesen, daß mit wachsendem Durchmesser der relative * ⁵ Spaltverlust zunimmt. Man hat dieser Tatsache schon früher Rechnung tragen wollen, indem man die einzelne Dichtung in zwei hintereinandergeschaltete Dichtungsstellen aufgeteilt hat, von denen die eine im "kälten und die andere im heißen Zustand der Maschine dichten sollte. Man hat sich vorgestellt, daß man die Spalten, die für den kalten Zustand wirksam sein sollten, klein und die anderen groß halten müsse. Wenn dann die *5 Maschine ihren betriebsmäßigen Zustand erreicht, so sollten sich die großen Spalten durch die Wärmedehnungen und Fliehkraftdehnungen immer mehr schließen, bis sie den betriebsmäßig richtigen Wert erreicht haben. Der Gedankengang ist nur zu einem Teil richtig, leidet jedoch an dem Mangel, daß die Dichtungen, die im kalten Zustand wirksam sind, immer unwirksamer werden, je mehr sich die Maschine dem Gleichgewichtszustand nähert. Bei der Ausbildung der Dichtung gemäß der Erfindung ergibt sich nun die Möglichkeit, alle Spalte einseitig anzuordnen, so daß mit wachsender Erwärmung und zunehmender Umlaufzahl bei sämtlichen Spalten eine Verkleinerung eintritt, d.h. eine Herabsetzung des relativen und damit absoluten Spaltverlustes.It was pointed out that the relative * increases with increasing diameter ⁵ gap loss. This fact has already been taken into account by dividing the individual seal into two sealing points connected in series, one of which should be sealed in the cold and the other in the hot state of the machine. which should be effective for the cold state, small and keep the others large. When the machine then reaches its operational state, the large gaps should be closed more and more by the thermal and centrifugal expansions until it reaches the operationally correct value The line of thought is only partially correct, but suffers from the deficiency that the seals which are effective when cold become more and more ineffective as the machine approaches the state of equilibrium there is now the possibility to arrange all gaps on one side, so that with increasing warming and increase the number of revolutions in all gaps a reduction occurs, ie a reduction in the relative and thus absolute gap loss.

Wie sich die Erfindung baulich auswirkt, sei an Hand des Beispiels der Abbildung erläutert. Es handelt sich um eine radial beaufschlagte Turbine mit feststehender Leitvorrichtung, und zwar mit einer Sonderbauform, bei der die einzelnen Schaufelringe zu elastisch aufgehängten Schaufelringgruppen vereinigt sind. Diese Art der Ausbildung ist jedoch für die vorliegende Erfindung' von untergeordneter Bedeutung. Die erste Schaufelreihengruppe α besitzt treppenartige Spaltdichtungen mit zwei Dichtungsringen. Diese Art der Dichtungen umfaßt etwa das erste Drittel der Stufen. In den folgenden Schaufelstufen b ist die Zahl der Dichtungsstellen je Ring auf vier gestiegen, was dadurch möglich wurde, daß die radiale Schaufelbreite und damit auch die radiale -Stärke der Tragringe wächst. Es folgt dann eine Schaufelstufe c mit fünf Dichtungsstufen und schließlich die letzte Gruppe d von drei Ringen mit einer ganz bedeutend erhöhten Zahl derartiger treppenförmiger Dichtungsstellen. Die letzten Stufen lassen besonders klar den im wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt erkennen, der sich besonders gut für die Hintereinanderschaltung einer größeren Anzahl an Dichtungsstellen eignet. e₀ How the invention works structurally is explained using the example in the figure. It is a radially loaded turbine with a fixed guide device, with a special design in which the individual blade rings are combined to form elastically suspended blade ring groups. However, this type of training is of subordinate importance for the present invention. The first blade row group α has step-like gap seals with two sealing rings. This type of seal comprises approximately the first third of the stages. In the following blade stages b , the number of sealing points per ring has risen to four, which was made possible by the fact that the radial blade width and thus also the radial thickness of the support rings increases. There then follows a blade stage c with five sealing stages and finally the last group d of three rings with a very significantly increased number of such step-shaped sealing points. The last stages clearly show the essentially triangular cross-section, which is particularly well suited for the series connection of a larger number of sealing points. e ₀

Claims

Patent claims:

i. Seal for radial pressurized blading of centrifugal machines, in particular steam turbines, characterized in that the number of sealing points of the individual blade ring with increasing diameter steadily or in groups.

2. Seal according to claim 1 for blading with head and foot support rings ,, characterized in that the support rings have a substantially triangular cross-section leading to Formation of the sealing points of increasing number is screwed in like a staircase.

3. Seal according to claim 1 or 2, characterized in that all Sealing points are arranged on the same side of the seal carrier, so that with thermal expansions and centrifugal expansions all gaps are equal Change senses.

1 sheet of drawings