Dampf- oder Gasturbine, insbesondere für hohen Druck und hohe Temperatur. Die Erfindung betrifft eine Dampf- oder Gasturbine, insbesondere für hohen Druck und hohe Temperatur. Bei solchen Turbinen treten am Gehäuse grosse Temperaturunter schiede zwischen Innen- und Aussenseite der Gehäusewandung auf, was gefährliche Ver spannungen hervorrufen kann. Die hohen Temperaturen an der Innenseite der Gehäuse wandung beeinträchtigen zudem die Festig keit des Baustoffes, was umso nachteiliger ist, als dieser durch den hohen Treibmittel druck ja besonders stark beansprucht wird. Um diese Nachteile zu beheben, ist schon vorgeschlagen worden, das Gehäuse zu kühlen.
Damit können aber gefährliche Verspannun gen des Gehäuses nicht verhindert werden; ferner kann eine solche Kühlung auch zu stark sein, so dass auf Kosten des thermo dynamischen Wirkungsgrades der Maschine zu viel Wärme abgeführt wird. Zudem be dingt ein zu kühlendes Gehäuse eine ver- wickeltere Bauart desselben. Um zu hohe Temperaturen vom Gehäuse fernzuhalten, ist es auch schon vorgeschlagen worden, das Gehäuse von innen zu isolieren, beispielsweise durch Vorsehen einer Isolier schicht an der Innenseite der Gehäusewan dung.
Solche Schichten sind jedoch insofern wieder nachteilig, als sie das Wachsen oder Ausdehnen der Leitscheiben und ihrer Träger verhindern können, wodurch diese Teile ge fährdet werden. Zudem bereitet es häufig Schwierigkeit, ein geeignetes Isoliermaterial zu finden, das den Anforderungen genügen kann, welche die bei Hochdruckturbinen auftretenden hohen Drücke, hohen Tempera turen und sonstigen Eigenschaften des Hoch druckdampfes an ein solches Material stellen.
Gemäss vorliegender Erfindung sind nun bei einer Dampf- oder Gasturbine der ein gangs erwähnten Art, bei der zwischen der Wandung des Turbinengehäuses und den das treibende Medium zuführenden und von ihm durchströmten Teilen ein von stagnierendem Medium erfüllter Raum vorhanden ist, in diesem Raum Kühlvorrichtungen vorgesehen, welche die Wandung des Gehäuses vor den hohen Temperaturen schützen. Zweckmässig kann durch -solche Kühlvorrichtungen ein dem Turbinentreibmittel gleichartiges Medium strömen. Weist die Turbine einen von stag nierendem umgebenen Tragzylinder für die Leitscheiben auf, so können die Kühlvorrich tungen in' den zwischen Tragzylinder und ,Gehäusewandung vorhandenen Raum einge baut sein.
Solche Kühlvorrichtungen verhin dern in wirksamer Weise eine Wärmestrah lung von den Innenteilen der Turbine aufs Aussengehäuse, so dass dessen Wandung vor gefährlichen Wärmebeanspruchungen ge schützt wird; ferner ermöglichen solche Kühl vorrichtungen, 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 Kühlvor richtungen als Ganzes kein starres Wider lager bilden.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind bei spielsweise Ausführungsformen des Erfin dungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. 1 einen achsialen Längsschnitt durch einen Teil einer Hochdruckturbine, deren Gehäuse durch eine wagrechte achsiale Ebene in eine obere und untere Hälfte unterteilt ist, Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Teil der obern Hälfte dieser Turbine, Fig. 3 einen acbsialen Längsschnitt durch einen Teil einer Hochdruckturbine, welche mit radialem Spiel ins Turbinengehäuse ein gesetzte Leitscheiben aufweist, die zu Grup pen vereinigt sind,
von denen jede am einen Ende mit dem Gehäuse verbunden ist, und - Fig. 4 eine Abänderung einer Einzelheit.
In Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 einen Tur binenläufer, mit welchem Laufräder 2 ein Ganzes bilden. 3 sind Leitvorrichtungen, die mit Ausnahme derjenigen der ersten Druck stufe von einem Tragzylinder 4 getragen werden, welcher seinerseits ins Turbinenge- häuse 5 eingesetzt ist. 6 ist die Dampfein- führungskammer, an der die Leitvorrichtung 3 der ersten Stufe befestigt ist. Zwischen der Kammer 6 und dem Tragzylinder 4 einer seits und der Wandung des Gehäuses 5 an dererseits ist ein Raum 7 vorhanden, in welchem derselbe Druck herrscht wie hinter der Leitvorrichtung 3 der ersten Stufe, in dem ein Teil des aus dieser austretenden Dampfes durch einen Spalt 8 in jenen Raum 7 gelangen kann.
Der Raum 7, der sich nahezu um die ganze Dampfeinlasskammer 6 herum erstreckt, ist mit stagnierendem Treibmittel gefüllt und in demselben sind als Kühlrohre 9 ausgebildete Kühlvorrichtungen vorgesehen, die in der aus Fig, 2 ersichtlichen Weise gebogen und an der obern bezw. untern Hälfte des Gehäuses 5 befestigt sind. Diese Rohre 9 werden von einem Kühlmittel durch strömt, 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 ab führt, wodurch die Wandung des Turbinen gehäuses 5 vor den hohen Temperaturen geschützt wird.
Zweckmässig wird durch die Kühlrohre 9 ein Medium getrieben, das dem in der Turbine zu verarbeitenden gleichartig ist. Diese Rohre 9 können erforderlichenfalls auch mit Rippen versehen sein, um den Wärmeaustausch inniger zu gestalten.
Durch die Kühlrohre 9 kann zweckmässig auf irgend eine Art zwischenüberhitzter Dampf geleitet werden, um eine Kondensa tion des in den Raum 7 gelangten Dampfes zu verhindern.
Die Form der in dem mit stagnierendem Medium gefüllten Raum vorzusehenden Kühl vorrichtungen spielt für das Wesen der Er findung keine Rolle. Die vom Kühlmittel abgeführte Wärme kann in der Anlage irgendwie wieder nutzbringend verwertet wer den, beispielsweise zum Vorwärmen des Speisewassers, der Verbrennungsluft und der gleichen.
Fig. 3 zeigt die Anwendung der Erfin dung bei einer Turbine, bei welcher die Leit- vorrichtungen 3 nicht in einen Tragzylinder eingesetzt sind, sondern zu zwei Gruppen vereinigt sind, indem benachbarte Leitschei- ben 3 jeder Gruppe an ihrem Umfang sich radial und achsial nach Art von ineinander greifenden Haken übergreifen. Dabei ist jede der Gruppen am Ende 10 bezw. 11 ins Tur binengehäuse 5 eingesetzt.
In die zwischen den Leitradgruppen und der Wandung des Gehäuses 5 vorhandenen, mit stagnierendem Dampf gefüllten Räume 12 bezw. 13 sind ebenfalls als Rohre 9 ausgebildete Kühlvor richtungen eingebaut, die den mit demselben Bezugszeichen belegten Kühlrohren der ersten Ausführungsform entsprechen. Solche Kühl rohre 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 Treib mittels stattfindet.
Um eine hohe Strömungs geschwindigkeit in den Kühlvorrichtungen zu erzielen, kann das darin überhitzte Treib mittel unter Umgehung einer oder mehrerer Turbinenstufen dem Haupttreibmittelstrom zugeführt werden.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführung sind am Aussenumfang des Tragzylinders 4 und der Dampfeinführungskammer 6 je ein Mantel 15 bezw..16 angebracht, um einen Wärmeübergang von innen nach aussen in folge Strahlung zu -verhindern. Diese Mäntel 15, 16 bilden zusammen mit Rippen, die an ihnen angebracht sind, und den Teilen 4, 6 Hohlräume 17 bezw. 18, die sich auch mit stagnierendem Dampf anfüllen. Auf diese Weise kann in Verbindung mit den Kühl rohren 9 in besonders wirksamer Weise. das Turbinengehäuse 5 vor zu hohen Tempera turen geschützt werden.
Steam or gas turbine, especially for high pressure and high temperature. The invention relates to a steam or gas turbine, particularly for high pressure and high temperature. In such turbines, large temperature differences occur on the housing between the inside and outside of the housing wall, which can cause dangerous stresses Ver. The high temperatures on the inside of the housing wall also impair the strength of the building material, which is all the more disadvantageous as it is particularly stressed by the high propellant pressure. In order to remedy these disadvantages, it has already been proposed to cool the housing.
However, this cannot prevent dangerous tension in the housing; Furthermore, such a cooling can also be too strong, so that too much heat is dissipated at the expense of the thermodynamic efficiency of the machine. In addition, a housing to be cooled requires a more intricate design of the same. In order to keep excessively high temperatures away from the housing, it has also been proposed to insulate the housing from the inside, for example by providing an insulating layer on the inside of the housing wall.
However, such layers are again disadvantageous in that they can prevent the growth or expansion of the guide disks and their supports, whereby these parts are endangered ge. In addition, it is often difficult to find a suitable insulating material that can meet the requirements that the high pressures, high temperatures and other properties of high pressure steam that occur in high pressure turbines place on such a material.
According to the present invention, cooling devices are provided in this space for a steam or gas turbine of the type mentioned at the beginning, in which a space filled with stagnant medium is present between the wall of the turbine housing and the parts that supply the driving medium and flow through it, which protect the wall of the housing from the high temperatures. A medium of the same type as the turbine propellant can expediently flow through such cooling devices. If the turbine has a supporting cylinder for the guide disks surrounded by stagnant, the cooling devices can be built into the space between the supporting cylinder and the housing wall.
Such cooling devices effectively prevent a heat radiation from the inner parts of the turbine to the outer housing, so that its wall is protected from dangerous thermal stresses; Furthermore, such cooling devices allow the heat dissipated through their intermediation in the system to further utilize, and they also in no way prevent the expansion and growth of the inner turbine parts, since such cooling devices as a whole do not form a rigid abutment.
In the accompanying drawings, embodiments of the invention are illustrated with example embodiments of the invention, namely Fig. 1 shows an axial longitudinal section through part of a high-pressure turbine whose housing is divided into an upper and lower half by a horizontal axial plane, Fig. 2 shows a cross section through a part of the upper half of this turbine, Fig. 3 is an acbsiale longitudinal section through part of a high pressure turbine, which has a set guide disks with radial play in the turbine housing, which are combined to groups,
each of which is connected at one end to the housing, and FIG. 4 shows a modification of a detail.
In Fig. 1 and 2, 1 denotes a tur binenläufer, with which impellers 2 form a whole. 3 are guide devices which, with the exception of those of the first pressure stage, are carried by a support cylinder 4, which in turn is inserted into the turbine housing 5. 6 is the steam introduction chamber to which the guide device 3 of the first stage is attached. Between the chamber 6 and the support cylinder 4 on the one hand and the wall of the housing 5 on the other hand, there is a space 7 in which the same pressure prevails as behind the guide device 3 of the first stage, in which part of the steam emerging from this through a gap 8 can get into that room 7.
The space 7, which extends almost around the entire steam inlet chamber 6, is filled with stagnant propellant and in the same cooling devices designed as cooling tubes 9 are provided, which are bent in the manner shown in FIG. are attached lower half of the housing 5. A coolant flows through these tubes 9, which collects the heat radiating from the inner parts 1, 2, 3, 4 of the turbine, as well as part of the heat of the steam entering the space 7, and leads it off, causing the wall of the turbine housing 5 is protected from the high temperatures.
A medium is expediently driven through the cooling tubes 9, which is similar to that to be processed in the turbine. If necessary, these tubes 9 can also be provided with ribs in order to make the heat exchange more intimate.
Through the cooling tubes 9 can expediently be passed on some kind of reheated steam in order to prevent condensation of the steam that has entered the space 7.
The shape of the cooling devices to be provided in the space filled with stagnant medium plays no role in the essence of the invention. The heat dissipated by the coolant can somehow be used usefully in the system, for example to preheat the feed water, the combustion air and the like.
3 shows the application of the invention to a turbine in which the guide devices 3 are not inserted into a support cylinder, but are combined into two groups, with adjacent guide disks 3 of each group moving radially and axially along their circumference Overlap type of interlocking hook. Each of the groups is 10 respectively at the end. 11 in the turbine housing 5 used.
In the existing between the stator groups and the wall of the housing 5, filled with stagnant steam spaces 12 respectively. 13 designed as tubes 9 Kühlvor directions are also installed, which correspond to the cooling tubes occupied by the same reference numerals of the first embodiment. Such cooling tubes 9 are also installed in the outer space of the steam supply tube 14, which is designed as a double-walled tube. The coolant which flows through the cooling pipes 9 built into the space 13 can be taken directly from the exhaust steam nozzle 20 of the turbine, which means that this part of the propellant is reheated.
In order to achieve a high flow rate in the cooling devices, the propellant which is superheated therein can be supplied to the main propellant flow by bypassing one or more turbine stages.
In the embodiment shown in FIG. 4, a jacket 15 or 16 is attached to the outer circumference of the support cylinder 4 and the steam introduction chamber 6 in order to prevent heat from being transferred from the inside to the outside as a result of radiation. These jackets 15, 16 form together with ribs that are attached to them, and the parts 4, 6 cavities 17 respectively. 18 that also fill up with stagnant steam. In this way, in connection with the cooling tubes 9 in a particularly effective manner. the turbine housing 5 are protected from excessively high tempera tures.