DE1023051B - Mehrstufige Gleichdruckturbine axialer Bauart (Kammerturbine) - Google Patents
Mehrstufige Gleichdruckturbine axialer Bauart (Kammerturbine)Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
- F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
- F01D25/265—Vertically split casings; Clamping arrangements therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Gleichdruckturbine axialer Bauart (Kammerturbine) und insbesondere
die bei allen Betriebsbedingungen aufrechtzuerhaltende Zentrierung der Leiträder.
Bei in Achsebene ungeteiltem Gehäuse hat man die Leiträder bereits in Achsebene geteilt. Dabei wurden
die Leiträder in Achsrichtung mittels vom Gehäuse einwärts vorstehender Abschlußringe sowohl gegeneinander
als auch gegen das Gehäuse gespannt. In radialer Richtung wurden sie mit Hilfe von Ringschultern
sowohl gegeneinander als auch mittels des ersten und/oder des letzten Leitrades am Gehäuse
zentriert. Auf diese Weise wurde erreicht, daß zwischen dem Gehäuse und den Leiträdern ein freier
Ringraum verblieb.
Bei bekannten Anordnungen hat man an den erwähnten Schultern nur einen Schiebesitz oder einen
noch loseren Sitz. Infolgedessen ist die Zentrierung mit einem groben Spiel behaftet. Besonders bei Turbinen
mit kleinem Durchsatzvolumen wird der Wirkungsgrad durch die Undichtheitsspalte zwischen dem
Läufer und den stillstehenden Teilen, insbesondere der Welle, stark beeinflußt. Man versucht daher/diese
so klein wie möglich zu machen. Infolge der ungleichmäßigen Dehnung nicht genau rotationssymmetrischer
Gehäuseteile verkleinern sich nun aber diese Spalte im Betrieb an einigen Stellen, so daß man gezwungen
ist, verhältnismäßig große Spalte zu wählen, um ein Anstreifen zu vermeiden.
Um die Änderungen der Spalte klein zu halten, d. h. um die betriebsmäßige Zentrierung zu sichern,
werden nun gemäß der Erfindung die Hälften jedes Leitrades in an sich bekannter Weise durch einen
Ring zusammengehalten, wobei jedoch dieser Ring als Schrumpf ring ausgebildet ist; ferner wird der
Ringraum zwischen dem Gehäuse und den Leiträdern in an sich bekannter Weise an eine Heizdampfquelle
angeschlossen.
Die Verwendung von Schrumpfringen beseitigt das Spiel, und die Beheizung beseitigt Temperaturspannungen.
Vorteilhaft sitzen zwischen den einzelnen Leiträdern an sich bekannte Abstandsringe in den Ringschultern
der Schrumpfringe. Auch ist es zweckmäßig, zur Zentrierung der Leiträder mindestens
drei Paßfedern vorzusehen, die in am Außenumfang angebrachten Nuten sämtlicher Schrumpf ringe
und in entsprechenden Paßnuten eines Gehäuseteiles angeordnet sind. Ferner ist es vorteilhaft, Mittel
zur Aufnahme axialer Ausdehnuingsdifferenzen vorzusehen.
In den Fig. 1 und 2 sind die hauptsächlichsten Teile einer erfindungsgemäßen Turbine schematisch dargestellt.
Mehrstufige Gleichdruckturbine
axialer Bauart (Kammerturbine)
axialer Bauart (Kammerturbine)
Anmelder:
Aktiengesellschaft Kühnle,
Kopp & Kausch, Frankenthal (Pfalz)
Kopp & Kausch, Frankenthal (Pfalz)
Dipl.-Ing. Fritz Bub, Frankenthal (Pfalz),
Josef Rurik, Oberhausen (Rhld.)-Sterkrade,
und Dipl.-Ing. Martin Gründer, Frankenthal (Pfalz),
sind als Erfinder genannt worden
Fig. 1 stellt den Schnitt durch eine solche Turbine mit vier Leiträdern dar, während
Fig. 2 verschiedene weitere Ausgestaltungen der Erfindung an einem Teilschnitt der letzten Stufen
einer vielstufigen Turbine nach der Erfindung zeigt.
In Fig. 1 bedeutet 1 das Gehäuse der Turbine, an dem der eintrittsseitige Gehäuseteil 2 und der abdampfseitige
Gehäuseteil 3 durch Rundflansche mit Schraubenverbindungen 4 und 5 befestigt sind. Das
Gehäuse 1 besitzt in keiner Achsebene eine Teilfuge, so daß eine genau konzentrische Verformung des Gehäuses
unter dem Einfluß der Wärme gewährleistet ist. Die Leiträder 6 bis 9 sind, um sie bei einem ungeteilten
Läufer 10 einbauen zu können, je in einer Achsebene geteilt. Die beiden Teile werden jeweils
zusammengehalten durch einen Schrumpfring 11, der
als Schrumpfring ungeteilt ausgebildet ist und infolgedessen unter dem Einfluß der Wärmedehnung
vollkommen rund bleibt. Das Schrumpfmaß dieses Ringes ist so bemessen, daß bei einer beim Anfahren
der Maschine etwa auftretenden Temperaturdifferenz zwischen Leitrad und Schrumpf ring ein Lockerwerden
nicht eintreten kann. Die Leiträder mit den Schrumpfringen bilden somit eine Einheit. Durch Aneinanderreihen
einer entsprechenden Za.hl solcher Einheiten entsteht eine mehrstufige Turbine, ähnlich wie man
beispielsweise im Pumpenbau mehrstufige Pumpen durch Aneinanderreihen einstufiger Aggregate zu-
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sammenbaut. An der Gehäuseeintrittsseite der Turbine
ist ein Ring 12 eingebaut, auf dem sich das erste Leitrad axial abstützt und durch eine entsprechende
Eindrehung am Schrumpfring zentriert. Das letzte Leitrad wird durch einen .entsprechenden Abschlußring
13 axial angepreßt und durch eine entsprechende Eindrehung am Schrumpfring zentriert.
Die einzelnen Stufeneinheiten werden in entsprechender
Weise durch Eindrehungen an den Schrumpfringen zentriert. Zweckmäßigerweise wird dabei zwisehen
je zwei Leiträdern ein Abstandsring 14 verwendet, der beispielsweise mit seinem Außendurchmesser
in Innenzentrierungen der Schrumpfringe zentriert ist. Auf diese Weise wird aus Stufeneinheiten, die
normalisiert werden können, durch Aneinanderreihen eine mehrstufige Turbine aufgebaut, die in ihrem
Aufbau den Vorteil besitzt, vollkommen rotationssymmetrisch zu sein und bei Wärmedehnungen sich
vollkommen rotationssymmetrisch zu verformen.
Zwischen den zusammengebauten Einheiten der Leiträder mit den Schrumpf ringen und dem Turbinengehäuse
befindet sich ein freier Raum 15, da ja die einzelnen Leiträder gegeneinander zentriert und nach
außen am Gehäuse abgestützt sind. Dieser Zwischenraum kann beispielsweise durch eine Bohrung 16 im
Ring 12 mit Dampf beheizt werden. In diesem Beispiel wird Dampf aus der Radkammer zur Beheizung
verwendet. Es kann natürlich auch in ähnlicher Weise Dampf aus irgendeiner der Stufen oder Abdampf zur
Beheizung verwendet werden. Es kann ferner unabhängig von dem Dampfstrom durch die Turbine
von außen her der Zwischenraum zwischen den Leiträdern und dem Turbinengehäuse beheizt werden, so
daß die Wärmedehnung der Leiträder mit den Schrumpfringen auch größenmäßig der Dehnung des
Läufers entsprechend beeinflußt werden kann.
Um der Möglichkeit vorzubeugen, daß durch stärkere Dehnungen der Schrumpfringe 11 gegenüber den
Abstandsringen 14 die Zentrierung Spiel bekommt, sind, wie in Fig. 2 ersichtlich, in einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung Paßfedern 21 vorgesehen, von denen wenigstens drei am Umfang der Schrumpfringe
verteilt sind. Diese Paßfedern greifen einerseits in Paßnuten am Außenumfang der Schrumpfringe ein
und sind andererseits in einer entsprechenden Nut des Ringes 13 gegenüber dem Turbinengehäuse gehalten.
Um eine einwandfreie Passung zu gewährleisten, werden die Nuten in den Schrumpf ringen nach Zusammenbau
in einer entsprechenden Vorrichtung für die ganze Turbineneinheit durchgehend gefräst. Die Paßfedern
bewirken, daß, wenn sich die Schrumpfringe und damit auch die Leiträder gegeneinander oder gegenüber
dem Turbinengehäuse in radialer Richtung dehnen, also Spiel an den Rundzentrierungen auftritt,
doch die Zentrierung gegeneinander, gegenüber dem Gehäuse und damit gegenüber dem Läufer genau erhalten
bleibt.
Es ist die Regel, daß im Betrieb die aneinandergereihten
Leiträder mit den Abstandsringen eine höhere Temperatur und damit auch eine größere
Wärmedehnung in axialer Richtung annehmen als das Turbinengehäuse. Es würde dadurch in den Befestigungsschrauben
der Verbindungen der Gehäuseteile und des Ringes 13 in Fig. 1 eine sehr große Beanspruchung
auftreten. Um eine gewisse Aufnahmefähigkeit für Dehnungen dieser Teile zu schaffen, ist
in Fig. 1 die Ausführung der Schrauben 17, mit denen der Ring 13 am Gehäuse 1 angeschraubt ist, als Dehnschraube
vorgesehen. Es sind andere Ausführungen denkbar, bei denen nicht die Befestigung dieses Ringes
durch eine Reihe von Dehnschrauben erfolgt, sondern an einer anderen Stelle der Verbindungskette
eine Reihe von Dehnschrauben dazwischengeschaltet ist. Wesentlich ist, daß mindestens an einer Stelle ein
Ausgleich von Wärmedehnungen durch eine Reihe von Dehnschrauben geschaffen ist.
In Fig. 2 ist eine andere Möglichkeit des Ausgleiches von Dehnungen in Achsrichtung dargestellt.
Die Schrauben 22, die den Ring 13 an dem Gehäuse 1 befestigen, wirken nicht direkt auf den Ring 13, sondern
unter Zwischenschaltung von Tellerfedern 23. Es wäre auch die Verwendung anderer Federn denkbar,
doch besitzen die Tellerfedern eine besonders zweckmäßige Gestalt für den vorliegenden Zweck.
Eine weitere Maßnahme, um einen Ausgleich für Wärmedehnungen zu schaffen, besteht darin, die Abstandsringe
24 (Fig. 2) federnd auszubilden. Dies ist in der gezeichneten Ausführung dadurch erreicht, daß
diese Ringe einen U-förmigen Querschnitt besitzen, bei dem die Auflage an den jeweils dazwischenliegenden
Leiträdern an den Enden der U-Schenkel erfolgt, so daß sie in Achsrichtung eine wirksame Federung
besitzen.
Die beschriebenen Maßnahmen zum Ausgleich der Längendehnungen können natürlich nicht nur einzeln,
sondern auch in beliebiger Kombination verwendet werden.
Claims (6)
1. Mehrstufige Gleichdruckturbine axialer Bauart (Kammerturbine), bei der die Leiträder in
Achsebene geteilt sind, aber das Gehäuse in Achsebene ungeteilt ist und die Leiträder in Achsrichtung
mittels vom Gehäuse einwärts hervorstehender Abschluß ringe gegeneinander und gegen das
Gehäuse gespannt und in radialer Richtung mittels Ringschultern aneinander und ihr erstes und/oder
letztes am Gehäuse zentriert sind, so daß zwischen dem Gehäuse und den Leiträdern ein freier Ringraum
verbleibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hälften jedes Leitrades in an sich bekannter
Weise durch einen Ring zusammengehalten werden, ferner daß dieser Ring auf die Leitradhälften
aufgeschrumpft ist und daß der zwischen dem Gehäuse und den Leiträdern befindliche Ringraum in
an sich bekannter Weise an eine Heizdampfquelle angeschlossen ist.
2. Gleichdruckturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Leiträdern
vorgesehene, an sich bekannte Abstandsringe (14) in den Ringschultern der Schrumpfringe
sitzen.
3. Gleichdruckturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung der
Leiträder durch mindestens drei Paßfedern (21) aufrechterhalten wird, die in am Außenumfang
angebrachten Nuten der sämtlichen Schrumpfringe und in entsprechenden Paßnuten eines Gehäuseteiles
(13) angeordnet sind.
4. Gleichdruckturbine nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungskette
der ringförmigen Gehäuseteile (2, 12, 1, 13) mindestens eine Reihe Dehnschrauben
(17) vorgesehen ist.
5. Gleichdruckturbine nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbinditngskette
der ringförmigen Gehäuseteile (2,
12, 1,13) wenigstehs einer Schraubenreihe Federn,
insbesondere die Schrauben umfassende Tellerfedern (23), zugeordnet sind.
6. Gleichdruckturbine nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsringe
(24) in Achsrichtung federnd ausgebildet sind.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 334 422, 453 281,
077, 520 624;
schweizerische Patentschrift Nr. 110 556; Buch »Konstruktionen aus dem Dampfturbinenbau«
von Loschge-Schnakig, Verlag Springer/Berlin, 1938, S. 3.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEK21771A DE1023051B (de) | 1954-04-07 | 1954-04-07 | Mehrstufige Gleichdruckturbine axialer Bauart (Kammerturbine) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEK21771A DE1023051B (de) | 1954-04-07 | 1954-04-07 | Mehrstufige Gleichdruckturbine axialer Bauart (Kammerturbine) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1023051B true DE1023051B (de) | 1958-01-23 |
Family
ID=7216277
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEK21771A Pending DE1023051B (de) | 1954-04-07 | 1954-04-07 | Mehrstufige Gleichdruckturbine axialer Bauart (Kammerturbine) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1023051B (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2008061959A2 (de) * | 2006-11-23 | 2008-05-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Thermoelastischer teilfugenverbinder |
DE102007022830A1 (de) | 2007-05-15 | 2008-11-20 | Heinig, Jürgen, Dr.-Ing. | Anordnung eines Kernstromtriebwerkes und Verfahren zum Betrieb desselben mittels gasförmiger Treibstoffe |
EP2096273A1 (de) * | 2008-02-28 | 2009-09-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Rohrförmiges Gehäuse für einen Abschnitt eines Druckgehäuses einer Turbomaschine |
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-
1954
- 1954-04-07 DE DEK21771A patent/DE1023051B/de active Pending
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