DE385746C

DE385746C - Entlastungsvorrichtung fuer Turbinen

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Publication number: DE385746C
Application number: DEM79446D
Authority: DE
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Publication date: 1923-11-29

Description

Es sind Entlastungsvorrichtungen an Turbinen bekannt geworden, bei denen an einer der Stirnflächen eines mit dem Läufer starr verbundenen Teiles ein Entlastungsraum angeordnet ist, der durch zwei Spalte mit den Niederdruck- und Hochdruckstufen der Turbine in Verbindung steht; der Widerstand mindestens einer dieser Spalte ändert sich bei achsialen Verschiebungen des Läufers in der Weise, daß der L ruck in der Entlastungskammer gleichfalls verändert wird und daß diese Druckänderungen den Verschiebungen des Läufers entgegenwirken.

Bei den bisher bekannt gewordenen Einrichtungen dieser Art wird die Verbindung des Entlastungsraums mit dem Hoch- und Niederdruck von zwei benachbarten Flächen begrenzt, deren eine an dem Läufer, die andere an dem Gehäuse angeordnet ist. Es ist infolgedessen notwendig, zwischen diesen beiden Flächen ein hinreichendes Spiel anzuordnen, damit der Läufer niemals an das Gehäuse anstoßen kann. Infolgedessen fehlt die Möglichkeit, diese Spalte bei noch so starken achsialen Verschiebungen des Läufers vollkommen zu schließen. Praktisch steht der Entlastungsraum ununterbrochen mit dem Hoch- und Niederdruck in leitender Verbindung, so daß der Druck p^ä in diesem Raum immer zwischen dem Hochdruck ft¹ und dem Niederdruck ft^s pendelt, ohne jemals einen dieser Grenzwerte erreichen zu kennen. Per Erfindungsgegenstand bezieht sich auf verschiedene Verbesserungen an Einrichtungen dieser Art zum Zweck, die dort aufgetretenen Mißstände zu beseitigen. Demgemäß kennzeichnet sich eine Entlastungsvorrichtung solcher Art nach der Erfindung dadurch, daß mindestens einer dieser Spalte von zwei gegenüberstehenden Flächen einerseits des Gehäuses, anderseits eines auf dem Läufer achsial verschiebbaren Schiebers gebildet wird, derart, daß bei hinreichendem Ausschlag des Läufers der Schieber stoßfrei gegen das Gehäuse zur Anlage kommt und den Spalt vollständig schließt, während der Läufer, unter dem festgehaltenen Schieber gleitend, seine Versehiebung fortsetzt.

Einige Ausführungsbeispiele dieser Anordnung sind in der Zeichnung dargestellt; es zeigen Abb. 1 eine solche Einrichtung im Längsschnitt, Abb. 2 eine etwas abgeänderte Ausführungsform, Abb. 3 eine weitere Ausführungsform, Abb. 4 eine Abänderung, Abb. 5 eine Entlastungsvorrichtung mit zwei verbundenen Drosselspalten der gezeigten Art, Abb. 6 eine weitere Abänderung.

Die Läuferwelle 35 in Abb. 1 trägt einen Entlastungskolben 36, bestehend aus drei zylindrischen Teilen 45, 46, 47 mit der gleichen Achse x, y und verschiedenen Durchmessern. Eas Ganze läuft in einem feststehenden Gehäuse 37.

Ein Entlastungsraum 38 ist zwischen den Druckmittelzulaß 39 mit dem Hochdruck p¹ und den Auslaß 40 mit dem Niederdruck ft³ eingeschaltet. Drei Drosselspalte stellen die Verbindung des Entlastungsraumes 38 einer seits mit dem Einlaß 39 und anderseits mit dem Auslaß 40 her. Ein Zwischendruck ft² zwischen p¹ und p^a herrscht in dem Raum 38.

Der Einlaßspalt wird gebildet durch einen Ringschieber 43; dieser besteht aus einem Doppelring 44, der über die zylindrischen Teile 46, 47 des Entlastungskolbens 36 geschoben ist. Dieser Doppelring ist mit dem Kolben durch Nut und Feder verbunden, die nicht dargestellt sind, und die eine Verschiebung des Ringschiebers relativ zu 3b, aber keine Verdrehung zulassen.

Der Doppelring 44 weist zwei Flächen 48, 49 senkrecht zur Achse x-y auf. Die Fläche 48

bildet einen Zulaßspalt mit der Fläche 50 des Gehäuses 37; die Fläche 49 ist durch einen Kanal 51 mit dem Auslaß unter dem Druck φ³ verbunden.

Zwei Ringe 52, 53 sind auf die Enden des Schiebers 44 aufgeschraubt und drücken gegen den Schieber zwei Dichtungsringe 54, 55 aus plastischem Stoff, z. B. Kupfer, durch welche die dauernde Dichtung zwischen dem Schieber 43 und dem Kolben 36 gesichert wird. Die beiden Ringe 52, 53 besitzen senkrecht zur Achse, x-y zwei Flächen 59 und 60, auf welche die Drücke φ¹ und φ² wirken. Der Spalt 42 entsteht in bekannter Weise durch die Zusammenwirkung zweier Zylinderflächen 56, 57 mit der Mittelachse x-y.

Die Wirkungsweise ist folgende:
Die Anordnung nimmt zunächst die Stellung gemäß Abb. 1 ein. Der Ringschieber wird im Gleichgewicht gehalten zwischen dem auf die Fläche 60 des Ringes 53 wirkenden Druck φ² und dem Druck φ¹ zwischen φ¹ und φ² in dem Spalt 48, 50 und in Wirkung auf die Fläche 48 des Schiebers einerseits und dem Druck φ¹ auf 59 und dem Druck φ³ auf 49 anderseits.

Wenn der Läufer und mit ihm der Kolben 35, 36 sich in Richtung des Pfeiles 58 verschiebt, wird der Widerstand des Spaltes 56, 57 vermindert. Infolgedessen wird das Gleichgewicht des Schiebers 43 gestört, wobei der Druck auf die Fläche 60 abnimmt. Der Ringschieber verschiebt sich also parallel der Achse x-y entgegen dem Pfeil 58, wodurch der Spalt 48, 50 gedrosselt wird. Diese Bewegung wird ermöglicht durch die Nut und Federverbindung, welche den Schieber 44 mit dem Kolben 36 verbindet. Diese Verschiebung kann fortgesetzt werden, bis die Fläche 48 des Schiebers gegen die Fläche 50 des Gehäuses anliegt und den Spalt vollständig schließt.

Desgleichen vermindert sich der Druck φ²· des Entlastungsraumes 38 und nähert sich φ³ infolge der Zusammenwirkung des Auslaßspaltes 56, 57, der sich erweitert, und des Zulaßspaltes 48, 50, welcher sich verengt. Dieser Druckabfall des Druckes φ² wirkt also den Verschiebungen des Läufers achsial in der Richtung des Pfeiles 58 entgegen.
Es ist vorausgesetzt, daß der den Entlastungsraum und den Auslaß verbindende Spalt ein solcher von infolge der Längenänderung des Spaltes veränderlichem Widerstand ist. Man kann offensichtlich diesen Widerstand ändern, indem man den Querschnitt des Spaltes verändert, beispielsweise indem man ihn zwischen zwei kegeligen Flächen 61, 62 (Abb. 2) ausbildet.

Bei der Entlastungsvorrichtung gemäß Abb. 3

trägt die Welle 35 des Läufers einen aus zwei zylindrischen Teilen 63, 64 gebildeten Kolben, der von einem feststehenden Gehäuse 68 umfaßt wird. Der Entlastungsraum 65 mit dem Druck φ² ist zwischen den Einlaß 66 mit dem Druck φ¹ und den Auslaß 67 mit dem Druck φ³ eingeschaltet. Die beiden den Entlastungsraum steuernden Drosselspalte sind in folgender Weise ausgebildet:

Der Einlaßspalt ist ein solcher mit konstantem Widerstand und wird zwischen zwei ZyHnderflächen 69, 70 mit der Achse x-y gebildet.

Der Auslaßspalt entsteht durch einen Schieber 71 auf dem Kolben 63 der Welle 35. Dieser Ringschieber umfaßt zwei Ringe 72,73, die übereinander geschraubt sind und zwischen sich einen Dichtungsring 74 aus plastischem Stoff einspannen, der auf dem Kolben 63 aufliegt.

Der Ringschieber 71 ist mit dem Kolben 63 durch Nut und Feder achsial verschiebbar, aber nicht verdrehbar verbunden. Eine Verlängerung

75 des Ringschiebers 71 steht im Eingriff mit der Stirnfläche des Kolbens 63, um die Mitnahme des Ringschiebers zu sichern, wenn der Läufer sich achsial in der Richtung des Pfeiles 76 verschiebt. Eine Feder yy drückt den Schieber 71 dauernd in der dem Pfeil 76 entgegengesetzten Richtung. Der Spalt wird gebildet zwischen der Fläche 78 des Ringschiebers und der Fläche 79 des Gehäuses.

Die Anordnung wirkt in folgender Weise: Wenn der Läufer sich in Richtung des Pfeiles

76 verschiebt, bleibt der Widerstand des Einlaßspaltes 69, 70 konstant. Da der Schieber 71 durch seine Verlängerung 75 von dem Kolben 63 mitgenommen wird, öffnet sich der Spalt 78, 79. Infolgedessen nimmt der Druck φ² in dem Entlastungsraum 65 ab und nähert sich φ³. Diese Druckänderung aber wirkt der Verschiebung des Läufers entgegen.

Wenn der Läufer sich in der entgegengesetzten Richtung verschiebt, folgt der Schieber 71 unter der Wirkung seiner Feder 77 dieser Bewegung, wodurch ein Abschluß des Auslaßspaltes 78, 79 erfolgt. Da der Widerstand des Spaltes 69, 70 konstant geblieben ist, wächst der Lruck φ³ und nähert sich φ¹. Diese Druckzunahme wirkt ebenfalls der Verschiebung des Läufers entgegen.

Wenn diese Bewegung einen genügenden Ausschlag hat, legt sich die Fläche 78 des Schiebers 71 gegen die Fläche 79 des Gehäuses und no schließt den Auslaßspalt vollkommenj während : die Welle 75 des Läufers ihre Verschiebung j trotzdem noch fortsetzen kann,
ι Bei der Anordnung gemäß Abb. 3 wurde vorausgesetzt, daß die beiden Zylinderflächen 69 und 70 so angeordnet sind, daß sie einen Spalt von konstantem Widerstand bilden. Man kann ; auch wie bei Abb. 4 diese beiden Flächen so an-I ordnen, daß sie einen Spalt bilden, dessen Wider- • stand wächst oder abnimmt, je nachdem der Läufer sich in der Richtung des Pfeiles 76 oder umgekehrt verschiebt.

Von den beiden eben beschriebenen Entlastungsvorrichtungen gemäß Abb. ι und 3 kennzeichnet sich die eine durch ihren Schieber 43, die andere durch ihren Schieber 71. Man kann diese beiden Einrichtungen an einem gemeinsamen Entlastungsraum (Abb. 5) zusammen wirken lassen, wobei der Einlaßspalt dieses Raumes den Ringschieber 43 und seinen Zubehör, der Auslaßspalt den Ringschieber 71 und seinen Zubehör umfaßt.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung bietet gegenüber den Einzeleinrichtungen keine wesentlichen Unterschiede.

Wenn man schließlich eine Entlastung bezüglich der Schübe in beiden Richtungen herbeiführen will, kann man aus den Einrichtungen gemäß Abb. 5 eine Zwillingsanordnung gemäß Abb. 6 schaffen, wobei die beiden Anordnungen symmetrisch beiderseits einer Ebene z-z angeordnet sind.

Diese Einrichtung wirkt in folgender Weise: Wenn der Läufer sich in Richtung des Pfeiles 80 verschiebt, nimmt der Druck p² der linken Entlastungskammer 65 ab und nähert sich p^s, weil der Auslaßspalt 78, 79 sich öffnet und der Zulaßspalt 48, 50 sich schließt. Dagegen erhöht sich der Druck p² der rechten Entlastungskammer 65 und nähert sich p¹, indem der rechte Auslaßspalt 78, 79 sich schließt und der rechte Einlaßspalt 48, 50 sich öffnet.

Die Wirkung der rechten und linken Entlastungsräume 65 wirken also zusammen und einer Verschiebung des Läufers in Richtung des Pfeiles 80 entgegen. Eine entsprechende Wirkung findet bei einer Verschiebung in der entgegengesetzten Richtung statt.

Claims

Patent-Ansprüche:

I. Entlastungsvorrichtung an Turbinen mit einem an einem Teil des Läufers ausgebildeten Entlastungsraum, der in Verbindung mit den Hoch- und Niederdruckräumen durch zwei Spalte steht, in deren mindestens einem der Spaltwiderstand bei achsialen Ver-Schiebungen des Läufers so verändert wird, daß der Druck in dem Entlastungsraum sich gleichfalls ändert und daß diese Druckänderungen den Verschiebungen des Läufers entgegenwirken, derart gekennzeichnet, daß mindestens einer dieser Spalte von zwei gegenüberstehenden Flächen einerseits des Gehäuses, anderseits eines auf dem Läufer achsial verschiebbaren Schiebers gebildet wird, derart, daß bei hinreichendem Ausschlag des Läufers der Schieber gegen das Gehäuse zur Anlage kommt und den Spalt vollständig schließt, während der Läufer, unter dem festgehaltenen Schieber gleitend, seine Verschiebung fortsetzt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, derart gekennzeichnet, daß der auf dem Entlastungskolben (36) verschiebbare Ringschieber (43), zwischen den Druckmittelzulaß (39) und den Entlastungsraum (38) geschaltet, die Spaltdrosselung selbsttätig dadurch regelt, daß er sich einerseits unter dem Druck (p²) des Entlastungsraumes (38) und dem Druck (^¹) auf die mit dem Gehäuse (37) den Drosselspalt bildende Fläche (48) des Schiebers (43), anderseits unter dem Einlaßdruck (p¹) und einem Druck (z. B. dem Auslaßdruck p³) verschiebt, der stets geringer ist als der Druck (φ^Ά) in dem Entlastungsraum (38, Abb. 1).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringschieber aus einem auf zwei Zylindern (46, 47) von verschiedenem Durchmesser des Entlastungskolbens (36) gleitenden Doppelring (44) besteht, auf dessen Enden Ringe (52, 53) unter Einschaltung von Dichtungsmitteln (Ringe 54, 55) so aufgeschraubt sind, daß sie zwischen dem Doppeking (44) und der Stirnfläche des größeren Kolbenteils (47) eine Kammer abgrenzen, die mit der Niederdruckseite in Verbindung (51) steht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, gekennzeichnet durch einen zwischen den Entlastungsraum (65) und den Druckmittelauslaß (67) geschalteten Ringschieber (71, Abb. 3) mit einer mit dem Gehäuse (68) einen Drosselspalt bildenden Fläche (78), der, von dem Läufer beim Umlauf mitgenommen, auf ihm so verschiebbar ist, daß er den Drosselspalt (78, 79) erweitert oder verengt, je nachdem sich der Läufer unter dem Druck (p²) des Entlastungsraumes (65) oder in umgekehrter Richtung achsial verschiebt (Abb. 3).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringschieber (71) aus zwei ineinander geschraubten Ringen (72, 73) besteht, die einen Dichtungsring (74) zwischen sich fassen, und von einer Feder (77) im Eingriff mit dem Entlastungskolben (63) des Läufers gehalten wird, auf dem der Schieber (71) gleitet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Zusammenwirkung an entgegengesetzten Seiten eines von dem Läufer mitgenommenen Teiles von Entlastungsräumen mit mit Schiebern versehenen Spalten, derart, daß ihre Druckwirkungen gemeinsam der achsialen Verschiebung des Läufers entgegenwirken (Abb. 6).

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.