DE516252C - Steam turbine pressure stage with speed gradation - Google Patents

Description

Dampfturbinengleichdruckstufen mit Geschwindigkeitsabstufung (Curtisstufen) haben den Nachteil, daß bei größeren Werten des Geschwindigkeitsverhältnisses u[c die Schaufeln übermäßig lang werden können. Zur Vermeidung dieses Übelstandes ist vorgeschlagen worden, in der Beschauflung eine Expansion (leichte Überdruckwirkung) eintreten zu lassen, um eine Beschleunigung des Dampfes zu erhalten und die Schaufeln zu verkürzen.Equal steam turbine pressure stages with speed gradation (Curtis stages) have the disadvantage that with larger values of the speed ratio u [c, the blades can become excessively long. To avoid this inconvenience, it has been proposed to allow an expansion (slight overpressure effect) to occur in the blading in order to obtain an acceleration of the steam and to shorten the blades.

Der erste dahinzielende Vorschlag ging dahin, diese Expansion nur im ersten Laufkranz, aber nicht in den folgenden Kränzen auftreten zu lassen und sie so weit zu treiben, daß die relative Austrittsgeschwindigkeit größer als die Schallgeschwindigkeit wurde. Ist die relative Eintrittsgeschwindigkeit kleiner als die Schallgeschwindigkeit, so werden die Schaufeln um so mehr verkürzt, je größer die Expansion ist. Diese Verkürzung wird aber um so geringer, je mehr sich die relative Austrittsgeschwindigkeit der Schallgeschwindigkeit nähert. Bei Überschreitung der Schallgeschwindigkeit tritt dann wieder eine Verlängerung der Schaufeln ein (die allerdingsThe first suggestion was to have this expansion only in the first tread, however not to appear in the following wreaths, and to carry them so far that the relative Exit velocity was greater than the speed of sound. If the relative entry speed is less than the speed of sound, so the blades are shortened all the more, the greater the expansion. This shortening but becomes lower, the closer the relative exit speed of the speed of sound is approaching. If the speed of sound is exceeded, the blades are lengthened again (which, however

bei nur geringer Überschreitung der Schallgeschwindigkeit sehr klein ist). Eine solche Überschreitung hat außerdem den weiteren Nachteil, daß die Expansion überflüssig groß ist, wodurch ein zu großer Überdruck gegen den in der Radkammer herrschenden Druck und damit eine unnötig große Undichtheit erreicht wird, die den etwaigen Gewinn wieder aufheben oder sogar in einen Verlust verwandeln kann.is very small if the speed of sound is only slightly exceeded). Such Exceeding also has the further disadvantage that the expansion is superfluous, whereby too great an overpressure against the pressure prevailing in the wheel chamber and thus an unnecessarily large leak is reached, which cancel out any profit or can even turn into a loss.

Ein späterer Vorschlag ging dahin, den Dampf mit leichtem Überdruck in den ersten oder einen folgenden Laufkranz eintreten zu lassen, ohne nähere Angaben über die Verteilung der Expansion auf die einzelnen Radkränze zu machen. Nach diesem Vorschlag wird eine Verkürzung der Schaufeln dann erzielt, wenn man, abweichend vom ersten Vorschlag, mit der relativen Austrittsgeschwindigkeit unterhalb der Schallgeschwindigkeit bleibt. Durch eine beliebige Verkürzung der Schaufeln wird aber die Erreichung einer nennenswerten Verbesserung des Wirkungsgrades nicht gewährleistet. Von besonderer Wichtigkeit ist vielmehr noch eine zweckmäßige Verteilung der Expansion auf die einzelnen Schaufelkränze.A later suggestion was that the steam with a slight overpressure in the first or one to allow the following tread to enter without further details on the distribution of the expansion to make on the individual wheel rims. After this suggestion there will be a shortening of the blades then achieved if, contrary to the first suggestion, with the relative Exit velocity remains below the speed of sound. By any Shortening the blades will, however, achieve a significant improvement in the Efficiency not guaranteed. Rather, one more is of particular importance appropriate distribution of the expansion to the individual blade rings.

Gemäß der Erfindung soll diese Verteilung derart gewählt werden, daß die Zunahme der kinetischen Energie in den einzelnen Schaufelkränzen um so größer ist, je kleiner die relative Eintrittsgeschwindigkeit ist, oder mit anderen Worten, daß die Zunahme der kinetischen Energie von Kranz zu Kranz größer wird, aber nur so groß, daß die relative Austrittsgeschwindigkeit stets unterhalb der Schallgeschwindigkeit bleibt. Durch dieses planmäßige Wachsen der Zunahme wird erreicht, daß die Divergenz der Schaufeln von Kranz zu Kranz noch kleiner wird, als es ohnehin als Folge der an sich bekannten leichten Überdruckwirkung schon der Fall ist. Eine Divergenz der Schaufeln hat den Nachteil, daß dabei eine radiale arbeitslose Komponente entsteht. Diese KomponenteAccording to the invention, this distribution should be chosen such that the increase in kinetic energy in the individual blade rings, the smaller the relative Entry velocity is, or in other words, that the increase in kinetic Energy from wreath to wreath increases, but only so great that the relative exit velocity always remains below the speed of sound. Through this planned growth of the Increase is achieved that the divergence of the blades from ring to ring is even smaller is, as it is anyway as a result of the slight overpressure effect known per se Case is. A divergence of the blades has the disadvantage that a radial jobless Component is created. This component

irgendeines Kranzes wird ganz oder zum größten Teil in den darauffolgenden Kranz übergeführt; nur die radiale Komponente des letzten Kranzes geht vollständig verloren. Es ist deshalb von Wert; diese Komponente durch Verkleinerung der Divergenz zwecks sanfterer Überleitung von Kranz zu Kranz kleiner werden zu lassen, so daß sie im letzten Kranz, wo sie vollständig verloren geht, am kleinsten ist.any wreath is wholly or for the most part carried over into the following wreath; only the radial component of the last ring is completely lost. It is therefore of Value; this component by reducing the divergence for the purpose of a smoother transition of Let wreath to wreath become smaller so that they are in the last wreath where they are completely lost is the smallest.

ίο In der Zeichnung ist in Abb. ι ein Schnitt durch Düse und Beschaufelung, in Abb. 2 die zugehörige Expansionslinie beispielsweise wiedergegeben. D ist die Düse, S₁ und S₂ die umlaufenden Schaufelkränze und U die feststehende Umkehrschaufel. Bei den bekannten Stufen mit leichter Überdruckwirkung, mit zahlenmäßigen Angaben über den Expansionsverlauf verläuft die Expansion nach der ausgezogenen Kurve a (Abb. 2). Eine Expansion findet also nur im ersten Laufkranz statt, wobei die relative Ausflußgeschwindigkeit aus diesem größer als die Schallgeschwindigkeit ist. Die Begrenzungslinien verlaufen dabei nach den in Abb. 1 ausgezogenen Linien c, d und e. ίο In the drawing, Fig. ι shows a section through the nozzle and blading, in Fig. 2 the associated expansion line is shown, for example. D is the nozzle, S ₁ and S _{2 are} the rotating blade rings and U is the fixed reversing blade. In the known stages with a slight overpressure effect, with numerical information about the expansion course, the expansion runs according to the solid curve a (Fig. 2). Expansion takes place only in the first tread, the relative outflow speed from this being greater than the speed of sound. The boundary lines run according to the solid lines c, d and e in Fig. 1.

Bei der Erfindung soll jedoch die Expansion nur so weit vor sich gehen, daß die relative Ausflußgeschwindigkeit aus den Schaufelkränzen unterhalb der Schallgeschwindigkeit bleibt; ist dabei die relative Eintrittsgeschwindigkeit in die erste Lauf schaufelreihe S₁ größer oder nur wenig kleiner als die Schallgeschwindigkeit, so soll eine Expansion nur im Umkehrkranz U und im zweiten Laufkranz S₂ stattfinden, vorausgesetzt, daß dann beim Eintritt in den Umkehrkranz die relative Eintrittsgeschwindigkeit wesentlich kleiner als die Schallgeschwindigkeit ist. Die Expansionslinie ist für diesen Fall durch die gestrichelte Linie b in Abb. 2 angedeutet. Die Expansion darf dabei in diesen Kränzen nur so weit vor sich gehen, daß die relative Ausflußgeschwindigkeit kleiner als die Schallgeschwindigkeit ist.In the invention, however, the expansion should only go so far that the relative outflow velocity from the blade rings remains below the speed of sound; If the relative entry speed into the first row of blades S _{1 is} greater or only slightly less than the speed of sound, expansion should only take place in the reversing ring U and in the second _{running ring S 2} , provided that the relative entry speed is then significant when entering the reversing ring is less than the speed of sound. In this case, the expansion line is indicated by the dashed line b in FIG. 2. The expansion in these wreaths may only go so far that the relative outflow velocity is less than the speed of sound.

Dadurch wird eine Verkürzung der Schaufeln erreicht, die durch die gestrichelte Begrenzungslinie G₁, djj e_x in Abb. 1 angedeutet ist. This results in a shortening of the blades, which is indicated by the dashed boundary line G ₁ , djj e _x in FIG. 1.

Zur Erreichung des besten Wirkungsgrades ist demnach eine Kombination von mehreren Merkmalen erforderlich, und zwar:A combination of several features is therefore required to achieve the best efficiency required, namely:

1. wenn der Dampf in einem Schaufelkranz expandiert, muß er es auch in allen folgenden tun;1. If the steam expands in one blade ring, it must also expand in all of the following;

2. eine Expansion darf nur in solchen Schaufelkränzen vor sich gehen, in denen die relative Eintrittsgeschwindigkeit kleiner als die Schallgeschwindigkeit ist;2. Expansion is only allowed in such blade rings going on in which the relative entry velocity is less than the speed of sound is;

3. diese Expansion darf nur so weit getrieben werden, daß die relative Austrittsgeschwindigkeit kleiner als die Schallgeschwindigkeit bleibt;3. This expansion may only be driven so far that the relative exit velocity remains lower than the speed of sound;

4. die Zunahme der kinetischen Energie in den einzelnen Schaufelkränzen muß um so größer sein, je kleiner die relative Eintrittsgeschwindigkeit ist, oder, mit anderen Worten, muß von Kranz zu Kranz größer werden.4. The increase in the kinetic energy in the individual blade rings must be all the greater the smaller the relative entry velocity, or, in other words, must be of Wreath to wreath grow larger.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Dampfturbinendruckstufe mit Geschwindigkeitsabstufung und leichter Überdruckwirkung (höchstens 10 bis 15% Reaktion), bei der Dampf in einem und allen folgenden Schaufelkränzen expandiert, dadurch gekennzeichnet, daß in diesen Schaufelkränzen die Zunahme der kinetischen Energie um so größer ist, je kleiner die relative Eintrittsgeschwindigkeit ist, wobei diese Zunahme aber nur so groß gewählt wird, daß die relative Austrittsgeschwindigkeit unterhalb der Schallgeschwindigkeit bleibt,Steam turbine pressure stage with speed gradation and slight overpressure effect (at most 10 to 15% reaction), with steam in one and all of the following Blade rings expanded, characterized in that in these blade rings the lower the relative entry velocity, the greater the increase in kinetic energy, with this increase but it is only chosen so large that the relative exit velocity remains below the speed of sound, Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings , gebrückt in öer reishsdruckerei, bridged in öer reishsdruckerei