DE541846C

DE541846C - Beschaufelung fuer radial beaufschlagte Turbinen

Info

Publication number: DE541846C
Application number: DEA56728D
Authority: DE
Inventors: Alf Lysholm
Original assignee: LJUNGSTROEMS ANGTURBIN AB
Current assignee: LJUNGSTROEMS ANGTURBIN AB
Priority date: 1928-10-30
Filing date: 1929-02-06
Publication date: 1932-01-22

Description

AUSGEGEBEN AM 22. JANUAR 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Jift 541846 KLASSE 14 c GRUPPE

Aktiebolaget Ljungströms Angturbin in Stockholm *) Beschaufelung für radial beaufschlagte Turbinen Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. Februar 1929 ab

Die Erfindung betrifft eine Beschaufelung für radial beaufschlagte Turbinen. Bei diesen hat man bisher Turbinen geringerer Leistung, nämlich bis etwa 750 kW, derartig gebaut, daß der Dampfstrom einflutig verläuft. Die Größenordnung dieser Turbinen läßt sich etwa so bestimmen, daß der Auslaßquerschnitt am äußersten radial beaufschlagten Schaufelkranz dieser

Turbinen kleiner ist als der Wert 0,4 · I- 1 ,

wobei η die Drehzahl der Turbine bedeutet.

Bei radial beaufschlagten Turbinen größerer Leistung und einem Auslaßquerschnitt, der den vorgenannten Wert überschreitet, wurde durchweg die äußere Beschaufelung mehrflutig ausgestaltet, wobei der Dampfstrom in einer Reihe bis zu sechs Dampf strömen unterteilt wurde. Man ging bei dieser Bauart von dem Bestreben aus, den Durchmesser der Turbine möglichst gering zu halten, mußte dabei aber notwendigerweise auf große Schaufellängen kommen, die nur durch mehrflutige Bauart bewältigt werden konnten.
Diese Entwicklung der radial beaufschlagten Turbinen hoher Leistung hat insofern zu ungünstigen Bauarten geführt, als die mehrflutige Turbine eine außerordentlich hohe Schaufelzahl und überdies noch innerhalb des Schaufelsystems Reibungs-, Wirbelungs- und Strömungs-Verluste bedingte.

Diese Mängel der bisherigen Entwicklung werden durch die vorliegende Erfindung beseitigt, welche darin besteht, bei radial beaufschlagten Turbinen, deren Auslaßquerschnitt am äußersten radial beaufschlagten Schaufel-

kranz größer ist als 0,4 · I j , die Beschaufelung bis zum äußersten Radialschaufelkranz einflutig auszubilden und hierbei die Schaufeln der letzten Schaufelkränze hinsichtlich Breite und Länge schneller fortschreitend wachsen zu lassen als Länge und Breite der inneren Schaufelkränze.

Durch die Erfindung erreicht man einerseits eine gute Dampfführung und gute Entspannungsverhältnisse, anderseits aber eine erhebliche Herabsetzung der Schaufelzahl der Turbine und eine Verbesserung ihres Wirkungsgrades.

Im Vergleich mit einer für dieselbe Leistung berechneten Doppelumlaufturbine der früheren Bauart mit axial beaufschlagter Niederdruckbeschaufelung wird durch die Erfindung erreicht, daß die Schaufelzahl der Turbine auf etwa ein Drittel herabgesetzt wird, wobei diese gewonnene bedeutende Vereinfachung keinesfalls auf Kosten des Wirkungsgrades der Turbine erfolgt; dieser wird vielmehr noch gesteigert. Die Verwendung breiter Schaufeln ist für den Wirkungsgrad insofern günstig, als die breiten Schaufeln geringere Reibung haben als die schmalen Schaufeln. Die Erfindung kann aber auch bei solchen Turbinen, besonders für große Leistungen, Verwendung 'finden, die außer der radial beaufschlagten Beschaufelung

*.' Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

AIf Lysholm in Stockholm.

Claims

auch eine axial beaufschlagte Beschaufelung aufweisen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
S Es zeigt

Abb. ι einen axialen Schnitt durch eine Turbine gemäß der Erfindung,

Abb. 2 eine Abänderung der Ausführungsform gemäß Abb. i,

ίο Abb. 3 einen Schnitt nach der Linie A-A in Abb. 2,

Abb. 4 eine Draufsicht der Ausführungsform nach Abb. 3,

Abb. 5 ein Geschwindigkeitsschaubild.

In Abb. ι ist 1 die Mittellinie der Turbinenwelle, während 2 und 3 zwei in entgegengesetzten Richtungen umlaufende Turbinenwellen bezeichnen. Der Dampf gelangt zur Turbine durch den Kanal 4 in der Richtung des Pfeiles 5 und

ao strömt unter Abgabe von Energie von dem mittleren Raum 6 durch den ersten Schaufelring 7 und dann durch sämtliche Schaufehinge in radialer Richtung bis an den Auslaß 8, der nach außen vom Turbinengehäuse 9 begrenzt

as wird. Die Schaufeln 10 des äußersten Schaufelringes sind in radialer Richtung erheblich breiter als die inneren Schaufelringe. Die Breite, d. h. die radiale Ausstreckung der Schaufeln, ist entsprechend der zulässigen Baustoffbeanspruchung zu wählen.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 2 strömt der Dampf durch die Schaufelung von den Schaufeln 7 nach den Schaufehl 10. Die Schaufeln 10 haben hier eine radiale Ausdehnung δ, die bedeutend größer ist als die Breite desjenigen Ringverbandes, in dem sie befestigt sind. Der Dampf kann somit, nachdem er den Ringverband 18 passiert hat, nach dem Raum oder Auslaß 8 durch einen Kanal-in axialer Richtung entweichen, wie dies durch den Pfeil 19 angedeutet ist. Auch in diesem Falle sind die Schaufehl 10 breiter als die Schaufehl 13 des benachbarten innenliegenden Schaufelringes, und diese Schaufeln 13 sind ihrerseits breiter als die innerhalb derselben gelegenen Schaufehl 14.

Sämtliche Schaufeln 10,13 und 14 sind erheblich breiter als die der Turbinenwelle näher gelegenen Schaufehl, beispielsweise die Schaufehl 12.

Der äußerste Schaufelkranz erfüllt auch mit Bezug auf den Auslaßquerschnitt die zu Abb. 1 beschriebene Bedingung; um den hierfür erforderlichen großen Auslaßquerschnitt unter Beibehaltung von Schaufelringen mit in axialer Richtung geringer Ausdehnung zu erhalten, ist für den Abdampf eine Möglichkeit vorgesehen worden, von dem letzten Schaufehing aus in axialer Richtung zu entweichen, wie oben bereits beschrieben und in Abb. 3 gezeigt ist.

In Abb. 4 ist wieder der Ringverband 18 veranschaulicht, der zwei Schaufehl 10 trägt. An derjenigen Stelle in der Nähe der konkaven pläche der Schaufeln, wo der Dampf vorzugsweise auch in axialer Richtung strömt,wie z.B. gemäß Abb. 2, sind kleine, radial gestellte Schaufeln 20 vorgesehen, welche zur Ablenkung des Dampfes in gewünschter Richtung beitragen. Hierdurch wird auch der Vorteil erreicht, daß die radiale Einlaßgeschwindigkeit nach dem in radialer Richtung äußerst liegenden Schaufehing größer ist als die radiale Auslaßgeschwindigkeit von demselben Schaufelring. Dieses Verhältnis wird in Abb. 5 schematisch veranschaulicht, welche die Schaufehl des äußersten Schaufelkranzes und des dem äußersten Kranze benachbarten Schaufelkranzes zeigt. Die beiden Schaufelringe liegen in der Wirklichkeit so, daß nur ein geringer Spalt zwischen ihnen vorhanden ist, wobei diese Schaufelringe in entgegengesetzten Richtungen umlaufen.

C₁ und C₂ in Abb. 6 sind die betreffenden relativen Auslaßgeschwindigkeiten des Dampfes im Verhältnis zur Schaufel. U₁ und U₂ sind die betreffenden Umfangsgeschwindigkeiten der Schaufehringe im Verhältnis zu dem nächstfolgenden Schaufelring oder Dampfauslaß, W₁ und w_s sind relative Einlaßgeschwindigkeiten zu der nächsten Schaufel oder zum Dampfauslaß. W₁ ist annähernd radial gerichtet, und seine Projektion auf dem Halbmesser ist mit W₁ bezeichnet. Die Projektion von W₂ auf dem Halbmesser ist mit W₃ bezeichnet. W₁ soll größer sein als W₂.

Mit ■ Schaufelungen nach der vorliegenden Erfindung können ohne Verwendung einer besonderen axial beaufschlagten Beschaufelung größere Turbinen billiger gebaut werden, als dies bisher möglich war. Diese Grenze ist von 3000 kW Normallast auf 10 000 kW Normallast oder von 4200 kW maximaler gleichbleibender Last auf 14 000 kW maximale gleichbleibende Last gestiegen.

TANSFRU CU :

Beschaufelung für radial beaufschlagteTurbinen, deren Auslaßquerschnitt am äußersten radial beaufschlagten Schaufelkranz größer als 0,4· ( ³°⁰⁰ 1 ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die Beschaufelung bis zum äußersten Schaufelkranz einflutig ausgebildet ist und die Schaufeln der letzten Schäufelkränze hinsichtlich Breite und Länge schneller fortschreitend anwachsen als die Schaufehl der inneren Schaufelkränze. ¹ ¹^

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen