DE663207C - Turbine, insbesondere fuer Schiffsanlagen, mit UEberbrueckung von Stufen - Google Patents

Turbine, insbesondere fuer Schiffsanlagen, mit UEberbrueckung von Stufen

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DE663207C
DE663207C DEJ55474D DEJ0055474D DE663207C DE 663207 C DE663207 C DE 663207C DE J55474 D DEJ55474 D DE J55474D DE J0055474 D DEJ0055474 D DE J0055474D DE 663207 C DE663207 C DE 663207C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/02Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
    • F01D1/023Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines the working-fluid being divided into several separate flows ; several separate fluid flows being united in a single flow; the machine or engine having provision for two or more different possible fluid flow paths

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Turbine, insbesondere für Schiffsanlagen, mit Überbrückung von Stufen Turbinenanlagen, insbesondere für Schiffe, die mit stark überhitztem Hochdruckdampf betrieben werden, erfordern zwecks Beherrschung der Wärmedehnungen und aus Festigkeitsgründen eine Verteilung des Gefälles auf mehrere, in der Regel drei Gehäuse. Wenn auch die Ausbildung mehrerer kleiner Einzelturbinen erhebliche Vorteile bietet, so ist doch eine Erschwerung, besonders hinsichtlich der Anordnung der Rohrleitungen und des dadurch größeren Raumbedarfs vorhanden. Besonders unangenehm werden diese Verhältnisse, wenn es bei Sonderanlagen, die in der Regel nur mit einem Bruchteil der Hauptmaschinenleistung betrieben werden, nötig wird, eine weitere Einzelturbine anzuordnen, um auch bei geringerer Leistung der Gesamtlage eine genügende Wirtschaftlichkeit zu erreichen. Es müssen dann z. B. vier Einzelturbinen mit den dazugehörigen Rohrleitungen untergebracht werden, wodurch der Raumbedarf noch weiter erhöht wird. Es treten bei dieser Anordnung außerdem zwei weitere Nachteile auf. Die Hochdruckturbine erhält bei voller Maschinenleistung den Dampf unter Umgehung der Marschturbine unmittelbar vom Kessel mit beispielsweise 6o Atm. und 4S0° C. Bei Marschleistung wird der Dampf vom Kessel aus zunächst der Marschturbine zugeführt, in der er sich erheblich ausdehnt und dabei seine Temperatur erniedrigt. Beim Eintritt in die dann im mittleren Entspannungsbereich liegende Hochdruckturbine wird er beispielsweise bei einem Druck von 8 Atm. nur noch eine Temperatur von 250° C haben. Das Gehäuse, insbesondere der Hochdruckturbine, wird also bei den beiden Betriebszuständen verschiedene Wärmespannungen und Dehnungen aufweisen, die bei den geringen Spalten in den Turbinen störend werden können.
  • Weiterhin ist es bei der Anordnung einer besonderen Einzelturbine für den Betrieb mit geringerer Leistung nötig, bei Übergang zu voller Leistung die vorgeschaltete Einzelturbine abzuschalten, und zwar nicht nur im Dampfweg, sondern auch in der mechanischen Verbindung mit der Gesamtlage. Andernfalls würde entweder die vorgeschaltete Einzelturbine bei voller Leistung auf zu hohe Drehzahl kommen, oder sie müßte, um diese zu vermeiden, mit vielen Stufen unnötig groß und schwer gebaut werden. Das obenerwähnte Abschalten der vorgeschalteten Einzelturbine von der mechanischen Verbindung mit der Gesamtanlage ist nun wiederum recht schwierig, ebenso das Zuschalten bei Herabminderung der Leistung der Maschinenanlage von voller auf geringe Leistung. Es wird ein wenn auch kurzzeitiger Stillstand der Gesamtanlage zwecks Aus- oder Einrücken der vorgeschalteten Einzelturbine nötig sein. Dieser Stillstand ist nicht zulässig, da dadurch der Wert der ganzen Anlage stark herabgesetzt würde. Um dies zu vermeiden, sind bereits Einrichtungen vorgesehen worden, um das Ein- und Ausschalten während des Betriebes möglich zu machen. Indessen sind diese Einrichtungen verwickelt, teuer und erfordern zum Teil viel Raum und Gewicht. Durch die Turbinenbauart gemäß der Erfindung sollen die geschilderten Nachteile überwunden werden, und zwar in einfacher, dabei betriebssicherer und gewichtsparender Weise. Die Erfindung besteht darin, daß die Leitvorrichtungen der hinter der ersten, bei allen t'ef triebszuständen beaufschlagten Stufe liegetl den Stufen in einem besonderen Bauteil arige' ordnet sind, der gleichzeitig einen Umfüh= rungskanal für den Dampf bei Überbrückung der mittleren Stufen aufnimmt.
  • An Hand der Zeichnung soll der Gegenstand der Erfindung näher erläutert werden. Dargestellt ist das Turbinengehäuse des ersten Entspannungsbereiches, aus dem in der weiter unter geschilderten Weise der Dampf in das zweite und dann das dritte Gehäuse einer z. B. über ein Getriebe auf die Propellerwelle eines Schiffes arbeitenden Turbinenanläge gelangt.
  • Die Turbine besteht aus dem Gehäuse 1, dem die Leitscheiben 3, 3', 3"ä 3... tragenden und den Umführungskänal d. aufnehmenden Bauteil 2, dem Düsenkasten ä, der Welle 6 und den Stufen der Turbine 7, 8, 8`, 8", 8", 8"", 9, 9' und dem Umschaltventil 1o. Der Bauteil 2 ist nur mit dem Ringansatz 11 in einer Ringnut 12 des Gehäuses 1 gelagert.
  • Bei bekannten Turbinen, bei denen eine Überbrückung einer Stufengruppe möglich ist, ist ein besonderer Umführungskanal außen amTurbinengehäuse vorgesehen. Ebenso ist es bei derartigen Turbinen bekannt, die Zwischenböden der überbrückten Stufe nicht in der äußeren Gehäusewandung zu führen, sondern in einem besonderen Bauteil, der jedoch starr mit der Gehäusewandung verbunden ist.. Demgegenüber kann der Bauteil 2, der selbständiges Glied der Maschine ist, völlig freisämtlichen Wärmedehnungen folgen. Es können weder durch den sonst außen liegenden Dampfumführungskanal noch durch die verschiedenen Temperaturen der Turbine bei verschiedenen Betriebszuständen Spannungen zwischen diesem Bauteil und dem Gehäuse auftreten. Ebenso sind einseitige Wärmedehnungen im Turbinengehäuse, die bei der bekannten Bauart durch einseitige Anordnung des Umführungskanals außen am Gehäuse entstehen, vermieden.
  • Weiterhin sind Turbinenbauarten bekannt, bei denen die Leitscheiben in einem besonderen inneren Gehäuseteil untergebracht sind. Abgesehen von dem Fehlen der Anordnung eines Umführungskanals bei diesen Anlagen ist dieser innere Gehäuseteil an zwei Stellen im äußeren Gehäuse festgelegt. Durch Wärmedehnungen hervorgerufene Spannungen sollen dabei durch eine in axialer Richtung biegsame Scheibe aufgenommen werden.
  • Mit Sicherheit wird allen hinsichtlich Vermeidung des Entstehens von Spannungen und Sicherheit der Bauart zustellenden Anforderungen durch die der Erfindung entsprechende Lagerung Rechnung getragen; wobei neben der Lagerung in einer Ringnut eine weitere längs bewegliche Lagerung 13 vorgesehen .v rden kann: Sie wird dann zweckmäßig nahe cjem Eintrittsende, d. h: nahe den ersten überhrÜckten Stufen 8, 8' und damit an der- Stelle der größten Erwärmung des Teils :2 angeordnet, während die Lagerung in der Ringnut 12 nahe den letzten Stufen der Turbine, d. h. nahe dem kältesten Teil der Turbine angebracht ist.
  • Die längs verschiebliche Lagerung 13, die zweckmäßig in der Teilfuge erfolgt, kann z. B. durch eine Feder gegen Verdrehung gesichert sein.
  • Die Umschaltung von einer niedrigeren auf eine hohe Fahrtstufe oder umgekehrt erfolgt durch Einstellen eines Ventils oder Schiebers in der Wandung des Umführungskanals q. des inneren Bauteils. Es ist zwar bekannt; in dem außen am äußeren Gehäuse einer Turbine der schon erwähnten Bauart liegenden Umführungskänal rin Ventil anzuordnen. Diese Bauart ist aber in keiner Weise mit der hier vorgeschlagenen Anordnung des Ventils in dem nunmehr innen, im inneren Gehäuse ohne Verbindung mit dem äußeren Gehäuse liegenden Umführungskanal zu vergleichen. Der Einbau des Ventils wird so vorgenommen, daß die durch Wärmedehnung auftretende Längenänderung des Bauteils 2 keine Wirkung auf die Lage des Ventils ausübt. Diese Anordnung bietet wiederum unter völliger Freihaltung von Spannung durch Wärmedehnungen die Möglichkeit, einen besonders einfachen Aufbau der Gesamtturbine einschließlich ihrer Regeleinrichtungen vorzunehmen und diese so zu schalten, daß der Übergang , von einer Fahrtstufe auf die andere durch die Einstellung nur des Hauptumsteuerventils möglich wird.
  • Diese einfache Schaltmöglichkeit ist besonders wesentlich im Hinblick auf die eingangs gemachten Ausführungen über die Betriebserfordernisse.
  • Das Ventil ro, das durch die durch Wärmedehnungen erfolgenden Längenänderungen des Bauteils 2 in seiner Lage nicht verändert werden soll, besteht beispielsweise aus dein Ventilkörper 16, der den Ventilsitz 17 enthält, und dem Ventilteller 18. Der Dichtungsdruck wird dabei von der mit Fenstern versehenen Einsatzbüchse selbst aufgenommen und somit vom Bauteil e ferngehalten. Der Ventilkörper 16 ist bei rg im Gehäuse 1 festgeführt, während die Abdichtung im Bauteil 2 mit dem nötigen Spiel durch Kolbenringe 2o erfolgt.
  • Die Wirkungsweise der Turbine ist folgende: Bei geringer Leistung, d. h. auch geringer Drehzahl der Turbinenanlage, wird der vom Kessel kommende Frischdampf dem Düsenkasten 5 zugeleitet und beaufschlagt zunächst die erste Stufe 7 der Turbine. Das Ventil io ist, wie gezeichnet, geschlossen, der Dampf muß also den Weg durch die Stufen B. 8', 8", 8"' und 8"" nehmen, um dann weiterhin durch die Stufen 9, 9' in den Abdampfbogen 14 und von diesem aus über die nicht gezeichneten weiteren z. B. zwei Einzelturbinen in den Kondensator zu gelangen. Bei-voller Leistung tritt der Frischdampf wiederum durch den Düsenkasten 5 in die Turbine ein und beaufschlagt wie bei Teillast die erste Stufe 7. Das Ventil io ist jetzt jedoch geöffnet, wie punktiert dargestellt, und gibt den Weg durch die Öffnung 15 in den Umführungskanal q. und von dort unter Umgehung der Stufen 8 bis 8"" in die Stufen 9, 9' frei. Während im zuerst geschilderten Betriebsfall jede Stufe infolge der geringen Umfangsgeschwindigl:eit nur ein geringes Gefälle verarbeiten kann, muß die Stufenzahl bei voller Fahrt (zweiter Betriebsfall) verringert werden, um eine günstige Gefälleverteilung für jeden Fall bei nunmehr wesentlich höherer Umfangsgeschwindigkeit zu erhalten, was in besonders guter Weise bei Anwendung der vorliegenden Erfindung möglich ist.
  • Durch die geschilderte, der Erfindung eigene Bauart wird erreicht, daß ein einfacher und bequem herzustellender Bauteil, der leicht und sicher in das Turbinengehäuse eingebaut werden kann, an die Stelle einer sonst nötigen umständlichen Gußausführung tritt. Durch die Lagerung an nur einer Stelle, die etwa im kältesten Teil der Turbine erfolgt, und die gegebenenfalls anzuordnende längs verschiebliche Führung an der. Stelle der größten Erwärmung des eingesetzten Teils ist eine völlige Sicherheit gegen dasAuftreten von Spannungen durch Wärmedehnung geschaffen. Ebenso werden die Wärmedehnungen sowohl des Gehäuses wie des eingehängten Bauteils 2 bei beiden Betriebszuständen annähernd gleich sein, da die Eintrittstemperatur des Dampfes vor der ersten Stufe und die Temperatur am Eintritt in die Marschstufen oder im Umführungskanal praktisch gleich sind. Durch die besondere Art des Einbaues des Ventils io wird dieses von Spannungen frei gehalten.
  • Der Aufbau des Gesamtturbinensatzes ist klar und übersichtlich und die Zahl der Rohrleitungen weitgehend beschränkt.
  • Aus der Abbildung ist zu ersehen, daß die Umschaltung von einer Schaltung auf die andere jederzeit ohne vorherigen Stillstand der Turbine während der Fahrt durch einfache Einstellung des Ventils io erfolgen kann, die zweckmäßig in unmittelbarer Abhängigkeit von der Einstellung des Hauptumsteuerventils .erfolgt.
  • Durch die besondere Art des Einbaues des Ventils io wird dieses von Spannungen frei gehalten.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Turbine, insbesondere für Schiffsanlagen, in der eine Anzahl hinter der ersten und vor der letzten Stufe oder den letzten Stufen liegender Stufen überbrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Schaffung günstiger Wärmedehnungsverhältnisse die Leitvorrichtungen der hinter der ersten, bei allen Betriebszuständen beaufschlagten Stufe liegenden Stufen in einem besonderen Bauteil (2) angeordnet sind, der gleichzeitig einen Umführungskanal (q.) für den Dampf bei Überbrükkung der mittleren Stufen aufnimmt.
  2. 2. Turbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil (2) nur in einer Ringnut im äußeren Gehäuse gelagert ist.
  3. 3. Turbine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil (2) außer der Lagerung in einer Ringnut am einen Ende in axialer Richtung nahe an seinem anderen Ende längs beweglich z. B. in der Teilfuge gelagert ist. q..
  4. Turbine nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung von einer niedrigen auf eine hohe Fahrtstufe oder umgekehrt durch Einstellung eines Ventils oder Schiebers in dem Umführ ungskanal (q.) erfolgt, so daß ohne Stillstand der Maschine von der Schaltung für geringe Leistung auf die für große Leistung oder umgekehrt übergegangen werden kann.
  5. 5. Turbine nach Anspruch i bis .4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Umschaltventils (io) in unmittelbarer, z. B. mechanischer Abhängigkeit von der Einstellung des Hauptumsteuerventils erfolgt.
  6. 6. Turbine nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbau des Umschaltventils (io) derart erfolgt, daß die durch Wärmedehnung auftretenden Längenänderungen des besonderen Bauteils (2) die Lage des Ventils nicht ver- i ändern.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE852783C (de) * 1946-06-22 1952-11-17 Sulzer Ag Turbinenanlage mit mindestens zwei hintereinandergeschalteten Turbinen
EP0326709A1 (de) * 1988-02-01 1989-08-09 Asea Brown Boveri Ag Dampfturbine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE852783C (de) * 1946-06-22 1952-11-17 Sulzer Ag Turbinenanlage mit mindestens zwei hintereinandergeschalteten Turbinen
EP0326709A1 (de) * 1988-02-01 1989-08-09 Asea Brown Boveri Ag Dampfturbine
CH675146A5 (de) * 1988-02-01 1990-08-31 Asea Brown Boveri
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