EP3296506A1 - Assembly for feed of an additional mass flow into a main mass flow - Google Patents

Assembly for feed of an additional mass flow into a main mass flow Download PDF

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EP3296506A1
EP3296506A1 EP16189690.7A EP16189690A EP3296506A1 EP 3296506 A1 EP3296506 A1 EP 3296506A1 EP 16189690 A EP16189690 A EP 16189690A EP 3296506 A1 EP3296506 A1 EP 3296506A1
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EP
European Patent Office
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wall
bore
mass flow
arrangement
groove
Prior art date
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Withdrawn
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EP16189690.7A
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Inventor
Stephan De Roo
Edwin Gobrecht
Simon Hecker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Priority to CN201780058021.0A priority patent/CN109790752B/en
Priority to PCT/EP2017/073408 priority patent/WO2018054811A1/en
Publication of EP3296506A1 publication Critical patent/EP3296506A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/105—Final actuators by passing part of the fluid
    • 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
    • F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/02—Non-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
    • F01D1/023—Non-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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/048—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector for radial admission
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/606—Bypassing the fluid

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for supplying an additional mass flow into a main mass flow with a rotatably mounted about a rotation axis rotor on which turbine blades are arranged in the circumferential direction, wherein a plurality of rotationally successively formed blade rows are arranged, further comprising a housing arranged around the rotor.
  • a steam power plant usually comprises at least one steam generator and a steam turbine, which is supplied with a live steam from the steam generator.
  • the steam from the steam generator in this case flows via a live steam line into a live steam inlet opening of the steam turbine.
  • a control valve and a control valve is arranged in the main steam line.
  • the control valve regulates the steam mass flow in the steam line.
  • the quick-closing valve closes the steam supply to the steam turbine abruptly, which would be necessary, for example, in an accident.
  • the piping of the steam lines of the additional mass flow is designed so unfavorable that disturbances in this upstream piping system propagate downstream and thereby leads the additional injection of steam into the steam turbine to a propagation of the disturbance.
  • the object of the invention is to provide an arrangement with which a better mixing of the additional mass flow with the main mass flow is possible.
  • This object is achieved by an arrangement for supplying an additional mass flow into a main mass flow, with a rotatably mounted about a rotation axis rotor on which are arranged in the circumferential direction turbine blades, wherein a plurality of rotationally successively formed blade rows are arranged, further with a to the rotor arranged housing, wherein between two rows of blades a groove in the housing is arranged, wherein the groove is fluidly connected to a supply line, wherein the supply line and the rotation axis are formed by an angle a to each other, wherein: ⁇ ⁇ 90 °.
  • the groove has an outer groove wall which is inclined to the rotation axis and lies downstream of the flow direction, wherein the groove has an inner groove wall which is inclined to the rotation axis and which lies upstream of the flow direction, the blade of a row of blades arranged in front of the inner groove wall Blade length L, wherein the outer groove wall has the length H, wherein the inner groove wall has the length Z, wherein: 0, 3 * L ⁇ H ⁇ 1.5 * L.
  • the feed line constitutes a bore with the diameter D, the distance between the outer wall and the inner wall being B, where: D ⁇ B ⁇ 2 * D.
  • the outer wall and the bore are arranged at an angle ⁇ to one another, where -60 ° ⁇ ⁇ 60 °.
  • an edge with the length Y is formed between the outer wall and the bore.
  • the edge is formed perpendicular to the bore axis of the bore.
  • the edge is inclined to the perpendicular of the bore axis of the bore by ⁇ 60 °.
  • the inner wall and the bore are arranged at an angle ⁇ to each other, where: -90 ° ⁇ ⁇ 90 °.
  • the outer wall has a distance E to the downstream row of blades, where 0 ⁇ E ⁇ 0.5 * L.
  • the inner wall has a distance F to the upstream blade row, where 0 ⁇ F ⁇ 0.5 * L.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the arrangement 1 for supplying an additional mass flow into a main mass flow.
  • the assembly 1 further comprises a rotor (not shown) rotatably mounted about a rotation axis (not shown), on which turbine blades are circumferentially arranged.
  • FIG. 1 shows a flow direction 2 of a main mass flow. Downstream of the flow direction 2, a blade 3 is shown symbolically. Upstream of the flow direction 2, a further blade 4 is shown symbolically. These blades 3 and 4 may be blades of the vanes and are arranged in a circumferential direction of the rotor on the surface, with a plurality of rows of blades formed in the rotational axis direction 5 in succession.
  • the arrangement 1 is used to mix an additional mass flow 6 with a main mass flow 7.
  • the assembly 1 is formed as a bore 8 in a housing of a steam turbine (not shown).
  • the bore 8 opens into a groove 9 arranged in the housing.
  • the groove 9 comprises an outer wall 10 which downstream of the flow direction 2, the groove 9 limited. Furthermore, the groove 9 has an inner wall 11, which is arranged upstream of the flow direction 2 and the groove 9 limited in the upstream direction. To the bore 8 toward the groove 9 defines an edge 12.
  • Through the bore 8 flows an additional mass flow 6 and mixes with the main mass flow 7.
  • the bore 8 is formed along a bore 12 and aligned at an angle ⁇ to the flow direction 2 and main mass flow 7 ,
  • the value ⁇ can have values between 0 ° and 90 °.
  • the length L is the channel height of the adjacent guide or bucket.
  • the inner wall 11 has a length Z.
  • the outer wall 10 has a length H. It is 0.3 * L ⁇ H ⁇ 1.5 * L.
  • the bore 8 has the diameter D.
  • the distance between the outer wall 10 and the inner wall 11 is B. D ⁇ B ⁇ 2 * D.
  • the outer wall 10 and the bore 8 are arranged at an angle ⁇ to each other. It applies -60 ° ⁇ ⁇ 60 °.
  • this relationship is shown schematically by the enlargement of the circle (top left in Figure 1).
  • the edge 12 has the length Y.
  • the edge 12 is aligned perpendicular to the bore 13 of the bore 8.
  • the edge 12 may also be formed inclined.
  • the reference numeral 14 is a perpendicular to the bore 13 is shown.
  • the edge 12 is inclined by the angle ⁇ with respect to the vertical 14. The angle ⁇ can assume values between -60 ° and + 60 °.
  • a relationship between the bore 8 and the inner wall 11 is shown in the top right circular section.
  • the inner wall 11 may be formed inclined relative to the bore 8. Between the bore 8 and the inner wall 11, an angle y is formed.
  • the angle ⁇ can assume values between -90 ° and + 90 °.
  • the outer one Wall 10 has a distance E to the downstream blade row (formed by the blade 3). 0 ⁇ E ⁇ L holds. In alternative embodiments, 0 ⁇ E ⁇ 0, 5 * L.
  • the inner wall 11 has a distance F to the upstream blade row 4. 0 ⁇ F ⁇ L holds. In alternative embodiments, 0 ⁇ F ⁇ 0.5 * L.
  • the aim is to supply the additional mass flow particularly slowly to the main mass flow.
  • the bore 8 is in this case designed such that the additional mass flow flows into the blade path at minimum speed.
  • the maximum bore size is limited for manufacturing reasons. Therefore, a circumferential groove 9 is inserted in the housing.
  • the groove 9 has a height of 30% - 150% of the underlying blade height L. Furthermore, it is in the direction perpendicular to the bore 13 extends one to two bore diameter.
  • the downstream side of the groove 9 extends parallel or inclined by up to ⁇ 60 ° to the bore 13 direction.
  • the upstream side Z is also inclined either parallel to the bore axis or up to ⁇ 90 ° to the bore direction 13.
  • the side Y extends either perpendicular to the bore direction 13 or within a twist by ⁇ 60 ° to the vertical 14 inclined to the bore 13 direction.
  • the holes 8 can also be inclined radially or maximally possible in order to initiate the steam improved along the main mass flow direction.
  • the angle ⁇ is less than 90 °.
  • the distances in front of and behind the groove 9 to the adjacent blades 3 and 4 have a length of 0% to 50% of the blade height L.
  • the groove 9 acts as a shock diffuser. As a result, the flow velocity slows down when mixing both streams. Along with lower losses and decreased Disturbance of the main mass flow. Furthermore, at the outlet on the holes 8 a mixing takes place in the circumferential direction within the groove 9. This also leads to an interaction of both vapor streams, which are thereby reduced. Characterized in that the groove 9 is seen in the radial direction between the blade 3, 4 and bore 8, it acts to dampen when the two streams unite, also accompanied by lower losses and less disturbance of the main flow.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Fluid Mechanics (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) zur Zuleitung eines Zusatzmassenstroms in einen Hauptmassenstrom, wobei der Hauptmassenstrom entlang einer Rotationsachse strömt, wobei die Zuleitung und die Rotationsachse geneigt zueinander ausbildet sind.The invention relates to an arrangement (1) for supplying an additional mass flow into a main mass flow, wherein the main mass flow flows along an axis of rotation, wherein the feed line and the axis of rotation are formed inclined to each other.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Zuleitung eines Zusatzmassenstroms in einen Hauptmassenstrom mit einem um eine Rotationsachse drehbar gelagerten Rotor, auf dem in Umfangsrichtung Turbinen-Laufschaufeln angeordnet sind, wobei mehrere in Rotationsrichtung hintereinander ausgebildete Laufschaufelreihen angeordnet sind, ferner mit einem um den Rotor angeordneten Gehäuse.The invention relates to an arrangement for supplying an additional mass flow into a main mass flow with a rotatably mounted about a rotation axis rotor on which turbine blades are arranged in the circumferential direction, wherein a plurality of rotationally successively formed blade rows are arranged, further comprising a housing arranged around the rotor.

Ein Dampfkraftwerk umfasst in der Regel zumindest einen Dampferzeuger und eine Dampfturbine, die mit einem Frischdampf aus dem Dampferzeuger versorgt wird. Der Dampf aus dem Dampferzeuger strömt hierbei über eine Frischdampfleitung in eine Frischdampfeinlassöffnung der Dampfturbine. In der Frischdampfleitung wird in der Regel ein Stellventil und ein Regelventil anordnet. Das Stellventil regelt den Dampfmassenstrom in der Dampfleitung. Das Schnellschlussventil schließt die Dampfzuführung zur Dampfturbine schlagartig zu, was beispielsweise in einem Störfall erforderlich wäre.A steam power plant usually comprises at least one steam generator and a steam turbine, which is supplied with a live steam from the steam generator. The steam from the steam generator in this case flows via a live steam line into a live steam inlet opening of the steam turbine. In the main steam line usually a control valve and a control valve is arranged. The control valve regulates the steam mass flow in the steam line. The quick-closing valve closes the steam supply to the steam turbine abruptly, which would be necessary, for example, in an accident.

Es gibt Betriebsweisen der Dampfturbine, die es erforderlich machen, einen Zusatzmassenstrom in die Dampfturbine hineinzuführen. Dieser Zusatzmassenstrom kann zu einer Leistungssteigerung verwendet werden. Durch solch eine Zusatzeinspeisung kann weiterer Dampf im Bereich stromab der ersten Schaufeln eingeleitet werden. Allerdings können dann in diesem Lastpunkt unerwünschte strömungsmechanische Vorgänge auftreten. Der Zusatzmassenstrom stört bei Eintritt in die Dampfturbine den Hauptmassenstrom, was zu Verlusten durch die Vermischung des Hauptmassenstroms und des Zusatzmassenstroms erzwungen ist. Desweiteren ist der Hauptmassenstrom durch den Zusatzmassenstrom abgelenkt, was zur Folge haben könnte, dass die Beschaufelung nicht optimal angeströmt wird.There are modes of operation of the steam turbine which make it necessary to introduce an additional mass flow into the steam turbine. This additional mass flow can be used to increase performance. By such an additional feed further steam can be introduced in the region downstream of the first blades. However, undesirable fluid mechanical processes can then occur in this load point. The additional mass flow disturbs the main mass flow when entering the steam turbine, which is forced to losses due to the mixing of the main mass flow and the additional mass flow. Furthermore, the main mass flow is deflected by the additional mass flow, which could have the consequence that the blading is not optimally flowing.

Desweiteren ist es möglich, dass die Rohrleitungsführung der Dampfleitungen des Zusatzmassenstroms derart ungünstig ausgelegt ist, dass Störungen in diesem vorgelagerten Rohrleitungssystem sich stromab fortpflanzen und dadurch die zusätzliche Einspeisung von Dampf in die Dampfturbine zu einer Fortpflanzung der Störung führt.Furthermore, it is possible that the piping of the steam lines of the additional mass flow is designed so unfavorable that disturbances in this upstream piping system propagate downstream and thereby leads the additional injection of steam into the steam turbine to a propagation of the disturbance.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung anzugeben, mit der eine bessere Vermischung des Zusatzmassenstroms mit dem Hauptmassenstrom möglich ist.The object of the invention is to provide an arrangement with which a better mixing of the additional mass flow with the main mass flow is possible.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anordnung zur Zuleitung eines Zusatzmassenstroms in einen Hauptmassenstrom, mit einem um eine Rotationsachse drehbar gelagerten Rotor, auf dem in Umfangsrichtung Turbinen-Laufschaufeln angeordnet sind, wobei mehrere in Rotationsrichtung hintereinander ausgebildete Laufschaufelreihen angeordnet sind, ferner mit einem um den Rotor angeordneten Gehäuse, wobei zwischen zwei Schaufelreihen eine Nut im Gehäuse angeordnet ist, wobei die Nut mit einer Zuleitung strömungstechnisch verbunden ist, wobei die Zuleitung und die Rotationsachse um einen Winkel a zu einander ausgebildet sind, wobei gilt: α ≤ 90°.This object is achieved by an arrangement for supplying an additional mass flow into a main mass flow, with a rotatably mounted about a rotation axis rotor on which are arranged in the circumferential direction turbine blades, wherein a plurality of rotationally successively formed blade rows are arranged, further with a to the rotor arranged housing, wherein between two rows of blades a groove in the housing is arranged, wherein the groove is fluidly connected to a supply line, wherein the supply line and the rotation axis are formed by an angle a to each other, wherein: α ≤ 90 °.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments are specified in the subclaims.

Die Merkmale der Unteransprüche können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.The features of the subclaims can be combined with one another in any desired manner.

In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung weist die Nut eine zur Rotationsachse geneigte äußere Nutwand auf, die stromab zur Strömungsrichtung liegt, wobei die Nut einer zur Rotationsachse geneigte innere Nutwand aufweist, die stromaufwärts zur Strömungsrichtung liegt, wobei die Schaufel einer vor der inneren Nutwand angeordneten Schaufelreihe die Schaufellänge L aufweist, wobei die äußere Nutwand die Länge H aufweist, wobei die innere Nutwand die Länge Z aufweist, wobei gilt: 0, 3 * L ≤ H ≤ 1,5 * L.In a first advantageous development, the groove has an outer groove wall which is inclined to the rotation axis and lies downstream of the flow direction, wherein the groove has an inner groove wall which is inclined to the rotation axis and which lies upstream of the flow direction, the blade of a row of blades arranged in front of the inner groove wall Blade length L, wherein the outer groove wall has the length H, wherein the inner groove wall has the length Z, wherein: 0, 3 * L ≤ H ≤ 1.5 * L.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung stellt die Zuleitung eine Bohrung mit dem Durchmesser D dar, wobei der Abstand zwischen der äußeren Wand und der inneren Wand B beträgt, wobei gilt: D ≤ B ≤ 2 * D.In a further advantageous development, the feed line constitutes a bore with the diameter D, the distance between the outer wall and the inner wall being B, where: D ≦ B ≦ 2 * D.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind die äußere Wand und die Bohrung um einen Winkel β zueinander angeordnet, wobei gilt -60° < β < 60°.In a further advantageous development, the outer wall and the bore are arranged at an angle β to one another, where -60 ° <β <60 °.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen der äußeren Wand und der Bohrung eine Kante mit der Länge Y ausgebildet.In a further advantageous development, an edge with the length Y is formed between the outer wall and the bore.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Kante senkrecht zur Bohrungsachse der Bohrung ausgebildet.In a further advantageous embodiment, the edge is formed perpendicular to the bore axis of the bore.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Kante zur Senkrechten der Bohrungsachse der Bohrung um ± 60° geneigt.In a further advantageous embodiment, the edge is inclined to the perpendicular of the bore axis of the bore by ± 60 °.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind die innere Wand und die Bohrung um einen Winkel γ zueinander angeordnet, wobei gilt: -90° < γ < 90°.In a further advantageous embodiment, the inner wall and the bore are arranged at an angle γ to each other, where: -90 ° <γ <90 °.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die äußere Wand einen Abstand E zur stromab liegenden Schaufelreihe auf, wobei gilt: 0 < E < 0,5 * L.In a further advantageous embodiment, the outer wall has a distance E to the downstream row of blades, where 0 <E <0.5 * L.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die innere Wand einen Abstand F zur stromauf liegenden Laufschaufelreihe auf, wobei gilt: 0 < F < 0,5 * L.In a further advantageous development, the inner wall has a distance F to the upstream blade row, where 0 <F <0.5 * L.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawings.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterungen dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt.Embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings. This is not intended to represent the embodiments significantly, but the drawing, where appropriate for explanations, executed in a schematized and / or slightly distorted form.

Im Hinblick auf Ergänzungen der in der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren, wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.With regard to additions to the teachings directly recognizable in the drawing, reference is made to the relevant prior art.

Es zeigt:

  • Figur 1 eine schematische Darstellung der Anordnung.
It shows:
  • Figure 1 is a schematic representation of the arrangement.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung 1 zur Zuleitung eines Zusatzmassenstroms in einen Hauptmassenstrom.1 shows a schematic representation of the arrangement 1 for supplying an additional mass flow into a main mass flow.

Die Anordnung 1 umfasst ferner einen um eine Rotationsachse (nicht dargestellt) drehbar gelagerten Rotor (nicht dargestellt), auf den in Umfangsrichtung Turbinen-Laufschaufeln angeordnet sind. In der Figur 1 ist eine Strömungsrichtung 2 eines Hauptmassenstroms dargestellt. Stromab der Strömungsrichtung 2 ist eine Schaufel 3 symbolisch dargestellt. Stromaufwärts der Strömungsrichtung 2 ist eine weitere Schaufel 4 symbolisch dargestellt. Diese Schaufeln 3 und 4 können Laufschaufeln pder Leitschaufeln sein und sind in einer Umfangsrichtung des Rotors an der Oberfläche angeordnet, wobei mehrere in Rotationsachsenrichtung 5 hintereinander ausgebildete Laufschaufelreihen angeordnet sind. Die Anordnung 1 wird dazu verwendet, einen Zusatzmassenstrom 6 mit einen Hauptmassenstrom 7 zu vermischen. Die Anordnung 1 wird als eine Bohrung 8 in einen Gehäuse einer Dampfturbine (nicht dargestellt) ausgebildet. Die Bohrung 8 mündet in einer im Gehäuse angeordneten Nut 9. Die Nut 9 umfasst eine äußere Wand 10, die stromab in Strömungsrichtung 2 die Nut 9 begrenzt. Desweiteren weist die Nut 9 eine innere Wand 11 auf, die stromaufwärts zur Strömungsrichtung 2 angeordnet ist und die Nut 9 in Stromaufwärtsrichtung begrenzt. Zur Bohrung 8 hin begrenzt die Nut 9 eine Kante 12. Durch die Bohrung 8 strömt ein Zusatzmassenstrom 6 und vermischt sich mit dem Hauptmassenstrom 7. Die Bohrung 8 ist entlang einer Bohrungsrichtung 12 ausgebildet und unter einem Winkel α zur Strömungsrichtung 2 bzw. Hauptmassenstrom 7 ausgerichtet. Der Wert α kann Werte zwischen 0° und 90° aufweisen. Die Länge L ist die Kanalhöhe der angrenzenden Leit- oder laufschaufel. Die innere Wand 11 weist eine Länge Z auf. Die äußere Wand 10 weist eine Länge H auf. Es gilt 0,3 * L ≤ H ≤ 1,5 * L.The assembly 1 further comprises a rotor (not shown) rotatably mounted about a rotation axis (not shown), on which turbine blades are circumferentially arranged. FIG. 1 shows a flow direction 2 of a main mass flow. Downstream of the flow direction 2, a blade 3 is shown symbolically. Upstream of the flow direction 2, a further blade 4 is shown symbolically. These blades 3 and 4 may be blades of the vanes and are arranged in a circumferential direction of the rotor on the surface, with a plurality of rows of blades formed in the rotational axis direction 5 in succession. The arrangement 1 is used to mix an additional mass flow 6 with a main mass flow 7. The assembly 1 is formed as a bore 8 in a housing of a steam turbine (not shown). The bore 8 opens into a groove 9 arranged in the housing. The groove 9 comprises an outer wall 10 which downstream of the flow direction 2, the groove 9 limited. Furthermore, the groove 9 has an inner wall 11, which is arranged upstream of the flow direction 2 and the groove 9 limited in the upstream direction. To the bore 8 toward the groove 9 defines an edge 12. Through the bore 8 flows an additional mass flow 6 and mixes with the main mass flow 7. The bore 8 is formed along a bore 12 and aligned at an angle α to the flow direction 2 and main mass flow 7 , The value α can have values between 0 ° and 90 °. The length L is the channel height of the adjacent guide or bucket. The inner wall 11 has a length Z. The outer wall 10 has a length H. It is 0.3 * L ≤ H ≤ 1.5 * L.

Die Bohrung 8 weist den Durchmesser D auf. Der Abstand zwischen der äußeren Wand 10 und der inneren Wand 11 beträgt B. Es gilt D ≤ B ≤ 2 * D.The bore 8 has the diameter D. The distance between the outer wall 10 and the inner wall 11 is B. D ≦ B ≦ 2 * D.

Die äußere Wand 10 und die Bohrung 8 sind um einen Winkel β zueinander angeordnet. Es gilt -60° < β < 60°.The outer wall 10 and the bore 8 are arranged at an angle β to each other. It applies -60 ° <β <60 °.

In der Figur 1 ist dieser Zusammenhang schematisch dargestellt durch die Vergrößerung des Kreises (links oben in Figur 1). Die Kante 12 weist die Länge Y auf. Die Kante 12 ist senkrecht zur Bohrungsrichtung 13 der Bohrung 8 ausgerichtet. Wie im kreisförmigen Ausschnitt links oben in Figur 1 dargestellt, kann die Kante 12 auch geneigt ausgebildet sein. Mit dem Bezugszeichen 14 ist eine Senkrechte zur Bohrungsrichtung 13 dargestellt. Die Kante 12 ist um den Winkel δ gegenüber der Senkrechten 14 geneigt. Der Winkel δ kann Werte zwischen -60° und +60° annehmen.In the figure 1, this relationship is shown schematically by the enlargement of the circle (top left in Figure 1). The edge 12 has the length Y. The edge 12 is aligned perpendicular to the bore 13 of the bore 8. As shown in the circular section on the top left in Figure 1, the edge 12 may also be formed inclined. By the reference numeral 14 is a perpendicular to the bore 13 is shown. The edge 12 is inclined by the angle δ with respect to the vertical 14. The angle δ can assume values between -60 ° and + 60 °.

In der Figur 1 ist in dem kreisförmigen Ausschnitt rechts oben ein Zusammenhang zwischen der Bohrung 8 und der inneren Wand 11 dargestellt. Die innere Wand 11 kann gegenüber der Bohrung 8 geneigt ausgebildet sein. Zwischen der Bohrung 8 und der inneren Wand 11 ist ein Winkel y ausgebildet. Der Winkel γ kann Werte zwischen -90° und +90° annehmen. Die äußere Wand 10 weist einen Abstand E zur stromabliegenden Laufschaufelreihe (gebildet durch die Schaufel 3) auf.
Es gilt 0 < E < L. In alternativen Ausführungsformen gilt: 0 < E < 0, 5 * L.In the figure 1, a relationship between the bore 8 and the inner wall 11 is shown in the top right circular section. The inner wall 11 may be formed inclined relative to the bore 8. Between the bore 8 and the inner wall 11, an angle y is formed. The angle γ can assume values between -90 ° and + 90 °. The outer one Wall 10 has a distance E to the downstream blade row (formed by the blade 3).
0 <E <L holds. In alternative embodiments, 0 <E <0, 5 * L.

Die innere Wand 11 weist einen Abstand F zur stromauf liegenden Laufschaufelreihe 4 auf. Es gilt 0 < F < L. In alternativen Ausführungsformen gilt: 0 < F < 0,5 * L.The inner wall 11 has a distance F to the upstream blade row 4. 0 <F <L holds. In alternative embodiments, 0 <F <0.5 * L.

Mit der Erfindung wird das Ziel verfolgt den Zusatzmassenstrom besonders langsam zu dem Hauptmassenstrom zuzuführen. Die Bohrung 8 ist hierbei derart ausgelegt, dass der Zusatzmassenstrom mit minimaler Geschwindigkeit in den Schaufelpfad einströmt. Allerdings ist die maximale Bohrungsgröße aus Fertigungsgründen limitiert. Daher ist in dem Gehäuse eine umlaufende Nut 9 eingebracht. Die Nut 9 hat eine Höhe von 30% - 150 % der darunterliegenden Schaufelhöhe L. Desweiteren ist sie in Richtung senkrecht zur Bohrungsrichtung 13 ein bis zwei Bohrungsdurchmesser erstreckt. Die stromabseitig nach außen gerichtete Seite der Nut 9 verläuft parallel oder um bis zu ±60° zur Bohrungsrichtung 13 geneigt. Die stromauf nach außen gerichtete Seite Z ist ebenfalls entweder parallel zur Bohrungsachse oder um bis zu ±90° zur Bohrungsrichtung 13 geneigt. Die Seite Y verläuft entweder senkrecht zur Bohrungsrichtung 13 oder aber innerhalb einer Verdrehung um ±60° zur Senkrechten 14 auf die Bohrungsrichtung 13 geneigt. Die Bohrungen 8 können dabei ebenfalls radial oder maximal möglich geneigt sein, um den Dampf entlang der Hauptmassenstrom-Richtung verbessert einzuleiten. Der Winkel α ist hierbei kleiner als 90°. Die Abstände vor und hinter der Nut 9 zu den nebenliegenden Schaufeln 3 und 4 haben eine Länge von 0% bis 50% der Schaufelhöhe L.With the invention, the aim is to supply the additional mass flow particularly slowly to the main mass flow. The bore 8 is in this case designed such that the additional mass flow flows into the blade path at minimum speed. However, the maximum bore size is limited for manufacturing reasons. Therefore, a circumferential groove 9 is inserted in the housing. The groove 9 has a height of 30% - 150% of the underlying blade height L. Furthermore, it is in the direction perpendicular to the bore 13 extends one to two bore diameter. The downstream side of the groove 9 extends parallel or inclined by up to ± 60 ° to the bore 13 direction. The upstream side Z is also inclined either parallel to the bore axis or up to ± 90 ° to the bore direction 13. The side Y extends either perpendicular to the bore direction 13 or within a twist by ± 60 ° to the vertical 14 inclined to the bore 13 direction. The holes 8 can also be inclined radially or maximally possible in order to initiate the steam improved along the main mass flow direction. The angle α is less than 90 °. The distances in front of and behind the groove 9 to the adjacent blades 3 and 4 have a length of 0% to 50% of the blade height L.

Durch die umlaufende Nut 9 werden strömungsmechanische Effekte ausgenutzt. Dadurch, dass die Nut 9 breiter ist als die Bohrung 8 wirkt die Nut 9 als Stoßdiffusor. Dadurch verlangsamt sich die Strömungsgeschwindigkeit beim Mischen beider Ströme. Einhergehend mit geringeren Verlusten und verminderter Störung des Hauptmassenstroms. Weiterhin findet beim Austritt auf den Bohrungen 8 eine Ausmischung in Umfangsrichtung innerhalb der Nut 9 statt. Dies führt ebenfalls zu einer Interaktion beider Dampfströme, die dadurch verringert werden. Dadurch, dass die Nut 9 in radialer Richtung gesehen zwischen Schaufel 3, 4 und Bohrung 8 liegt, wirkt sie dämpfend, wenn sich die beiden Ströme vereinen, ebenfalls einhergehend mit geringeren Verlusten und geringerer Störung der Hauptströmung.Through the circumferential groove 9 fluidic effects are exploited. Because the groove 9 is wider than the bore 8, the groove 9 acts as a shock diffuser. As a result, the flow velocity slows down when mixing both streams. Along with lower losses and decreased Disturbance of the main mass flow. Furthermore, at the outlet on the holes 8 a mixing takes place in the circumferential direction within the groove 9. This also leads to an interaction of both vapor streams, which are thereby reduced. Characterized in that the groove 9 is seen in the radial direction between the blade 3, 4 and bore 8, it acts to dampen when the two streams unite, also accompanied by lower losses and less disturbance of the main flow.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (10)

Anordnung (1) zur Zuleitung eines Zusatzmassenstroms in einen Hauptmassenstrom,
mit einem um eine Rotationsachse drehbar gelagerten Rotor, auf dem in Umfangsrichtung Turbinen-Laufschaufeln angeordnet sind,
wobei mehrere in Rotationsrichtung (5) hintereinander ausgebildete Laufschaufelreihen angeordnet sind,
ferner mit einem um den Rotor angeordneten Gehäuse,
wobei zwischen zwei Laufschaufelreihen eine Nut (9) im Gehäuse angeordnet ist,
wobei die Nut (9) mit einer Zuleitung strömungstechnisch verbunden ist,
wobei die Zuleitung und die Rotationsachse um einen Winkel α zueinander ausgebildet sind,
wobei gilt: α < 90°.Arrangement (1) for supplying an additional mass flow into a main mass flow,
with a rotor rotatably mounted about a rotation axis, on which turbine blades are arranged in the circumferential direction,
wherein a plurality of blade rows arranged in succession in the direction of rotation (5) are arranged,
further comprising a housing arranged around the rotor,
wherein between two rows of blades a groove (9) is arranged in the housing,
wherein the groove (9) is fluidically connected to a supply line,
wherein the supply line and the axis of rotation are formed at an angle α to each other,
where: α <90 °. Anordnung (1) nach Anspruch 1,
wobei die Nut (9) eine zur Rotationsachse geneigte äußere Nutwand (H) aufweist, die stromab zur Strömungsrichtung liegt,
wobei die Nut (9) eine zur Rotationsachse geneigte innere Nutwand (Z) aufweist,
die stromabwärts zur Strömungsrichtung liegt,
wobei die Schaufel (3, 4) eine vor der inneren Nutwand (Z) angeordneten Schaufelreihe die Schaufellänge L aufweist, wobei die äußere Nutwand die Länge H aufweist,
wobei die innere Nutwand die Länge Z aufweist,
wobei gilt: 0,3 * L ≤ H ≤ 1,5 * L.Arrangement (1) according to claim 1,
wherein the groove (9) has an outer groove wall (H) inclined to the rotation axis and lying downstream of the flow direction,
wherein the groove (9) has an inner groove wall (Z) inclined to the rotation axis,
which is located downstream of the flow direction,
wherein the blade (3, 4) has a blade row arranged in front of the inner groove wall (Z), the blade length L, wherein the outer slot wall has the length H,
wherein the inner groove wall has the length Z,
where: 0.3 * L ≤ H ≤ 1.5 * L. Anordnung (1) nach Andpruch 1 oder 2,
wobei die Zuleitung die Bohrung (8) mit dem Durchmesser D darstellt,
wobei der Abstand zwischen der äußeren Wand (10) und der inneren Wand (11) B beträgt, wobei gilt: D ≤ B ≤ 2 * D.Arrangement (1) according to claim 1 or 2,
the supply line being the bore (8) of diameter D,
wherein the distance between the outer wall (10) and the inner wall (11) is B, where D ≦ B ≦ 2 * D. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die äußere Wand (10) und die Bohrung (8) um einen Winkel β zueinander angeordnet sind, wobei gilt -60° < β < 60°.Arrangement (1) according to one of the preceding claims,
wherein the outer wall (10) and the bore (8) are arranged at an angle β to each other, wherein -60 ° <β <60 °. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zwischen der äußeren Wand (10) und der Bohrung (8) eine Kante (12) mit der Länge Y ausgebildet ist.Arrangement (1) according to one of the preceding claims,
wherein between the outer wall (10) and the bore (8) an edge (12) is formed with the length Y. Anordnung (1) nach Anspruch 5,
wobei die Kante (12) senkrecht zur Bohrungsachse der Bohrung (8) ausgebildet ist.Arrangement (1) according to claim 5,
wherein the edge (12) is formed perpendicular to the bore axis of the bore (8). Anordnung (1) nach Anspruch 5,
wobei die Kante (12) zur Senkrechten der Bohrungsachse der Bohrung (8) um ± 60° geneigt ist.Arrangement (1) according to claim 5,
wherein the edge (12) is inclined by ± 60 ° to the perpendicular of the bore axis of the bore (8). Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die innere Wand (11) und die Bohrung (9) um einen Winkel γ zueinander angeordnet sind,
wobei gilt: -90° < γ < 90°.Arrangement according to one of the preceding claims,
wherein the inner wall (11) and the bore (9) are arranged at an angle γ to each other,
where: -90 ° <γ <90 °. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die äußere Wand (10) einen Abstand E zur stromab liegenden Laufschaufelreihe aufweist,
wobei gilt: 0 < E < L, insbesondere 0 < E < 0,5 * L.Arrangement according to one of the preceding claims,
wherein the outer wall (10) has a distance E from the downstream blade row,
where 0 <E <L, in particular 0 <E <0.5 * L. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die innere Wand (11) einen Abstand F zur stromauf liegenden Laufschaufelreihe aufweist,
wobei gilt: 0 < F < L, insbesondere 0 < F < 0,5 * L.Arrangement according to one of the preceding claims,
wherein the inner wall (11) has a distance F to the upstream blade row,
where: 0 <F <L, in particular 0 <F <0.5 * L.
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