Dampfturbine Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dampfturbine und insbesondere eine Turbine für den Betrieb bei hoher Temperatur und mit innerem und äusserem Gehäuse.
Infolge der steigenden Nachfrage nach elektrischer Energie muss fast allgemein die Einheitsleistung der in den Energiezentralen installierten Turbinen erhöht werden. Der normalerweise eingeschlagene Weg, um der steigenden Nachfrage nach Energie gerecht ztt werden, bestand darin, die Energiezentra len zu vergrössern. Beim Bau grosser Energie zentralen mit beispielsweise einer Turbine für 3600 U/min, 185 000 kW und einen Dampf von 1.64 atü und 593/566 C bringt jedoch die hohe Temperatur ein schwieriges Problem hinsichtlich der Kühlung mit sieh.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, für solch hohe Temperaturen eine verbesserte Turbine zu schaffen, die Mittel aufweist, um einen durch den Dampf bewirkten Kühlmittelfluss herbei zuführen.
Erfindungsgemäss ist deshalb die Dampf turbine dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem äussern und einem innern Gehäuse in der Längsrichtung der Turbine verlaufende Durehströmräume vorgesehen sind, die zur Niederdruckseite des Turbinenläufers offen ,sind, und dass auf der Hochdruckseite der Turbine Dampfeinlässe zur Dampfzuführung die Gehäuse seitlich durchsetzen, während ein im dem äussern Gehäuse auf der Hochdruck seite der Turbine ausgebildeter Abdampfaus- tritt mit den Durchströmräumen derart in Verbindung steht,
dass zwecks Kühlung der Turbine eine Strömung der aus der Nieder druckseite des Turbinenläufers austretenden Dampfes längs des innern Gehäuses bewirkt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen darge stellt. Darin ist Fig. 1 ein Vertikalschnitt durch eine er findungsgemässe Turbine, Fig. 2 ein Schnitt entlang der Linie II-11 der Fig. 1 und Fig. 3 ein Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2 zur Darstellung eines Details.
Die in den Zeichnungen dargestellte Tur bine kann der Hochdruckteil einer mehrtei ligen Kraftmaschinenanlage sein, deren nicht dargestellte andere Turbinen koaxial mit dem Hochdruckteil angeordnet sind. Die Turbine besitzt ein äusseres Gehäuse 10, ein inneres Gehäuse 11, das in dem Gehäuse 10 angeord net ist, und einen Läufer 12, der in Axial abständen voneinander angeordnete Lauf schaufelkränze trägt.
Diese Laufschaufel kränze umfassen Gleichdruck- bzw. Curtis- Laufschaufeln, die zusammen mit Leitschau- feln eine Gleichdruckstufe 13 bilden, sowie 1'berdriieklaufsehaufeln, die zusammen mit den üblichen Überdruckleitschaufeln einen Cberdruekteil 14 bilden. Der Läufer 12 hat nach aussen vorstehende Lagerstellen 12a und 12b, die in nicht gezeigten geeigneten Lager böcken laufen.
Bei 16, 17, 18 und 19 sind dem Läufer Laby rinthdichtungen zugeordnet. Die heitsehaufeln der Elemente 13 und 14 werden ,von dem Innengehäuse 11 getragen. Das äussere Gehäuse 10 besteht aus einer untern Lind einer obern Hälfte, die gemäss Fig. \' durch Schrauben 20 miteinander verbunden sind. Das innere Gehäuse 11 besteht ebenfalls aus einer untern und einer obern Hälfte, die durch Schrauben 21 miteinander verbunden sind, und ist zum äussern Gehäuse derart an -geordnet, dass das innere Gehäuse umgebende Längsräume 22 entstehen.
Ein mit den Räu men \?? in Verbindung stehender Abdampf austritt 23 ist in der untern Hälfte des äussern Gehäuses 10 an dem der CTleichdruckstufe 13 iräehstgelegenen Eintrittsende ausgebildet.
Die (lleichdruckstufe 13 ist so ausgebildet und angeordnet, da.ss der Dampf zunächst durch diese in der (legenrichtung seiner an schliessenden Strömung durch den Überdruck teil 1.1 strömt. Das äussere Gehäuse 10 trägt svminetriseh zu einer zur Turbinenachse nor nialen Mittelachse zwei oben bzw. unten ange ordnete Gruppen einander paralleler Dampf einlassstutzen, die die in Fig. ? angedeuteten Einlasskanäle 25, 26 und 27 bilden.
In der dar gestellten Maschine erstrecken sich die drei Innenenden der Einlassstutzen jeder Gruppe durch den Raum 22 und sind zweckmässig in Bohrungen montiert, die in nebeneinander liegenden Düsenkammerwänden 30 ausgebil det sind, die ihrerseits von dein innern Ge häuse 11 getragen werden und Düsenkammern 33, 34 und 35 begrenzen, die mit den Einlass- kanälen '?5, 2:6 bzw. 27 in Verbindung stehen.
Gemäss Fig. 1 erstrecken sich die Düsenkam- inerwände 30 zwischen den Eintrittsenden der Gleielidruckstufe 13 und des r"berdruck- teils 14 in das innere Gehäuse 11 hinein und laufen zu Düsen 38 aus, die gegen die Gleich druckstufe 13 gerichtet sind.
Die Düsenkam- merwände 30, die im wesentlichen um die ganze Turbinenachse herum angeordnet sind, werden von mehreren Längsströmungskanä- len 39 (siehe Fig. 2) durchsetzt, die eine Ver bindung für zwischen einem Ringauslass 40 der CTleiehdrrickstirfe 13 und einer. ringförmi gen Einlasskammer 41 des Überdruekteils 1.1 irn. Gegenstrom strömenden Dampf herstellen.
Der Gesamtströmungsquersehnitt der Kanäle 39 ist reichlich bemessen, damit zwecks möglichst niedrigem Drnekgefälle genügend niedrige Dampfgeschwindigkeiten erhalten werden. Daher kann die gesamte Dampfmenge aus der Gleichdruckstufe heraus zwischen den Düsenkammern 33, 34, 35 hindurchgeführt werden, so da.ss möglichst wenig Strahlungs wärme an aussen liegende Teile abgegeben wird.
In der dargestellten Ausführungsform der Turbinenanlage ist dem LCberdruckteil ein Ringkanal 4:5 zugeordnet, durch den Anzapf- da.mpf einem vom äussern Gehäuse getragenen Stutzen 46 zuströmt, auf den eine Anschluss- leitung aufgesteckt werden kann.
Ein Teil des an der Hoehdruckdiehtung 18 austretenden Leckdampfes, der sieh zwischen den Dicht.un- gen 18 und 17 bei 47 ansammelt, kann über die Leitung 48 dem Anza.pfkanal 45 zugeführt und zusammen mit dem entnommenen Dampf abgeführt werden. Bei Turbinenanlagen, in denen kein Anzapfdampf benötigt oder von dieser Zone kein Dampf entnommen wird, kann der Leekdampf ohne weiteres in bekann ter Weise wieder den Schaufeln zugeführt werden.
Ein zweiter L berdruekteil 14c, kann auf der Niederdruckseite der Anzapfstelle ange ordnet werden. Diese Schaufeln werden von dem Läufer 12 bzw. vom innern Gehäuse 11 an der dem Niederdruckausgleichskolbenring 49 entgegengesetzten Seite getragen.
Es wird im wesentlichen die CTesamt.menge des aus dem L\berdrrxckteil 14, 14a, strömenden Dampfes durch die Durchströmräume ? über das innere Gehäuse 11 geführt; sie strömt durch den Abdampfstutzen 23 ab, der mit einer nicht dargestellten Aufheizvorrichtung oder dergleichen in Verbindung stehen kann. Die verbesserte Konstruktion ist besonders für einen Betrieb geeignet, bei dem hohe Eintrittstemperaturen, z. B. in der Grössen- ordnun- von 11.00 C F (593 C), erwünscht sind.
Bei der an sich bekannten Verwendung des Doppelgehäuses und von getrennten Düsenkammern und getrennten Dampfkästen, wodurch die Aufnahme der hohen Anfangs temperaturen ermöglicht wird, zeichnet sich die verbesserte Konstruktion insbesondere < huch die Strömungsumkehr nach dem Curtis- rad aus, damit bei Kühlung mit der Gesamt menge des teilentspannten Dampfstromes ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird. Im Betrieb strömt Dampf von getrennten Dampfkästen dureh die Einlassstutzen 25, 26, 27 den Düsen kammern 33, 34, 35 mit 1100 F (593 C) zu, wie in Fig. 1 durch die Pfeile angedeutet wird.
Aus diesen Düsenkammern entspannt sieh der Dampf durch die Düsen und tritt aus der CTleichdruckstufe mit einer Tempera tur aus, die etwa 100 F (55 C) unter der Anfangstemperatur liegt. Dieser kühlere Dampf wird an der Innenseite des innern Ge häuses 1.1 umgelenkt und strömt um die (l'leiclidriiekstufe herum und durch die Ka- iiHle 39 zwischen den Düsenkammern 33, 34, 35 dem Einlass des L'berdruckteils zu.
Durch ilie Strömung der Gesamtmenge des Dampfes über die heissen Teile wird die Wärmeabstrah lun<U>g</U> auf die benachbarten Teile auf ein Mini- iiium herabgesetzt. Der Dampf entspannt sich dann im ersten Überdruckteil bis zur Anzapf- stelle, an der die Temperatur etwa 800 ' F (4?7 C) beträgt.
Der durch den zweiten Über druckteil expandierende Dampf strömt mit (,twa 700 F (371 C) ab und gelangt durch die Durchströmräume 22 zwischen dem innern und äussern Gehäuse zum Abdampfstutzen 23, wobei er die Aussenfläche und Verschraubung (1 es innern Gehäuses sowie des ganzen äussern Gehäuses und seine Verschraubung kühlt.
Infol=ge dieser Kühlwirkung des Dampfes kann\ die Wandstärke des innern und äussern Gellä uses, sowie die Anzahl der Schrauben ohne weiteres vermindert werden, so dass Ma terial und Gewicht eingespart und die zur Jlontage und Demontage der Turbine erfor- derliche Zeit reduziert werden. Die Strö mungsquerschnitte der Kanäle 39 und der Durchströmräume 22 werden reichlich bemes sen, um die Dampfgeschwindigkeiten und das Druckgefälle zu reduzieren.
Steam Turbine The present invention relates to a steam turbine and, more particularly, to a high temperature turbine with an inner and outer casing.
As a result of the increasing demand for electrical energy, the unit output of the turbines installed in the energy centers must almost generally be increased. The route normally taken to meet the increasing demand for energy was to enlarge the energy centers. When building large energy centers with, for example, a turbine for 3600 rpm, 185,000 kW and a steam of 1.64 atü and 593/566 C, however, the high temperature brings a difficult problem with regard to cooling.
It is the aim of the present invention to provide an improved turbine for such high temperatures which has means for bringing about a flow of coolant caused by the steam.
According to the invention, the steam turbine is therefore characterized in that flow spaces are provided between an outer and an inner housing that run in the longitudinal direction of the turbine and are open to the low-pressure side of the turbine rotor, and that steam inlets for steam supply penetrate the housing laterally on the high-pressure side of the turbine , while an exhaust steam outlet formed in the outer housing on the high pressure side of the turbine is in communication with the through-flow spaces,
that for the purpose of cooling the turbine, the steam emerging from the low-pressure side of the turbine rotor is caused to flow along the inner housing.
An embodiment of the invention is shown in the accompanying drawings Darge. 1 is a vertical section through a turbine according to the invention, FIG. 2 is a section along the line II-11 of FIG. 1 and FIG. 3 is a section along the line III-III of FIG. 2 to illustrate a detail.
The turbine shown in the drawings can be the high-pressure part of a multi-part engine system, the other turbines, not shown, are arranged coaxially with the high-pressure part. The turbine has an outer housing 10, an inner housing 11, which is angeord net in the housing 10, and a rotor 12, which carries blade rings arranged axially spaced from one another.
These rotor blade rings include constant pressure or Curtis rotor blades which, together with guide vanes, form a constant pressure stage 13, as well as overdriiek rotor blades which together with the usual overpressure guide vanes form a pressure part 14. The rotor 12 has outwardly protruding bearing points 12a and 12b that run in suitable bearing blocks, not shown.
At 16, 17, 18 and 19 the runner labyrinth seals are assigned. The elements 13 and 14 are held by the inner casing 11. The outer housing 10 consists of a lower and an upper half, which are connected to one another by screws 20 according to FIG. The inner housing 11 also consists of a lower and an upper half, which are connected to one another by screws 21, and is arranged relative to the outer housing in such a way that longitudinal spaces 22 surrounding the inner housing are created.
One with the rooms \ ?? The associated exhaust steam outlet 23 is formed in the lower half of the outer housing 10 at the inlet end closest to the C equal pressure stage 13.
The pressure stage 13 is designed and arranged in such a way that the steam initially flows through it in the direction of its subsequent flow through the overpressure part 1.1. The outer housing 10 carries svminetriseh to a central axis normal to the turbine axis two above or below. Groups of parallel steam inlet nozzles which are arranged below and which form the inlet channels 25, 26 and 27 indicated in FIG.
In the machine shown, the three inner ends of the inlet ports of each group extend through the space 22 and are expediently mounted in bores that are ausgebil det in adjacent nozzle chamber walls 30, which in turn are carried by the inner housing 11 and nozzle chambers 33, 34 and 35, which are in communication with the inlet channels 5, 2: 6 and 27, respectively.
According to FIG. 1, the nozzle chamber walls 30 extend between the inlet ends of the sliding pressure stage 13 and the overpressure part 14 into the inner housing 11 and run out to nozzles 38 which are directed against the constant pressure stage 13.
The nozzle chamber walls 30, which are arranged essentially around the entire turbine axis, are traversed by a plurality of longitudinal flow channels 39 (see FIG. 2), which connect between an annular outlet 40 of the Cleiehdrrickstirfe 13 and a. annular inlet chamber 41 of the overpressure part 1.1 irn. Create countercurrent flowing steam.
The overall flow cross section of the channels 39 is sufficiently dimensioned so that sufficiently low steam velocities are obtained for the purpose of the lowest possible pressure gradient. Therefore, the entire amount of steam from the constant pressure stage can be passed between the nozzle chambers 33, 34, 35, so that as little radiant heat as possible is given off to external parts.
In the embodiment of the turbine system shown, an annular channel 4: 5 is assigned to the L overpressure part, through which the tapping da.mpf flows to a connector 46 carried by the outer housing, onto which a connection line can be attached.
A part of the leakage steam exiting at the high pressure seal 18, which collects between the seals 18 and 17 at 47, can be fed to the feed channel 45 via the line 48 and discharged together with the extracted steam. In turbine systems in which no bleed steam is required or no steam is taken from this zone, the Leekdampf can easily be fed back to the blades in a known manner.
A second pressure relief part 14c can be arranged on the low-pressure side of the tap. These blades are carried by the rotor 12 or by the inner housing 11 on the side opposite the low-pressure equalizing piston ring 49.
It is essentially the total amount of steam flowing out of the pressure relief part 14, 14a through the flow spaces? guided over the inner housing 11; it flows off through the exhaust steam nozzle 23, which can be connected to a heating device (not shown) or the like. The improved construction is particularly suitable for operation where high inlet temperatures, e.g. B. in the size order of 11.00 C F (593 C), are desirable.
With the known use of the double housing and of separate nozzle chambers and separate steam boxes, which enables the high initial temperatures to be absorbed, the improved construction is particularly notable for the flow reversal after the Curtis wheel, thus cooling with the total amount the partially expanded steam flow a high degree of efficiency is achieved. In operation, steam flows from separate steam boxes through the inlet ports 25, 26, 27 to the nozzle chambers 33, 34, 35 at 1100 F (593 C), as indicated in FIG. 1 by the arrows.
From these nozzle chambers, the steam expands through the nozzles and exits the C equal pressure stage with a temperature that is about 100 F (55 C) below the initial temperature. This cooler steam is deflected on the inside of the inner housing 1.1 and flows around the (l'leiclidriiekstufe and through the channel 39 between the nozzle chambers 33, 34, 35 to the inlet of the pressure part.
By flowing the total amount of steam over the hot parts, the heat radiation to the neighboring parts is reduced to a minimum. The steam then relaxes in the first overpressure part up to the tap point, where the temperature is around 800 ° F (4-7 C).
The steam expanding through the second overpressure part flows off with (, about 700 F (371 C) and passes through the flow-through spaces 22 between the inner and outer housing to the exhaust steam connection 23, whereby it removes the outer surface and screw connection (1 inside the housing as well as the whole the outer housing and its screw connection cools.
As a result of this cooling effect of the steam, the wall thickness of the inner and outer gel casing and the number of screws can easily be reduced, so that material and weight are saved and the time required for dismantling and dismantling the turbine is reduced. The flow cross-sections of the channels 39 and the through-flow spaces 22 are amply measured in order to reduce the steam speeds and the pressure gradient.