CH417637A - Mehrstufige, axial beaufschlagte Dampf- oder Gasturbine - Google Patents

Description

      Mehrstufige,        axial        beaufschlagte    Dampf- oder     Gasturbine       Die     Erfindung        betrifft        eine        mehrstufige,        axial        be-          aufschlagte        Dampf-        oder        Gasturbine,

          bei    der die zu       einer        Tuibinenstufe        gehörenden        Leitschaufeln        jeweils     an     ringförmigen,

      in     mehrere        Segmente    .geteilten     Leit-          schaufelträgernbefestigt        sind        und    die     abzudichtenden          Radialspalte        zwischen        .den        feststehenden    und den  umlaufenden Teilen der Turbine in jeder Stufe einer  seits     zwischen    .den Leitschaufeln     und    dem Turbinen  läufer und     andererseits    zwischen den     Leitschaufeln     und den     

  Leitsch@aufelträgern        liegen,    bei .der, , die Seg  mente der     Leitschaufelträger        innerhalb    eines durch  zwei feststehende Auflageflächen     begrenzten        Ver-          stellbereiches        in    radialer     Richtung        beweglich        geführt     sind, bei der die     radiale        Aussenseite    dieser Segmente  jeweils von dem vor,

   der     Turbinenstufe        herrschenden          Treibmitteldruck        benufschlagt    ist und bei der     auf     diese Segmente     weiterhin        jeweils        die        radial        gerichtete          Kraft    von     vorgespanntem        federnden    Teilen     wirkt.     



  Nach dem     Patentanspruch    des     Hauptpatentes        ist          eine    solche     Axialtunbine        dadurch        gekennzeichnet,     dass jeweils zwischen den     in    axialer Richtung     anein          andengereihten        Leitschraufelträ.gern        ungeteilte,    schei  benförmige     Zentrierringe        angeordnet    sind,

       die        jeweils     an ihrem     inneren.        Umfang    eine nach beiden     axialen          Seiten    .gerichtete und über den gesamten     Umfang    rei  chende     Querschnittserweiterungaufweisen,    welche in  jeweils an beiden     Stirnseiten,    der     Leitschaufelträger          angeordnete        Aussparungen        hineinragen,

      und     dass     .die     feststehenden        Auflageflächen    für die     Segmente     der     Leitschaufelträger        durch    die     in        achsparallelen     Richtung verlaufenden Oberflächen der Querschnitts  erweiterungen gebildet werden.

   Bei ihr werden die       Segmente    der     Leitschaufelträger        beispielsweise    durch  ,die Kraft von     vorgespannten        federnden.        Teilen        in     radialer Richtung auf     die    nach     innen        gerichtete        Auf-          lagefläche        angepresst.    Dort ist     die        federnde    Aus-         weichbarkeit    der     Segmente    nach     ;

  aussen    dazu vorge  sehen, um die beim     Anstreifen    der     umlaufenden        ,an     den feststehenden Teilen der     Turbine        wirkenden        Be-          rührungskräfte        kleinzuhalten    und damit     einem    star  ken     Verschleiss    bzw.     umfangreiche        Beschädigungen     der     Turbinenteile    zu     vermeiden.     



       In    axialer Richtung     wenden    die Segmente     der          Leitschaufelträger        jeweils    durch     den    .an     ihnen    wir  kenden     Unterschied    der     Treibmitteldrücke    vor und       hinter    der     Turbinenstufe    an     die    an der Seite .des nied  rigeren     Druckes        .gelegene        Umfangsfläche    der an den       Zentrierringen        befindlichen     <RTI  

   ID="0001.0148">   Querschnibtserweiterun-          gen        angepresst.        ;Über        den        dadurch        jeweils    an     der     Seite höheren Druckes     entstehenden        Axialspalt        zwi     scheu     dem    Segment und dem     vorhergehenden    Zen       triemng    wird jeweils der vor     oder        Turbinenstufe    herr  schende höhere     Treibmitteldruck    auf die radiale  Aussenseite  <RTI  

   ID="0001.0165">   der        Segmente        übertragen.     



  Die der vorliegenden     Erfindung    zu Grunde     lie-          gende    Aufgabe besteht darin,     eine        derartige        Axialtur-          bine    so     auszuführen,    dass sich deren     innere        Radial-          spalte    in Abhängigkeit vom     Betriebszustand    der Tur  bine selbsttätig     einstellen.    Die     ,selbsttätige        R.adial-          ;

  spalteinstellun,g        kann    dabei so     erfolgen,        dass        bei:          niedrigeren    Drehzahlen bzw. bei     niedrigerer    Bela  stung der Turbine     ;die,        R.adialapalte        weit    und bei  voller     Drehzahl    und     Belastung    die     Radialspalte    eng       werden.     



  Die     Erfindung    besteht     @darin,        dass    die     Federkraft     entgegen der,     ,aus    d     en;        Treibmitteldrücken        im,    Radial  spalt und an der     radialen        Aussensaite    des Segmentes  resultierenden     Druckkraft    :

  gerichtet     und    so bemessen  ist,     dass    diese beim über- bzw.     Unterschreiten        eines     festgelegtem     Betriebszustandes        der        Turbine        kleiner          bzw.    grösser wird     als        diese        resultierende        Druckkraft.         Da der     in;

      dem     Radialspalt    auf die     Innenseite    der  Segmente wirkende     mittlere        Treibmittelldruck        niedri-          ger    ist als der auf deren Aussenseite     wirkende    Druck  vor der     Turbinenstufe,    ist     die        auf    die     Segmente        wir-          kende        resultierende        Druckkraft        stets    nach     innen    ge  richtet, sofern die Flächen ,

  der     Aussenseite    und der       Innenseite    der Segmente     .gleich:    gross     sind.    Bei jedem  Belastungswechsel der     Turbine        ändern    sich     bekannt     sich ,die     Treibmitteldrücke    vor     und        hinter    jeder     Tur-          binenstufe.    Dabei tritt auch     eine        Änderung    des:

       Be-          trages    der an -den Segmenten     wirkenden    resultieren  den     Druckkraft    ein. Wird die     weiterhin    an den Seg  menten     angreifende        Federkraft    entgegen der resultie  renden     Druckkraft        gerichtet    und so     bemessen,    dass  deren Betrag beim Durchlaufen     eines        festgelegten     Betriebszustandes der Turbine, beispielsweise der,  halben     Nennleistung,    grösser oder     kleiner        wird;

          als     der.     Betrag    der     resultierenden        Druckkraft,    so     tritt        bei     diesem Betriebszustand eine Verschiebung der Seg  mente der     Leitschaufelträger    von der äusseren an die       innere        Auflagefläche    oder     umgekehrt        ein,    je nach  dem,

   ob dieser festgelegte     Betriebszustand        über-    oder       unterschritten        wind.    Auf diese Weise ist     eine    selbsttä  tige     Umstellung    der     abzudichtenden        Radialspalte     einer solchen     Axialtunbine    von     einem    weiteren     Radi-          alspalt    bei niedrigerer     Leistung    auf     einen    engeren       Radialspalt    bei     höherer    Leistung     

  erreicht.     



  Weiterhin     wird    vorgeschlagen, die Segmente der       Leitschaufehräger    jeweils     mit        einer    oder     mehreren     radialen     Durchgangsbohrungen    zu versehen.

   Durch       entsprechende    Anordnung     .dieser        Durchgangsbohrun-          gen    kann jeder beliebige, innerhalb einer Turbinen  stufe     herrschende        Zwischendruck    auf die     radiale     Aussenseite der     Segmente    übertragen     werden.    Bei  enger Bemessung des     zwischen    den Segmenten     und     den     Zentrierringen    bestehenden     Axialspiels,        das.          heisst,

      bei Einschränkung der     Druckübertragung    zwi  schen     :dem        Raum    vor     lder    Turbinenstufe     und        .der     radialen Aussenseite der Segmente,     kann,        der    auf     die          Aussenseite    der     Segmente    wirkende     Treibmitteldruck     und damit die an den Segmenten     angreifende        resul-          tierende        Druckkraft        in;

          weiten        Grenzen    frei     gewählt     und     damit    so     bemessen    werden,     dass    für jede Turbi  nenstufe eine     günstige    Bemessung ,der an den Seg  menten wirkenden radialen     Kräfte    erreicht wird.  



  Auch     kann    das     Verhältnis    der Fläche der Aus  senseite     zu    der Fläche der Innenseite der Segmente  so bemessen werden, dass die     resultierende        Druck-          kraft    einen vorgegebenen Betrag nicht     unter-    bzw.       überschreitet.     



       In    der     Zeichnung    ist     eine        Axialturbine    gemäss der  Erfindung in     einer        räumlichen        Darstellung        eines     Ausschnittes .des     axialen        Stufenteiles    schematisch       wiedergegeben.     



  Die Segmente 15 der     Leitschaufelträger    1 werden       jeweils    durch den an     ihnen:        in        axialer        Richtung    wir  kenden Unterschied der     Treibmitteldrücke    vor     und     hinter der,     Turbinenstufe    an     ,die    Seite ,

  des     niedügeren       Druckes gelegene     Umfangsfläche    der     @an    de     Zen-          trierringerv    2     befindlichen        Querschnittserweiterungen     21     angepresst.        .über    den     :dadurch        jeweils    :an der     Seite          höheren        Druckes    entstehenden     Axialspalt    25 zwi  schen     den        Segmenten    15 und :

  dem     vorhergehenden.          Zentrierning    2     wird    jeweils der vor der     Turbinenstufe     herrschende höhere     Treibmntteldruck        :auf    die Aussen  seite der Segmente 15     übertragen.    Dabei ist im     Falle          der        Flächengleichheit    von Innen und     Aussenselte    die  auf die     Segmente    15     wirkende        resultierende    Druck  kraft radial nach     innren    gerichtet.

   Gemäss der     vorlie-          genden,    Erfindung wenden die     federnden    Teile, also     in     dem     dargestellten        Ausführungsbeispiel    die     Blattfe-          dern    4, so. angebracht, dass :die von     ihnen        auf    die       Segmente        übertragene        Kraft    der     resultierenden.          Druckkraft        entgegengerichtet    ist.

   Mit 26     sind    durch       ,die        Segmente    15 in radialer, Richtung verlaufende  Durchgangsbohrungen     bezeichnet,    .die zur     übertra-          gung        eines        innerhalb    der     Turbinenstufe    herrschenden       Zwischendruckes    zur radialen     Aussenseite    der Seg  mente 15 dienen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Mehrstufige, axial beaufschlagte Dampf- oder Gasturbine, bei der die zu einer Turbinenstute gehö renden Leitschaufeln: jeweils an ringförmigen, in mehrere Segmente geteilten Leitschaufelträgern befe stigt sind und die abzudichtenden Radialspalte zwi schen Iden feststehenden und:

   den umlaufenden Teilens der Turbine in jeder Stufe einerseits zwischen den Leitschaufeln, und dem Turbinenläufer und anderer seits zwischen, dein Leitschaufeln;

   und den Leitschau- felträgern liegen, bei .der .die Segmente derRTI ID="0002.0237" WI="16" HE="4" LX="1767" LY="1524"> Leitschau- felträgeT innerhalb eines durch zwei feststehende Auflageflächen begrenzten Verstellbereiches in radialer Richtung beweglich geführt sind,

   bei der die radiale Aussenseite dieser Segmente jeweils von dem vor. des Turbinenstufe herrschenden Treibmitteldruck beaufschlagt ist und beider auf diese Segmente wei- terhin die radial gerichtete Kraft von vorgespannten. federnden Teilen wirkt, ,

   dass jeweils zwischen den in axialer Richtung aneinandergemeihten Leitschaufel trägem ungeteilte, scheibenförmige Zentrielrringe an geordnet sind, die jeweils an ihrem .inneren Umfang eine nach beiden axialen Seiden gerichtete und über den;

   gesamten Umfang reichende Querschnittserweite- rungen; aufweisen, welche in; jeweils an beidem, Stirn- seiten der Leitschaufelträger angeordnete Ausspa- rangen, hineinragen,,

   und dass die feststehenden Auf lageflächen für die Segmente der Leitschaufelträger durch die in: achsparalleler Richtung verlaufenden;

   Oberflächen ,der Querschnttserweiterungen gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, ,dass ,die Federkraft entgegen der .aus den Treibmitteldrücken im Radial spalt und an der radialen Aussenseite des Segmentes resultierenden Druckkraft gerichtet und so bemessen ist,

   dass diese beim Überschreiten, eines festgelegten Betriebszustandes der Turbine kleiner und beim Un terschreiten, eines festgelegten Betriebszustandes grösser wird als ,diese reisultierende Druckkraft. UNTERANSPRUCH Axialturbine nach Patentanspruch,

   dadurch ge- kennzeichnet, .dass die Segmente (15) der Leitschau- felträger (1) mit einer oder mehreren; radialen Durch.- gangsbohrungen (26) versehen sind.