Mehrstufige Druckturbine für Dampf oder Gas. Das weitere Studium der für Überdruck-, Dampf- oder Gasturbinen patentierten Erfin dung nach Patent 96222 h.at die Erfinderin in Anwendung dieser Erfindung auf Druck turbinen mit Scheibenrädern zu einer .den Ge genstand vorliegender Erfindung bildenden Lösung geführt, ,die die bekannten Zwischen böden zwischen den einzelnen Druckstufen vermeidet. Diese nach der Welle hin abzu dichtenden Zwischenböden bedeuten nicht nur einen grossen Materialaufwand und damit neben Mehrgewicht auch ATehrkosten, sondern sie bedingen auch eine Erhöhung der Ven tilationsverluste, da die Reibungsfläche durch sie vergrössert wird.
Ferner stehen diese Zwi schenböden einer guten Ausbildung der Schei benräder als Scheiben gleicher Festigkeit hindernd im Wege. Die Vermeidung der Zwischenböden stellt also in vielen Beziehun gen einen Fortschritt dar.
Gemäss der Erfindung werden bei mehr stufigen Druckturbinen für Dampf oder Gas mit Scheibenrädern die nach der Welle zu liegenden, also innern Ein- und Austritts- begrenzungen der Leitvorrichtungen derart ausgebildet, da.ss sie eine an sich bekannte Saug- und Stauwirkung des Treibmittelstro- mes erzeugen und den Druck im freien Raum zwischen zwei Scheiben ungefähr auf einer Höhe halten, die.
zwischen Ein- und Aus trittsdruck des betreffenden Leitapparates liegt, indem beim Übergang von den vorher gehenden Laufschaufeln in die Leitvorrich- tung der Überdruck im Raum zwischen den Scheiben durch ,die Saugwirkung aufgehoben und beim Übergang von .der Leitvorrichtung zu den nachfolgenden Laufschaufeln der Un terdruck durch die Stauwirkung aufgehoben wird, so dass dieser Druckunterschied beste hen bleiben kann, ohne dass eine Strömung von schädlicher Wirkung ausserhalb der L,it- vorrichtung veranlasst wird.
In der Zeichnung ist in Fig. 1 ein Aus führungsbeispiel einer mehrstufigen Druck= turbine mit Scheibenrädern gemäss vorliegen der Erfindung im Schnitt teilweise darge stellt; Fig. 2 zeigt -den Druckverlauf einerseits im mit Leit- und Laufschaufeln versehenen Strömungsweg ides Treibmittels, anderseits in den Räumen zwischen den Scheiben der Lauf räder.
a sind Laufra.dscheiben, b Laufradscliau- feln und c Leitvorrichtungen einer Druck turbine, in der der Druck in der ersten Leit- vorrichtung vom Wert 1)l auf den Wert p, fällt, vor und hinter dem ersten Laufrad die sen Wert ungefähr beibehält, dann in der nächsten Leitvorrichtung auf den Wert 1)3 sinkt usw., nach dem bekannten Kennzeichen der Druckturbine.
Die Leitvorrichtungen c sind durch Bleche d abgedeckt und ragen der art nach innen, ,dass :das Treibmittel am Ein tritt in die Leitvorrichtung eine Saugwirkung und am Austritt eine Druckwirkung auf den Inhalt des Raumes e zwischen zwei Laufrä dern a ausübt.
In -der ,Fig. 1 hat,das Blech d einen verhältnismässig weiten Abstand f, in radialer Richtung gemessen, von der innern Austrittsbegrenzung der vorhergehenden Laufradschaufelung, so dass der Treibmittel strahl den Spalt g zwischen Laufseliaufeln b und Leitvorrichtungen c glatt überspringt und verlustlos oder annähernd verlustlos in die Leitvorrichtungen gelangt. Durch Strahl wirkung erfolgt ein Saugen aus dem Raume c und damit eine Druükverminderüng. Auf der Austrittsseite der Leitvorrichtungen fin det (las Gegenteil statt.
Die innere Begren zung des Treibmittelstromes durch das Blech c1 ist hier mit Bezug zur innern Begrenzung der folgenden Laufradschaufelung so, dass eine gewisse Stromschicht keinen Eingang in die Laufradschaufelung findet, sondern zum Raum c hin abgelenkt wird und ihre Bewe gungsenergie in Druckenergie umsetzt.
Saug- und Druckwirkung zusammen halten in den Räumen e die Drücke 1)I p11 1)1r1 <B>usw.</B> auf recht, möglichst ohne dass ein Teil ,des Treib mittels ausserhalb der Leitvorrichtung weder mit, noch entgegengesetzt der Richtung des Hauptstromes fliesst.
Infolge der Unterdrückung der festen Zwischenwände übernehmen die Lau.frad- scheiben die sich .durch den Drucli#verlauf er gebenden Druckunterschiede. Die Laufrä,cler können als ungeteilte Scheiben diesen Über druck besser als die geteilten Zwischenböden aufnehmen, um so mehr, als ihre konstruktive Diirebbildung nicht durch Zwischenurände ge- hindert ist und ausserdem die Fliebkraft der Durchbiegung entgegenwirkt.
Im übrigen können auch hier die der er sten Scheibe nachfolgenden, durch immer wei ter abnehmende Druckunterschiede weniger beanspruchten Räder kleineren Durchmessers 7.11r Entlastung .der vordern Scheibe herange zogen werden, ähnlich wie bei .der im Patent 96222 .dargestellten CTberdrucl,:turbine.
Der gegen früher grössere Achsialschub wird zum Beispiel durch ein entsprechend stärker bemessenes Kammlager oder durch einen Entlastungskolben oder .durch eine dop pelendige Anordnung,der Turbine aufgenom men. Die Radkränze können mit Ablenkungs- bezw. Zulenkungsvorsprüngen lt und i nach den Leitvorrichtungen hin versehen sein.
Es sind auch Kombinationen in einem ein zigen Turbinengehäuse möglich, nach welchen die Turbine zum Teil aus Druckstufen mit Zwischenböden und zum Teil aus solchen ohne Zwischenböden gemäss der Erfindung, also mit Scheibenrädern, besteht. Schliesslich kann eine Druckturbine gemäss .der Erfindung auch mit einer Überdrucl@turbine gemäss dem Patentanspruch des Patentes 96222 kombi niert werden, oder dieser Überdruckteil das dritte Glied zur erstgenannten Kombination bilden.
Nachdem es nun m.öghch ist, Drucktur binen mit Scheibenrädern ohne Zwischen böden auszuführen, kann mit dieser neuen Turbine auch das bisher nur für Überdruck- turbinen mit Scheibenrädern Geltung besit zende Kennzeichen .des Patentanspruches des Patentes 79709 vorteilhaft vereinigt werden, nach welchem die Leitschaufeln so viel brei ter gemacht werden, als die nachfolgenden Laufschaufeln,
d.ass ohne unzulässige Achsial- spiele zwischen Leit- und Laufschaufeln der für eine Vergrösserung des Ra.ddurehmessers und der Schaufellänge erforderliche Raum für die Nabe gewonnen wird. Dieses Merk mal entsteht zwar bei Druckturbinen mit Zwischenböden durch letztere ohne weiteres von selbst und ist auch dort bekannt: sobald aber die Zwischenböden wegfallen, wird fliese Verbreiterung allein durch die notwendige Nabenbemessung bestimmt.
Da jedoch die Scheiben konstruktiv besser ausgebildet wer den können, kann bei gleicher Beanspruchung die Baulänge kürzer gehalten werden.
Die Druckturbine mit Scheibenrädern ge mäss der Erfindung hat also kurz zusammen gefasst die nachfolgenden Hauptvorteile: 1. Die Zwischenböden fallen fort, daher wesentliche Vereinfachung .der Turbine, Er sparnis .an Gewicht und Bearbeitung, also Verbilligung der Turbine.
2. Wesentliche Ersparnis an Reibungs arbeit, also Erhöhung des Turbinenwirkungs- grarles.
Die Möglichkeit, die Leitvorrichtungen viel genauer bearbeiten zu können, was eben falls zur Verbesserung des Turbinenwir kungsgrades beiträgt.
4. Die Möglichkeit, die Laufradscheiben besser als Räder gleicher Festigkeit, beson ders im mittleren Teil, ausbilden zu können, da keine Rücksicht mehr anf eine Abdich tung von Zwischenböden zu nehmen ist.
5. Das Fehlen der Abdichtungen an der Welle macht .die Turbine unempfindlicher ge gen Vibrationen.
Multi-stage pressure turbine for steam or gas. The further study of the invention patented for overpressure, steam or gas turbines according to patent 96222 h.at led the inventor to apply this invention to pressure turbines with disc wheels to a solution forming the subject matter of the present invention, which made the known intermediate floors between the individual pressure levels. These intermediate floors, which have to be sealed towards the shaft, not only mean a large amount of material and therefore additional costs, in addition to additional weight, but they also cause an increase in the ventilation losses, as they increase the friction surface.
Furthermore, these intermediate floors stand in the way of a good design of the disc wheels as discs of the same strength preventing. Avoiding the intermediate floors is a step forward in many respects.
According to the invention, in multi-stage pressure turbines for steam or gas with disk wheels, the inlet and outlet delimitations of the guide devices, which are located after the shaft, are designed in such a way that they have a known suction and damming effect of the propellant flow and keep the pressure in the free space between two panes at approximately the same level as.
between the inlet and outlet pressure of the diffuser in question, in that the overpressure in the space between the disks passes through during the transition from the preceding rotor blades to the diffuser, the suction effect is canceled and the underpressure during the transition from the diffuser to the following rotor blades is canceled by the damming effect, so that this pressure difference can remain, without causing a flow with a harmful effect outside the L, it device.
In the drawing, in FIG. 1, an exemplary embodiment of a multi-stage pressure turbine with disk wheels according to the present invention is partially shown in section; Fig. 2 shows the pressure curve on the one hand in the flow path provided with guide and rotor blades ides propellant, on the other hand in the spaces between the discs of the running wheels.
a are impeller disks, b impeller blades and c guide devices of a pressure turbine in which the pressure in the first guide device falls from the value 1) l to the value p, and approximately maintains this value in front of and behind the first impeller , then in the next control device to the value 1) 3 drops etc., according to the known characteristics of the pressure turbine.
The guide devices c are covered by metal sheets d and protrude inwards such that: the propellant exerts a suction effect at the inlet and a pressure effect on the contents of the space e between two Laufrä countries a at the outlet.
In -der, Fig. 1, the sheet metal d has a relatively large distance f, measured in the radial direction, from the inner outlet limit of the preceding impeller blades, so that the propellant jet jumps over the gap g between the blades b and the guide devices c and reaches the guide devices without loss or with almost no loss . The jet effect causes suction from space c and thus a reduction in pressure. On the exit side of the guiding devices, the opposite takes place.
The inner limitation of the propellant flow through the sheet metal c1 is here in relation to the inner limitation of the following impeller blades so that a certain current layer does not find its way into the impeller blades, but is deflected towards space c and converts its kinetic energy into pressure energy.
The suction and pressure action together keep the pressures 1) I p11 1) 1r1 <B> etc. </B> upright in spaces e, if possible without any part of the propulsion by means of outside the guide device, neither with nor in the opposite direction of the main stream flows.
As a result of the suppression of the solid partition walls, the running wheel disks take over the pressure differences resulting from the pressure. The running wheels, as undivided disks, can absorb this excess pressure better than the divided intermediate floors, all the more since their structural diaphragm formation is not hindered by intermediate edges and, in addition, the centrifugal force counteracts the deflection.
In addition, the smaller diameter wheels that follow the first disk and are less stressed by ever decreasing pressure differences can be used to relieve the front disk, similar to the pressure shown in patent 96222: turbine.
The axial thrust, which was higher than it used to be, is absorbed, for example, by a correspondingly more heavily dimensioned cam bearing or by a relief piston or by a double-ended arrangement of the turbine. The wheel rims can be with deflection or. Leading projections lt and i may be provided after the guide devices.
There are also combinations possible in a single turbine housing, according to which the turbine consists partly of pressure stages with intermediate floors and partly of those without intermediate floors according to the invention, that is, with disk wheels. Finally, a pressure turbine according to the invention can also be combined with an overpressure turbine according to the patent claim of patent 96222, or this overpressure part can form the third link in the first-mentioned combination.
Now that it is possible to design pressure turbines with disk wheels without intermediate floors, this new turbine can also advantageously combine the characteristic of patent claim 79709, which previously only applied to positive pressure turbines with disk wheels, according to which the guide vanes be made so much wider than the following blades,
d.that the space required for an increase in the diameter of the radius knife and the blade length is gained for the hub without impermissible axial play between guide and rotor blades. In the case of pressure turbines with intermediate floors, this feature arises automatically by the latter and is also known there: but as soon as the intermediate floors are omitted, the widening of the tiles is determined solely by the necessary hub dimensioning.
However, since the discs can be designed in a better way, the overall length can be kept shorter with the same load.
The pressure turbine with disk wheels according to the invention thus briefly summarizes the following main advantages: 1. The intermediate floors are omitted, therefore a significant simplification of the turbine, he saves on weight and machining, so the turbine is cheaper.
2. Significant savings in friction work, ie an increase in the turbine efficiency.
The possibility of being able to edit the guide devices much more precisely, which also contributes to the improvement of the Turbinenwir efficiency.
4. The possibility of being able to train the impeller disks better than wheels of the same strength, especially in the middle part, since there is no longer any need to consider a sealing of intermediate floors.
5. The lack of seals on the shaft makes the turbine less sensitive to vibrations.