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Diisengehäuse für axial beaufschlagte Dampfturbinen.
Die Erfindung betrifft axiale Dampfturbinen. Dampfturbinen dieser Art, welche mit hoher Überhitzung und hohem Druck arbeiten, werden für gewöhnlich so gebaut, dass die Berührung des Hoohdruck- dampfes mit dem Turbinengehäuse tunlichst vermieden wird, um Deformationen des letzteren hintanzuhalten. Dies geschieht gewöhnlich durch abnehmbare in das Turbinengehäuse eingesetzte Düsengehäuse, in welche der Hochdruckdampf eingeleitet wird, um durch die darin enthaltenen Düsen zum ersten Laufkran zuströmen. Ausser an jenen Stellen, wo die Düsengehäuse durch das Turbinengehäuse reichen, oder an ihm befestigt sind, sind sie, einmal eingesetzt, nicht in Berührung mit letzterem, so dass die Wärme des durch sie strömenden Hochdruekdampfes nicht unmittelbar zum Gehäuse geleitet wird.
Bei einer bisher benutzten Bauart wurden die Düsengehäuse in Öffnungen in der Gehäusestirnwand eingesetzt, die über den vollen Kreisbogen des Einlasses rechten und daher das Gehäuse beträchtlich schächten, wobei überdies der Dampf nur auf etwa der Hälfte des Umfanges des ersten Laufrades eingelassen werden konnte. In solchen Fällen ist bei Turbinen von grosser Leistung die radiale Abmessung der Düsen und der zugehörigen Laufradschaufeln sehr beträchtlich und da die Spielraumverluste des ersten Turbinenrades mit der radialen Länge der Schaufeln und dem Umfang jenes Teiles des Kranzes wachsen, durch welchen kein Dampf strömt, so können diese Verluste ungebührlich hoch werden.
Bei einer andern Bauart werden die Düsengehäuse seitlich durch einen Schlitz im Mantel des Turbinengehäuses eingeschoben ; hiebei ist der Schlitz so gross, dass er das Turbinengehäuse sehr erheblich schwächt. Der Dampfeinlass ist hier auch bloss auf etwa eine Hälfte des Umfanges des Rades beschränkt.
Die Erfindung bezweckt ein Düsengehäuse zu schaffen, welches derart eingerichtet ist, dass die
Notwendigkeit langer und breiter Schlitze im Turbinengehäuse zur Einführung der Düsengehäuse entfällt und dadurch die Festigkeit des Gehäuses erhalten bleibt. Der Bogen für den Dampfeinlass in die Turbine kann gleichfalls beträchtlich vergrössert werden, wodurch bei einer Turbine für eine gegebene Leistung die radiale Länge der Schaufeln verringert werden kann.
Diese Zwecke werden gemäss der Erfindung durch ein Düsengehäuse erreicht, das an einem Ende geschlossen ist und an seiner Dampfeintrittsstelle am Turbinengehäuse befestigt wird. Da die Befestigung- stelle an einem Ende des Düsengehäuses angebracht ist, so kann letzteres in seiner Längsrichtung ange- nähert tangential zu dem Laufkranz in das Turbinengehäuse durch eine verhältnismässig kleine Öffnung an seiner Seite eingesetzt werden.
In der Zeichnung ist Fig. 1 eine Draufsicht, Fig. 2 ein Aufriss, Fig. 3 eine Endansicht und Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2 eines Düsengehäuses. Fig. 5 ist eine Endansicht zum Teilschnitt nach der Linie V-V der Fig. 6 des Hochdruckendes einer Dampfturbine mit Düsengehäusen nach Fig. 1-4, Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5.
In Fig. 1-4 besteht das Düsengehäuse aus einem gekrümmten sich gegen ein Ende verjüngenden Rohr, das am engeren Ende 2 geschlossen und am andein Ende mit einem Flansch 3 ausgestattet ist, wodurch es am Turbinengehäuse befestigt werden kann. An einer Seite des Rohres ist eine Anzahl von Öffnungen 4 angebracht, durch welche Dampf aus dem Inneren des Düsengehäuses in die Düsenkanäle 5 strömt, die wie gezeigt, zweckmässig von Leitschaufehl 6 gebildet werden können, welche zwischen zwei Seitenwänden 7, 8 an einer ebenen Fläche 9 des Düsengehäuses befestigt sind. Die Ansätze zu beiden Seiten des Düsengehäuses dienen zu einem später zu beschreibenden Zwecke.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Turbine mit drei Düsengehäusen der in Fig. 1-4 dargestellten Art, wobei zwei derselben in die obere Hälfte des Turbinengehäuses 12 urch Öffnungen 20 und das dritte durch eine Öffnung 20 an der Seite der unteren Hälfte des Turbinengehäuses eingesetzt ist. Die Ränder dieser Öffnungen 20 weisen Auflageflächen auf, an welchen die Flanschen 3 der Düsengehäuse durch Bolzen befestigt sind. Anschläge 14, 15 des Turbinengehäuses verhindern axiale Bewegungen der Düsengehäuse, indem Ansätze 10, 11 der Düsengehäuse in Nuten der Anschläge 14, 15 eingreifen (Fig. 6), was zur Aufnahme des Reaktionsdruekes der Dampfstrahlen durch die Düsengehäuse beiträgt.
Die Düsengehäuse sind mit dem Dampfkasten 16 durch Rohre 17, 18 und 19 verbunden, wobei geeignete Ventile den Dampf zutritt zu den verschiedenen Düsengehäusen regeln.
Die in Fig. 5 und 6 dargestellte Anordnung gestattet durch Anwendung von bloss drei Düsengehäusen Dampf auf fast dem ganzen Umfang des ersten Schaufelkranzes der Turbine eintreten zu lassen ; es kann aber eine grössere oder kleinere Anzahl von Düsengehäusen verwendet werden. So kann beispielsweise nur ein einziges Düsengehäuse entweder in der oberen oder in der unteren Hälfte der Turbine vorgesehen sein.
Man bemerkt, dass die Öffnungen 20 zum Einsetzen der Düsengehäuse gemäss der Erfindung im Turbinengehäuse verhältnismässig klein sind und daher das letztere bei weitem nicht so schwächen, wie die verhältnismässig langen Schlitze, die bisher zu diesem Zweck verwendet werden mussten.
Obgleich eine vorzugsweise zu verwendende Bauart der Düsengehäuse im Vorstehenden beschrieben und in der Zeichnung veranschaulicht worden ist, ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten baulichen Einzelheiten beschränkt ; diese können, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, abgeändert werden. Das Düsengehäuse kann beispielsweise in manchen Fällen gerade sein, statt, wie gezeichnet, gekrümmt zu sein. Das Düsengehäuse hat nach der Zeichnung einen kreisförmigen Querschnitt ; während dies aus mancherlei Gründen vorteilhaft ist, können die Düsengehäuse in manchen Fällen einen elliptischen oder ändern geeigneten Querschnitt aufweisen.
Bei der vorzugsweise benutzten Konstruktion verjüngen sich die Düsengehäuse ; dies ist aber nicht unbedingt erforderlich, weil die Gehäuse durchwegs im wesentlichen den gleichen Querschnitt aufweisen können. Man kann auch andere Mittel als die beschriebenen und dargestellten Ansätze an den Düseugehäusen und Anschläge im Turbinengehäuse benützen, um die axiale Bewegung der Düsen gegenüber den Schaufeln zu verhindern ; nur müssen diese Mittel so angeordnet sein, dass sie die Bewegung der Düsengehäuse gegenüber dem Turbinengehäuse infolge der Ausdehnungsunterschiede gestatten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Düsengehäuse für axial beaufschlagte Dampfturbinen, das an der Stirnwand des Turbinengehäuses hinläuft, dadurch gekennzeichnet, dass das an einem Ende (2) geschlossene Düsengehäuse (1)
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gehäuse in der Längsrichtung nach einem zur Turbinenachse konzentrischen Kreis gekrümmt ist.
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Die housing for axially loaded steam turbines.
The invention relates to axial steam turbines. Steam turbines of this type, which work with high superheating and high pressure, are usually built in such a way that contact of the high pressure steam with the turbine housing is avoided as far as possible in order to prevent deformation of the latter. This is usually done by detachable nozzle housings inserted into the turbine housing, into which the high-pressure steam is introduced in order to flow through the nozzles contained therein to the first traveling crane. Except in those places where the nozzle housings extend through the turbine housing or are attached to it, once inserted they are not in contact with the latter, so that the heat of the high-pressure steam flowing through them is not conducted directly to the housing.
In a previously used design, the nozzle housings were inserted into openings in the end wall of the housing, which right over the full circular arc of the inlet and therefore the housing considerably, while the steam could only be admitted to about half the circumference of the first impeller. In such cases, the radial dimension of the nozzles and the associated impeller blades is very considerable in the case of high-performance turbines, and since the losses in clearance of the first turbine wheel increase with the radial length of the blades and the circumference of that part of the ring through which no steam flows, so can these losses become unduly high.
In another design, the nozzle housings are pushed laterally through a slot in the casing of the turbine housing; The slot is so large that it weakens the turbine housing very considerably. The steam inlet is also limited to only about half of the circumference of the wheel.
The invention aims to create a nozzle housing which is set up such that the
There is no need for long and wide slots in the turbine housing for introducing the nozzle housing, and the strength of the housing is thereby retained. The arc for the steam inlet into the turbine can also be increased considerably, whereby the radial length of the blades can be reduced in a turbine for a given power.
According to the invention, these purposes are achieved by a nozzle housing which is closed at one end and which is attached to the turbine housing at its steam entry point. Since the fastening point is attached to one end of the nozzle housing, the latter can be inserted into the turbine housing in its longitudinal direction approximately tangential to the running ring through a relatively small opening on its side.
In the drawing, Fig. 1 is a plan view, Fig. 2 is an elevation, Fig. 3 is an end view and Fig. 4 is a section along the line IV-IV of Fig. 2 of a nozzle housing. Figure 5 is an end view in partial section on line V-V of Figure 6 of the high pressure end of a steam turbine with nozzle housings of Figures 1-4; Figure 6 is a section on line VI-VI of Figure 5.
In Fig. 1-4 the nozzle housing consists of a curved tube tapering towards one end, which is closed at the narrower end 2 and equipped at the other end with a flange 3, whereby it can be attached to the turbine housing. On one side of the tube there is a number of openings 4 through which steam flows from the interior of the nozzle housing into the nozzle channels 5, which, as shown, can usefully be formed by guide vane 6, which is located between two side walls 7, 8 on a flat surface 9 of the nozzle housing are attached. The approaches on both sides of the nozzle housing serve a purpose to be described later.
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Figures 5 and 6 show a turbine having three nozzle housings of the type shown in Figures 1-4, two of which enter the upper half of the turbine housing 12 through openings 20 and the third through an opening 20 on the side of the lower half of the turbine housing is used. The edges of these openings 20 have bearing surfaces to which the flanges 3 of the nozzle housings are fastened by bolts. Stops 14, 15 of the turbine housing prevent axial movements of the nozzle housings in that lugs 10, 11 of the nozzle housings engage in grooves in the stops 14, 15 (FIG. 6), which contributes to absorbing the reaction pressure of the steam jets through the nozzle housing.
The nozzle housings are connected to the steam box 16 by pipes 17, 18 and 19, with suitable valves regulating the steam access to the various nozzle housings.
The arrangement shown in FIGS. 5 and 6 allows steam to enter almost the entire circumference of the first blade ring of the turbine by using only three nozzle housings; however, a larger or smaller number of nozzle housings can be used. For example, only a single nozzle housing can be provided either in the upper or in the lower half of the turbine.
It should be noted that the openings 20 for inserting the nozzle housing according to the invention in the turbine housing are relatively small and therefore do not weaken the latter by far as much as the relatively long slots that had to be used for this purpose up to now.
Although a type of nozzle housing that is preferably to be used has been described above and illustrated in the drawing, the invention is not limited to the structural details described and illustrated; these can be modified without departing from the essence of the invention. For example, the nozzle housing can in some cases be straight instead of being curved as shown. According to the drawing, the nozzle housing has a circular cross-section; While this is advantageous for a number of reasons, in some cases the nozzle housings may have an elliptical or other suitable cross-section.
In the preferred construction used, the nozzle housings are tapered; but this is not absolutely necessary because the housings can consistently have essentially the same cross section. It is also possible to use other means than the approaches described and shown on the nozzle housings and stops in the turbine housing in order to prevent the axial movement of the nozzles with respect to the blades; only these means have to be arranged in such a way that they allow the movement of the nozzle housing with respect to the turbine housing as a result of the expansion differences.
PATENT CLAIMS:
1. Nozzle housing for axially loaded steam turbines, which runs towards the end wall of the turbine housing, characterized in that the nozzle housing (1) which is closed at one end (2)
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housing is curved in the longitudinal direction according to a circle concentric to the turbine axis.