CH247831A - Turbine für heisses Arbeitsmittel. - Google Patents

Description

  Turbine für heisses Arbeitsmittel.    Bei Turbinen ist die     Regelung,clurüll        Ver-          stelluna,    der stillstehenden Schaufeln in einer  den veränderlichen Betriebsverhältnissen ent  sprechenden Weise an und für sich, z. B. auf  dem Gebiet der     Waeserturbinen,    bekannt.  Eine     deraxtige    Regelung kann auch bei Tur  binen für heisses     Arbeitemittel,    hauptsächlich  bei Gasturbinen, z. B. zur Regelung der     Ar-          beits.mittelmenge    oder des Druckgefälles, in  Betracht kommen.

   In diesen Fällen wird<B>je-</B>  doch die Verwendung verstellbarer Schaufeln  durch die Tatsache,     dass    es infolge der hohen  Temperatur des Arbeitsmittels nicht möglich  ist, die     Sühmierung    der Drehzapfen der  Schaufeln und damit den     einfressungsfreien,          betriebsfähig,Yen    Zustand der     Schaufelverstell-          vorriehtung    sicherzustellen, ausserordentlich  ,erschwert.  



  Die Erfindung     lässt    diese Schwierigkeit       na-eh    den erhaltenen Versuchsergebnissen in  vollkommen     befriedigend-er    Weise beseitigen,  und besteht darin,     dass    die Drehzapfen der  verstellbaren     Leitsehaufeln    in aus einem       selbstsehmierend    wirkenden nichtmetallischen  Werkstoff gefertigten La     erfuttern    gelagert  <B>9</B>       shid,    zu welchem Zwecke als Grundstoff  hauptsächlich Kohlenstoff, z. B.     Bogenlam-          penkohle,    Bürstenkohle oder Graphit, in  reinem Zustande oder mit z.

   B. die Schmier  fähigkeit steigernden oder als Bindemittel  dienenden Stoffen gemischt, in Frage kommt.  



  In     Fig5.   <B>1</B> und 2 der beiliegenden     Zeich-          nun-    ist, in<B>je</B> einem durch die     Drühzapfen     <B>C</B>    der verstellbaren Schaufeln einer Gasturbine  gelegten teilweisen Axial-     bezw.    Querschnitt,  ein     Ausführungsbeispiel    des     Erfindungsge-          crenstandes    dargestellt.  



       Fig.   <B>3</B> zeigt schematisch eine Variante der       Schauf        elverstellvorrichtung.     



  Laut     Fig.   <B>1</B> und 2 sind     die    umlaufenden  Schaufeln<B>6</B> im     Turbinenläufer    und die still  stehenden Schaufeln<B>7</B> im     Gehäusegussstück   <B>8</B>  der Turbine befestigt.

   Diese letzteren Schau  feln sind mittels ihrer Drehzapfen<B>9</B> in den  in die     Bollrungen    des     Gehäusegussstückes    ein  gesetzten Kohlenbüchsen (Lagerfuttern)<B>10</B>       (Yelagert    und ihre Verstellung erfolgt mittels  der auf das äussere freie Ende der Drehzapfen  befestigten     Stellarme   <B>11,</B> die mit den an  ihren Enden montierten Zapfen<B>12</B> in die Nu  ten 14 der das     Gehäusegussetüak    umgebenden       Stellhülse   <B>13</B> eingreifen.

   Die, mittels der  Schrauben<B>15</B> zusammengehaltene zweiteilige       Stellhülse    kann mittels wenigstens zweier, im  Kreis gleichmässig verteilter     Stellstangen   <B>5</B>  (nur eine dargestellt), in der Pfeilrichtung in  oder n parallel zur     Drehungeaehse    der Tur  bine verschoben werden, wodurch in dem  der     Verschiebungsrichtung    entsprechenden       Dreh,sinn    sieh die     Stellarme   <B>11</B> und durch  Vermittlung der Drehzapfen<B>9</B> auch die still  stehenden Schaufeln<B>7</B>     oelbst    verdrehen.

   Die  ganze     Betätigungsvorrielitung    wird     von     aussen noch durch die nicht dargestellte     Um-          hülluncr    des     Gehäusegussstückes    umgeben.

   Die  Büchsen<B>10</B> sind zur Erleichterung ihrer           Montac,e    in der     au-eh    aus der     Zeiehnung        er-          ,s ühtlichen    Weise in ihrer Querrichtung  zweckmässig geteilt und liegen zwecks     bes#se-          rer    Dichtung auf ihren     dem    Arbeitsraum der  Turbine zugekehrten Enden an den Füssen<B>16</B>  der stillstehenden Schaufeln auf.

   Die     Stell-          stangge   <B>5</B> kann zwecks selbsttätiger Ausfüh  rung der Verstellung, eventuell durch Ver  mittlung eines Servomotors, mit einem auf  irgendeine sich ändernde Betriebsgrösse     der     Gasturbine, (z. B. auf den Druck oder auf  die Drehzahl derselben) ansprechenden Or  gan (also beispielsweise mit einem Druck  messer oder mit einem Drehzahlregler) in       Funktionsverbindung    stehen; sie kann jedoch  zweckmässig, gegebenenfalls ebenfalls durch  einen     Servomotür    hindurch, auch von Hand  betätigt werden.  



  Es versteht sich von selbst,     dass    die Schau  felverstellung, ausser mittels der soeben be  schriebenen     Schaufelvergtellvorrielitung,        aueh     mittels zahlreicher anders     aus-geführter,    eben  falls von Hand oder selbsttätig betätigter  Vorrichtungen bewerkstelligt werden kann.  Das Verstellen der Schaufeln kann je     nassE     dem jeweiligen Zweck in einem oder mehre  ren, gegebenenfalls in allen feststehenden       Schaufelkränzen    erfolgen. Die Regelung ist  natürlich um so empfindlicher und wirksamer  und besitzt     gleichzeitigeinen    um so besseren  Wirkungsgrad,<B>je</B> mehr Schaufelkränze mit  verstellbaren Schaufeln versehen sind.

   Falls  die Schaufeln in mehreren oder in allen fest  stehenden     Stliaufelkränzen    verstellbar ge  macht<U>sind,</U>     so    ist es auch möglich,     dass    die  Verstellung in den     Schaufel-krInzen        nieltt     überall in gleich starkem Masse, sondern aus  gewissen stufenweise statt  findet.  



  <B>Soll</B> in diesem letzteren Falle mittels, der  Verstellung der<B>f</B>     eststell-enden    Schaufeln z. B.  die die Turbine durchströmende     Arbeitsmit-          telmenge    verändert werden, so ist es zweck  mässig, die Verstellung der Schaufeln in     sol-          .c1-ler    Weise zu bewerkstelligen,     dass    die Ver  stellung in stärkerem Masse an den     Nieder-          druckstufen    der Turbine erfolgt.

   Hiermit     lässt     ,sieh nämlich, weil bei abnehmender Bela-         stung        auch,die    durchgelassene     Arbeitsmittel-          menge    abnimmt     bezw.    bei zunehmender Be  lastung zunimmt, erzielen,     dass    die einzelnen  Stufen der Turbine trotz der Verstellung  auch weiterhin in praktisch gleichmässiger  Weise belastet werden.

   Auf     Fig.   <B>3</B> ist     sehe-          ma,tisch    eine für einen     deraxtigen    Zweck  geeignete Variante der     Ssshaufelverstellvo#r-          riähtung    dargestellt.

   Danach sind die     Stell-          arme   <B>11</B> von den     Mühdruckstufen    nach den       Niederdruckstufen    zu immer kürzer ausge  führt, so     dass    bei     Versehiebung    h der     Stell-          Uülse,    in der     Aehsrichtung    der     Verdreliwinkeli     <B><I>A</I></B> a nach der     Ausströmungsseite    der Turbine  zu von Stufe zu Stufe     anwä-ehGt.     



  Sind die     Lei#schaufeln,        nieht    in allen       Sühaufelkränzen    der Turbine verstellbar ge  macht, so ist es ausser dem soeben erwähnten  Vorteil, nämlich der Sicherstellung der prak  tischen Gleichmässigkeit der Verteilung der  Belastung über die einzelnen Stufen, auch       d'eshalb    vorteilhaft, die verstellbaren Schau  felkränze vorwiegend in den     Niederdru-ek-          stufen    der Turbine anzuordnen, da in diesen  Stufen infolge der bereits     stattgefundenen          tcilweisen    Entspannung auch die Temperatur  ,

  des     Arheitsmittels    niedriger und daher auch  die Gefahr des     Einfressens    zwischen den       Drehza,pfen    und ihren Lagerfuttern geringer  ist. Übrigens kann zwecks weiterer Verringe  rung dieser Gefahr die eventuelle Kühlung       Oleg    Turbinengehäuses so ausgebildet werden,       dass        auch        die        Lagerfutter        der   <B>7</B>     Schaufelzapfen     -wirksam gekühlt sind.  



  Als     Grund-sto-ff    für die     gelbstschmieren-          den    Lagerfutter der verstellbaren Schaufeln  können ausser Kohle oder Graphit auch an  dere     nIchtmetallieche,    Stoffe, in erster Linie  in feiner Verteilung     gewinnbaxe    Metalloxyde,  z. B.

   Zinkoxyd, in Frage kommen, welche,  ähnlich wie bei     der    Verwendung pulverisier  ter Kühle oder pulverisierten Graphits,  zweckmässig unter     Beigabeeines    Bindemittels  zu festen     Sitikken        gepresst    und zwecks Ver  stärkung des innern     Zzuammenhauges    je       naeh    der Werkstoffqualität gegebenenfalls  einer Wärmebehandlung unterworfen werden.

    Zur Sicherung besserer Schmierungsverhält-           nisoe    kann     die        Sühmierung    der Lagerung     zeit-          wüiee    mit Fett, Schmieröl oder Speckstein  erfolgen; anderseits ist es     aueli    möglich, den       Schmierstoff    im voraus im     Laggerwerkstoff     unterzubringen. Infolge seines festen     Aggre-          ,o-atzustandes    ist zu diesem Zweck besonders  Speckstein geeignet, welcher in     #sehr        verschie-          clener    Weise, z.

   B. in     Stäbehenform,    in radia  len Bohrungen des     Lagerfutters    oder in axia  len Nuten desselben angebracht werden kann;  der Grundstoff kann aber auch mit pulveri  siertem     Speckstein    gemischt verwendet wer  den. Sehr oft genügt es auch, den zu schmie  renden Zapfen     einfath    einmal (z. B. vor der  Inbetriebsetzung der Turbine) mit Speckstein  einzureiben.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH:</B> Turbine für heisse Arbeitsmittel, gekenn zeichnet durch verstellbare Leitschaufeln, de ren Drehzapfen in aus eelbstschmierend wir kendem nichtmeiallisühem Werkstoff gefer tigten Lagerfuttern gelagert eind. UNTERANSPRüCHE: <B>1.</B> Turbine nach Paten#tansprud.'h, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundstoff der La gerfutter Kohlenstoff Ist.

   <B>2.</B> Turbine nach Patenta-nspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der GrundGtoff der La gerfutter -mit Speckstein--emischt ist. <B>3.</B> Turbine nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durell in radiale Bohrungen der La- ,gerfutter ein-esetzte, aus Speckstein gefer- C tigte Schmierstäbchen. 4.

   Turbine naeh Patentanspruck, gekenn zeichnet durch in axiale Nuten der Lauf flächen der Lagerfutter eingesetzte, Speck- egteinstäbe. <B>5.</B> Turbine nach Patentanspruch, gehenn- zeichnet durch gekühlte Lagerfutter.

   <B>6.</B> Turbine nach Patentan-sprurh, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitesshaufeln in mehreren Schaufelkränzen verstellbarsind. <B>7.</B> Turbine nach Patentanepru-cli und Un teranspruch<B>6,</B> dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verstellung die Leite-ehaufeln einer Stufe tieferen Dr-aekes stärker verstellt wer den als diejenigen einer Stufe höheren Druk- kes. <B>8.</B> Turbine nach Pat--ntanspru--h,

   gekenn zeichnet durch auf den durch das Gehäuse- gussstück hindurcligeführten Drehzapfeli der n verstellbaren Leilscliaufeln montierte Kur belarme, die in den einzelnen Schaufelkrän zen mit ihren Kurbelzapfen in Ringnuten Ciner das Gehäusegussstück umgebenden und in der Achsrielituno, der Turbine verschieb baren Stellhülse eingreifen.

   <B>9.</B> Turbine nach Patentanpprutl-i und Un- teranspruch, <B>8,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Stellhülse mit wenigstens zwei im Kreis gleichmässig verteilten, in der Achsriahtung der Turbine angeordneten Stellstangen ver sehen ist.

   <B>10.</B> Turbine naeh Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass eine Verstellvor- richtung für die verstellbaren Leitstliaufeln mit einem auf irgendeine v-eränderliehe Be triebsgrösse der Turbine ansprechenden Re- -gelorgan in Funktionsverbindung steht.

   <B>11.</B> Turbine nach Patentanspruell und Un- tera#nsprueh <B>1,0,</B> gekennzeieffinet durch einen zwischen dem Regelirgan und der Verstell- vorri,ehtung der Schaufeln geschalteten Servo- inotor.