Kreisringförmiger Diffusor für Dampfturbinen

Abstract

 Gegenstand der Erfindung ist ein Diffusor für Dampfturbinen, der von dem Leitrad (1) der letzten Stufe, einem Innenmantel (15) und einem Außenmantel (11) begrenzt wird. Zur Ver­besserung der Abführung des sich bildenden Dampf-Kondensat-­Gemisches ist im Halterungskranz (2) für die Leitschaufeln des letzten Leitrads (1) eine Ringkammer (5) ausgebildet, die über Kanäle (6) mit einer nachgeordneten Sammelkammer (7) in Strömungsverbindung steht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Diffusor für den Niederdruck­teil einer Dampfturbine.

[0002] Derartige kreisringförmige Diffusoren werden der letzten Arbeitsstufe der Dampfturbine nachgeordnet, um die gleich­förmige Abführung des entspannten Dampfes zu gewährleisten. Die Funktion der Diffusoren kann durch Vorsehen eines Spaltes zum Absaugen bzw. Einblasen eines Flüssigkeits­mediums verbessert werden, was jedoch mit verschiedenen Problemen verbunden ist. Bei Saugspalten ergibt sich eine komplizierte Abführung des abgesaugten Dampfes in Zonen von geringem Druck und die erwünschte Arbeitsweise ist lediglich innerhalb eines relativ engen Bereichs der ab­zusaugenden Dampfmenge möglich. Weiterhin ist der zum Absaugen des Dampfes benötigte Energieverbrauch nach­teilig. Das Vorsehen von Einblasspalten führt zu einer komplizierten Dampfzufuhr und Verlusten durch die zum Einblasen notwendige Energie.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten kreisringförmigen Diffusor für Dampfturbinen zu schaffen, der bei einfachem Aufbau eine wirksame Abführung von ent­spanntem Abdampf und ggf. Kondensat in einem weiten Arbeits­bereich der Turbine praktisch ohne Energieverbrauch ermög­licht.

[0004] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0005] Der aus einem Kranz des letzten Leitrades, seinen Leit­schaufeln, einem Außen- und einem Innenmantel gebildete Diffusor enthält erfindungsgemäß im Kranz des letzten Leitrades über den Leitschaufeln mit Spalten eine kreis­ringförmige Sammelkammer, die über Kanäle mit einer Umfangs­sammelkammer in Verbindung steht. Die Umfangssammelkammer ist zwischen dem Vorder- und dem Hinterteil des Außenman­tels des kreisringförmigen Diffusors ausgebildet und steht einerseits über einen lotrechten Spalt mit einem Zwischen­radraum zwischen den Leit- und den Laufschaufeln, anderer­seits mittels eines zwischen der Innenfläche des Hinter­teils des Außenmantels des kreisringförmigen Diffusors und der Oberkante des Vorderteils des Außenmantels des kreisringförmigen Diffusors vorgesehenen Einblasspaltes mit dem freien Raum des erweiterten Teils des Diffusors in Verbindung.

[0006] Der erfindungsgemäße Diffusor gewährleistet eine aus­reichende Abfuhr des Kondensats durch die Spalte in den hohlen Leitschaufeln sowie durch den lotrechten Spalt aus dem Raum zwischen den Leit- und den Laufschaufeln der letzten Stufe. Das Kondensat wird durch einen Dampf­anteil mitgerissen und außer einer spürbaren Herabsetzung der Schaufelerosion wird dieser Dampfanteil vorteilhaft tangential in den erweiterten Teil des Diffusors durch den Einblasspalt eingeblasen. Durch ein solches tangentiales Einblasen wird der Bereich der Strömungsablösung an der Außenwand des Diffusors vermindert und gleichzeitig die Leistung der Dampfturbine erhöht.

[0007] Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Diffusors wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert, die einen Längsschnitt der letzten Stufe einer Dampfturbine und des nachgeordneten Diffusors zeigt.

[0008] Der dargestellte kreisringförmige Diffusor mit Einblasen wird von einem Kranz 2 des letzten in einem Körper 01 des ND-Teils der Dampfturbine gelagerten Leitrads, den mit ihren Außenenden im Kranz 2 festgelegten Leitschaufeln 1, einem an der Stirnseite des Kranzes 2 befestigten Außen­mantel 11 und aus einem den Vorderteil eines den Außen­mantel bildenden Leitelement 13 gebildet. Zwischen einem Befestigungsflansch 31 am Leitelement 13 des Außenmantels und der Stirnseite des Kranzes 2 ist ein lotrechter Spalt 8 vorgesehen. Der Außenmantel 11 ist mittels eines Ring­flansches 30 direkt an der Stirnseite des Körpers 01 be­festigt. Zwischen der Innenfläche des etwa zylindrischen Endteils 11 des Außenmantels und der Außenfläche des Leit­elements 13 ist eine kreisringförmige Sammelkammer 7 vor­gesehen. In diese Sammelkammer 7 münden der Spalt 8 aus dem Zwischenradraum 14, ein Blasspalt 10 zwischen dem Außenmantel 11 und der Endkante des bogenförmigen Leit­elements 13 sowie Kanäle 6 im Kranz 2, welche die Sammel­kammer 7 mit einer Ringkammer 5 verbinden. Diese Ring­kammer 5 ist im Kranz 2 über den Leitschaufeln 1 ange­ordnet, in denen je ein langer Radialspalt 3 am Bauch und mehrere kürzere Spalte 4 am Rücken ausgebildet sind.

[0009] Während des Betriebs der Dampfturbine prallt ein größerer Kondensattröpfchen mitnehmender Dampfanteil auf die Leit­schaufeln 1 auf und treibt die Tröpfchen in die rückseitigen Spalte 4 der Leitschaufeln 1 sowie in den vorderen Radial­spalt 3. Ein weiterer Dampfanteil strömt durch das Schaufel­gitter in den Zwischenradraum 14 und treibt die Laufschau­fel 9 an, worauf er den vom Innenmantel 15 und den Innen­flächen des Leitelements 13 des Außenmantels begrenzten Diffusor durchströmt. Kondensattröpfchen fließen an der Außenwand 12 des vom Zwischenraum 14 gebildeten Aktions­kanals und werden zusammen mit einem Dampfanteil über den Spalt 8 und in die Sammelkammer 7 getrieben. Hier mischt sich dieses Dampfwassergemisch mit dem Dampfwasser­gemisch, das über die Spalte bzw. Nuten 3 und 4 an den beiden Seitenflächen der Leitschaufeln 1 in die Ring­kammer 5 und daraus über die Kanäle 6 in die Sammelkammer 7 strömt. Der Druck des durch den Spalt 8 und die Kanäle 6 kontinuierlich zugeführten Dampfes verdrängt den Dampf aus der Sammelkammer 7 durch den Blasspalt 10 in den äuße­ren Umfangsbereich des Diffusors. Durch Beschleunigen der Strömung in diesem Bereich werden die Strömungsab­ lösungen wesentlich vermindert, was den Wirkungsgrad des Diffusors und damit die Leistung der Dampfturbine erhöht.

Ansprüche

1. Ringförmiger Diffusor für Dampfturbinen, der von den Leitschaufeln (1) und deren äußerem Halterungskranz (2) des letzten Leitrads, einem daran anschließendem Außenmantel (11) und einem Innenmantel (15) gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Halterungskranz (2) eine nach radial innen offene Ringkammer (5) vorgesehen ist, die über Kanäle (6) mit einer nachgeordneten ringförmigen Sammelkammer (7) in Verbindung steht.

2. Diffusor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Leitschaufeln (1) vorzugsweise radial ver­laufende spaltförmige Ausnehmungen (3, 4) zur Kondensatab­führung in die Ringkammer (5) vorgesehen sind.

3. Diffusor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die radial außen von einem Wandabschnitt des Außen­mantels (11), radial innen von einem gewölbten Leitele­ment (13) und stirnseitig vom Halterungskranz (2) be­grenzte Ringkammer (7) über einen schmalen Ringspalt (10) im Bereich des Außenmantels (11) in den Diffusor-­Innenraum ausmündet.

4. Diffusor nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sammelkammer (7) einströmseitig über einen Radialspalt (8) mit einem Raum (14) zwischen dem letzten Leitrad (1) und einem diesem nachgeordneten Turbinen­laufrad (9) in Verbindung steht.

5. Diffusor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die radiale Innenfläche (12) des den Zwischenraum (14) nach radial außen begrenzenden Halterungskranzes (2) in Strömungsrichtung in etwa konisch verläuft und in den Radialspalt (8) am Befestigungsflansch (31) des Leitelements (13) ausmündet.

6. Diffusor nach einem der Ansprüche 1-5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die die Ringkammer (5) mit der Sammelkammer (7) verbindenden Kanäle (6) im Halterungskranz (2) ange­ordnet sind und aus radialen und axialen Abschnitten bestehen.

Zeichnung