AT106893B

AT106893B - Einrichtung zum Ausgleich verschiedener Wärmeausdehnungen zwischen einer äußeren Gehäusewand und einer Zwischenwand des gleichen Gehäuses, insbesonders bei Dampfoder Gasturbinen.

Info

Publication number: AT106893B
Authority: AT
Inventors: Jan Ing Kieswetter
Original assignee: Jan Ing Kieswetter
Priority date: 1923-07-13
Filing date: 1924-07-04
Publication date: 1927-07-25

Description

Einrichtung zum Ausgleich verschiedener Wärmeausdehnungen zwischen einer äusseren Gehäusewand und einer Zwischenwand des gleichen Gehäuses, insbesonders bei Dampf- oder Gasturbinen.

Bei vielen Wärmeenergie verarbeitenden Vorrichtungen und Maschinen, insbesondere Dampfoder Gasturbinen, die Gehäuse mit eingesetzten Zwischenwänden (z. B. Leiträdern) besitzen, werden durch die insbesondere bei hohen Temperaturen sehr stark auftretenden Wärmeausdehnungsunterschiede zwischen Gehäuse und Zwischenwand die verschiedenartigsten Übelstände verursacht. Diese Nachteile machen sich ganz besonders unangenehm fühlbar bei mit besonders hohen Drücken und besonders hohen Temperaturen arbeitenden Dampfturbinen, da bei diesen das Leitrad weit höheren Temperaturen ausgesetzt ist, als das von der Aussenluft gekühlte Turbinengehäuse. Die vorgenannten grossen Wärmeausdehnungsunterschiede zwischen Gehäuse und Zwischenwand haben schlechte Abdichtungen und exzentrische Lagerungen der Zwischenwände zur Folge.

Nun ist aber gerade bei Hochdruckdampfturbinen, welche verhältnismässig kleine Querschnitte der Leitkanäle als auch kleine Zwischenräume in den Stopfbüchsen der Welle und in den Leiträdern besitzen, die unbedingt zentrische Lagerung der Leiträder bei allen Betriebsverhältnissen notwendig.

Um die angegebenen Übelstände zu beseitigen und den insbesondere bei Hochdruckdampfturbinen gestellten Anforderungen zu entsprechen, wird gemäss der Erfindung zwischen der Gehäusewand und dem äusseren Umfange der Zwischenwand eine Ausgleichsvorrichtung vorgesehen, die derart ausgebildet ist, dass sie in sich federt. Hiebei kann das federnde Spiel der Ausgleichsvorrichtung durch zueinander versetzt angeordnete Übertragungsorgane für die Ausgleichskräfte ermöglicht werden. Das federnde
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die Ausgleichskräfte in axialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sind.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielsweise an Dampfturbinen, u. zw. bezüglich des Einbaues von Leiträdern im Turbinengehäuse veranschaulicht. Fig. 1 zeigt den Einbau und die Ausgestaltung eines mit einer Wärmeausgleiehsvorrichtung versehenen Leitrades im Turbinengehäuse. Die Fig. 2,3 und 4 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Wärmeausgleichsvorrichtung zwischen Turbinengehäuse und Leitrad im Querschnitt. Die Fig. 5,6 und 7 zeigen eine weitere Gruppe eigenartiger Ausbildungen der Wärmeausgleichsvorriehtung im Querschnitt. In den Fig. 8,9 und 10 sind im Querschnitt weitere eigenartige Ausbildungen der in den Fig. 1-4 veranschaulichten Ausgleichsvorrichtung dargestellt. Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Ausgleichsvorrichtung im Querschnitt.

In allen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffen bezeichnet. In Fig. 1 ist 1 das Turbineu- gehäuse, 2 das Leitrad, 3 die Leitkanäle und 4 die Bohrung für die durchgehende Welle. Am Rande des Leitrades sind verhältnismässig tief einschneidende Schlitze J, 5 vorgesehen, die entlang des Leitradkranzes ringförmig verlaufen. Im Umfange des Leitradkranzes ist eine verhältnismässig breite Ausnehmung 6 vorgesehen, die gleichfalls ringförmig um den Umfang des Leitrades verläuft. 7,7 sind die
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Durch die vorstehend beschriebene Bauart wird ein Ausgleichskörper 8 geschaffen, der mit dem Leitrad nur an einer schmalen Stelle 9 zusammenhängt.

Diese Verbindungsstelle 9 ist gegenüber der
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und die Ausnehmung 6 wird am Umfange des Leitrades ein in sich federnder Ring geschaffen, der bei Ausdehnungen des Leitrades nachgeben kann.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 ist der Ausgleichskörper 8 wesentlich breiter gehalten als der Leitradkranz und dementsprechend ist auch die Ausnehmung 6 verbreitert. Hiedurch wird die Elastizität des Ausgleichskörpers und der Ausgleich der Wärmeausdehnungsuntersehiede erhöht. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist gleichfalls ein verbreiterter Ausgleichskörper 8 vorgesehen. Die Sitzflächen 7 des Ausgleichskörpers sind bei dieser Ausführungsform im Turbinengehäuse 1 versenkt.

Hiedurch wird eine absolute Dampfdichtheit zwischen dem Leitrad und dem Turbinengehäuse und eine Sicherung gegen axiale Verschiebungen des Leitrades erreicht.

Bei der Ausführungsform gemäss der Fig. 4 ist der Schlitz 5 nur an einer Seite des Leitrades vorgesehen, so dass die Verbindungsstelle 9 mit dem Ausgleichskörper an die äussere Seite des Leitiades verlegt ist. Die Sitzflächen 7, 7 sind wiederum versetzt zu der Verbindungsstelle 9 angeordnet. Hiedurch wird ausser der ringförmigen Ausnehmung 6 noch eine zweite ringförmige Ausnehmung 6'geschaffen,
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konstruktiv vom Gehäuse 1 land dem Leitrad 2 getrennt und als selbständiger Teil ausgebildet.

In Fig. 5 bezeichnet 8 den als selbständigen Konstruktionsteil ausgebildeten Ausgleiehskörper.

Der Ausgleichskörper ist breiter gehalten als der Leitradkranz und mit zwei Sitzflächen 7,7 und einer ringförmigen Ausnehmung 6 versehen. An der Innenfläche ist der Ausgleiehskörper so ausgestaltet, dass er nur mit einer verhältnismässig schmalen Sitzfläche auf dem Leitradkörper aufsitzt, so dass zu beiden Seiten der Sitzfläche die Schlitze 5, 5 frei bleiben.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 6 besitzt der Ausgleiehskörper 8 an seinem äusseren Umfang eine Sitzfläche 7 und an seinem inneren Umfang zwei Sitzfläohen. 11.

Bei dem Einbau eines derartigen Ausgleichskörpers entstehen die Schlitze 5 am äusseren Umfang des Ausgleichskörpers, wogegen die Ausnehmung 6 zwischen Ausgleiellskörper und Leitradkörper verlegt ist. Die Befestigung des Ausgleichskörpers 8 am Turbinengehäuse erfolgt durch Schrauben 12.

Bei der Ausführungsform gemäss der Fig. 7 ist der Ausgleichskörper ähnlich ausgestaltet wie nach Fig. 5 und durch Schrauben 13 mit dem Leitrad : sowie durch Schrauben. M mit dem Turbinengehäuse. 1 verbunden.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 8 veranschaulicht 1 das Turbinengehäuse ; 2, 2', 2"neben-
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Die Ausgleichskörper sind aus dem Leitradkranz herausgearbeitet und durch Schlitze 5, dz 5"vom Leitrad getrennt. Die Ausgleiehskörper 8, 8', 8"sind gegenüber dem Leitradkranz stark verbreitert und mit Sitzflächen 7, 7', 7"versehen. 6, 6', 6"sind die Ausnehmungen zwischen den Sitzflächen. An der Innenseite zweier benachbarter Ausgleichskörper 8, 8'ist ein ringförmiger Verbindungsteil. M vorgesehen, der mittels Schrauben 19 an dem Turbinengehäuse. 1 befestigt ist.

Hiedurch werden zwei benachbarte Ausgleichskörper mit einem einzigen Befestigungsmittel an das Turbinengehäuse angepresst.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 9 sitzt der Ausgleichskörper fliegend nur durch einen einzigen Schlitz 5 vom Leitradkörper getrennt auf dem Leitrad. Die Sitzfläche 7 des Ausgleichskörpers liegt weit vor, so dass eine-sehr empfindliche Federung des Ausgleichskörpers geschaffen wird. Der Ausgleiehs- körper selbst ist hohlkegelförmig ausgebildet und ist mit seinem verstärkten Sitzteil dampfdicht in ringförmigen Nuten des Turbinengehäuses eingepasst. Die Verbindung des Ausgleichskörpers mit dem Turbinengehäuse 1 erfolgt ausserdem noch durch Schrauben 20.

Auf die untere Seite des Ausgleichskölpors wirkt ein höherer Dampfdruck als auf die obere Seite, so dass der Ausgleichskörper durch diese Druckdifferenz gegen das Gehäuse gepresst wird.

Bei der Ausführungsform gemäss der Fig. 10 sind in der Richtung vom Umfang gegen das Mittel des Leitrades mehrere Ausgleiehsvorrichtungen vorgesehen. 8 ist der Ausgleichskörper, der mit den Sehlitzen 5 und der Ausnehmung 6 die äussere Ausgleichsvorrichtung bildet. Unterhalb des Leitkanales 3 ist noch eine zweite innere Ausgleichsvorrichtung vorgesehen. Diese innere Ausgleichsvorrichtung wird beispielsweise dadurch gebildet, dass der die Leitkanäle tragende Kranz 20 des Leitrades nur durch eine ganz schmale Verbindungsstelle 21, welche durch Anordnung eines Schlitzes 22 gebildet wird, mit der Leitradscheibe in Verbindung steht.

Bei der Ausfuhrungsform gemäss der Fig. 11 bildet der Ausgleichskörper 8 einen Teil des Turbinengehäuses 1. Der Ausgleichskörper ist durch Schlitze 5, 5 vom Turbinengehäuse getrennt und hängt mit diesem nur durch die schmale Verbindungsstelle 9 zusammen ; er stützt sich gegen das Leitrad 2 mit den Stützflächen 7,7, zwischen denen eine Ausnehmung 6 vorgesehen ist.

Schon infolge der federnden Wirkung der beschriebenen Ausgleichsvorrichtungen werden die Sitzflächen der Leitscheiben dampfdicht gegen das Gehäuse gepresst. Zur Unterstützung dieser Wirkung können die Ausnehmungen 6 bei den dargestellten Ausführungen mit Ausnahme der Fig. 6,9 und 11 durch Kanäle, Bohrungen od. dgl. in geeigneter Weise mit dem Dampfraum hinter dem Leitrade ver-

bunden sein. Hiedurch wird erreicht, dass der Druck in den Ausnehmungen 6 geringer ist, als in den mit dem Dampfraum vor dem Leitrad in Verbindung stehenden, ringförmigen Ausnehmungen 5 und dass durch diese Druckdifferenz der Ausgleichskörper 8 gegen die Gehäusewand gepresst wird.

Bei den in den Fig. 6 und 11 dargestellten Ausführungsformen wird die gleiche Wirkung erzielt, indem die Ausnehmungen 6 durch Kanäle, Bohrungen od. dgl. mit dem Dampfraum vor dem Leitrade in Verbindung gebracht werden. Zur weiteren Unterstützung der Erreichung einer vollständig sicheren Dampf dichtheit zwischen dem Gehäuse und dem Leitrade sind vielfach die Sitzflächen auch noch mit dem Turbinengehäuse verschraubt oder in ringförmigen Nuten des Turbinengehäuses dampfdicht eingepasst oder beides gleichzeitig.

Die vorstehend beschriebenen Einrichtungen sichern vollkommene Zentrierung der Leiträder
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Ausdehnungen dieser Teile.

In der angegebenen Weise können auch andere Zwischenwände in das Turbinengehäuse eingebaut sein, z. B. Unterteilungswände, welche eine Stopfbüchse, Hülse u. dgl. für die Turbinenwelle tragen.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auch in verschiedener anderer Weise ausgeführt werden. Zur Durchführung der Erfindung ist es auch nicht erforderlich, dass die Ausgleichsvorrichtung gerade in radialer Richtung oder nur in radialer Richtung federt. Die Ausgleichsvorrichtung könnte auch so ausgebildet sein, dass ihre Federung in axialer Richtung oder in ihrer Umfangsrichtung oder kombiniert in dieser und der radialen Richtung erfolgt.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Ausgleich verschiedener Wärmeausdehnungen zwischen einer äusseren Gehäusewand und einer Zwischenwand des gleichen Gehäuses, insbesondere bei Dampf-oder Gasturbinen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gehäusewand (1) und dem äusseren Umfange der Zwischenwand (2) eine Ausgleichsvorrichtung (8) vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass sie in sich federt.

Claims

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Spiel der Ausgleichsvorrichtung (8) durch zueinander versetzt angeordnete Übertragungsorgane ('/und bzw. 11) für die Ausgleiehskräfte ermöglicht ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Spiel EMI3.2 vorrichtung (8) den äusseren Randteil der Zwischenwand (2) bildet (Fig. 1 bis 4 und 8 bis 10).

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Aus- EMI3.3 6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Ausgleichsvorriehtung (8) konstruktiv vom Gehäuse (1) und der Zwischenwand (2) getrennt als selbständiger Teil ausgebildet ist (Fig. 5 bis 7).

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Ausgleichs- EMI3.4 Stelle zusammenhängt, die gegenüber der Sitzfläche (7) der federnden Ausgleichsvorrichtung an der Gehäusewand axial verschoben ist (Fig. 9).

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am äusseren Umfang der federnden Ausgleichsvorrichtung (8) mehrere Sitzflächen (7) vorgesehen sind (Fig. 1 bis 4,8 und 10).

9. Einrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde AusgJeichsvorriehtung mit dem Gehäuse nur durch eine schmale Stelle (9) zusammenhängt, die gegenüber der Sitzfläche (7) für die Zwischenwand axial verschoben ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass am inneren Umfang der federnden . \usgleichsvorrichtung (8) mehrere Sitzflächen (7) fÜr die Zwischenwand vorgesehen sind (Fig. 11).

11. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzfläche bzw. Sitzflächen (11) der federnden Ausgleichsvorrichtung (8) fiu die Zwischenwand (2) gegenüber der Sitzfläche bzw. den Sitzflächen (7) der federnden Ansgleichsvorrichtung für das Gehäuse (1) axial verschoben sind (Fig. 5 bis 7).

12. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Ausgleichsvorrichtung (8) mit ihren Sitzflächen am Gehäuse bzw. an der Zwischenwand oder an beiden dampfdicht anliegt.

13. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Ausgleichsvorrichtung (8) mit ihrer Sitzfläche bzw. mit ihren Sitzfläehen in ringförmigen Nuten des Gehäuses bzw. der Zwischenwand oder in Nuten beider dampfdieht eingepasst ist.

14. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Richtung vom Umfang gegen die Mitte der Zwischenwand mehrere federnde Ausgleichs Vorrichtungen vorgesehen sind (Fig. 10). <Desc/Clms Page number 4>

15.'Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die fedeinde Ausgleichsvorrichtung (8) eine grössere Breite besitzt als der Kranz der Zwischenwand.

16. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Ausgleichsvorrichtung (8) am Gehäuse bzw. an der Zwischenwand oder an beiden befestigt ist.

17. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Ausgleichsvorrichtungen (8) je zweier benachbarter Zwischenwände gemeinsam am Gehäuse befestigt bind (Fig. 8).

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung unter Vermittlung zweier in die federnde Ausgleichsvorrichtung (8) verlegter Verbindungsteile (18, 19) erfolgt (Fig. 8).

19. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die am äusseren Umfange der federnden Ausgleichsvorrichtung (8) vorgesehene Ausnehmung (6) bzw. Ausnehmungen mit dem Dampfraume hinter der Zwischenwand (2) in Verbindung steht.

20. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Aus- gleichsvorrichtung (8) von der Zwischenwand (2) durch in dieser vorgesehene Schlitze (5) getrennt ist.

21. Einrichtung nach dem Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennungsschlitze zwischen der federnden Ausgleichsvorrichtung (8) und der Zwischenwand (2) an beiden Seiten der Zwischenwand angeordnet sind.

22. Einrichtung nach dem Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Ausgleichsvor- richtung (8) von der Zwischenwand (2) nur durch einen auf einer Seite der Zwischenwand angeordneten Schlitz getrennt ist, EMI4.1