Mehrgehäusige Hochtemperaturturbine Die Erfindung betrifft eine mehrgehäusige Hoch- temperaturturbine mit einem inneren, axialgeteilten Leitschaufelträger und einem axialgeteilten Aussen gehäuse sowie mit einer an einer Stirnseite der Tur bine angeordneten Regelstufe.
Bei der modernen Turbinenauslegung, insbeson dere solcher Turbinen, die mit 600 C und darüber fahren, ist es erforderlich, dass Konstruktionen ge schaffen werden, die neben einem hohen thermischen Wirkungsgrad der Turbine ein Höchstmass an Be triebssicherheit und eine weitgehend einfache Revi sionsmöglichkeit für den Betriebsingenieur aufweisen. Das Kriterium für die eigentliche Gehäusekonstruk tion :einer Turbine ist im wesentlichen in der Druck differenz zu sehen, die durch den Regelstufendruck auf die umgebenden Bauteile bedingt ist.
Werden in diesem Zusammenhang die bekannten Gehäusebauarten einmal aufgezählt, so ist zunächst, wenn die Druckdifferenzen es zulassen - der Aufbau einer Turbine mit geteiltem Innen.- und geteiltem Aussengehäuse zu nennen. Das: Innengehäuse ist da bei als Leitschaufeltr'äger ausgebildet. Der Regelstu- fendruck wird hier vom Innengehäuse aufgenommen.
Eine andere Bauart ist die Turbine ohne Innen gehäuse, bei der der Regelstufendruck vom Aussen gehäuse aufgenommen werden muss. Weiterhin gibt es noch Turbinen mit Innengehäuse und entweder Stirneinströmung oder Mitteneinströmung des Ar beitsmittels. Bei der ersteren muss wiederum das die Regelstufe umgebende Innengehäuse die Druckdiffe- renz zwischen Regelstufendruck und dem Gegen druck aufnehmen.
Bei der letztgenannten Bauart muss der die Regelstufe umgebende Bauteil die Druckdif- ferenz vom Regelstufendruck zu dem Druck aufneh men, dessen Maximum durch die Grössenordnung des geteilten Aussengehäuses erfahrungsgemäss (Teil fugendichtung) möglich ist.
Entsprechend erfolgt dann die Stufenaufteilung für die erste und zweite Flut der nachfolgenden Stufen. Können nun mit den vorstehend aufgezählten Bauweisen die Druckdiffe- renzen im Bereich der Regelstufe nicht mehr be herrscht werden, so muss zu einer Bauweise über gegangen werden, die Gegenstand der Erfindung ist.
Vorausgesetzt wird eine mehrgehäusige Hochtempe- raturturbine mit einem inneren, axialgeteilten Leit- schaufelträger und einem axialgeteüten Aussen gehäuse.
Die Erfindung besteht darin, dass der Leitschau felträger von einem ungeteilten Innengehäuse um geben ist, wobei der Axialschub sowohl des Leit- schaufefrägers als auch des Innengehäuses durch eine jeweils an einer Seite jener Baueinheiten vor gesehene Fixierung im Aussengehäuse von letzterem aufgenommen wird.
In der Zeichnung ist schematisch ein Ausfüh rungsbeispiel nach der Erfindung wiedergegeben. Um den Rotor 20 herum befindet sich der axial geteilte Leitschaufelträger 12, der gemäss der Erfin dung in ein ungeteiltes Innengehäuse 13 eingebracht ist.
Das Innengehäuse sowie der Leitschaufelträger sind jeweils an einem Ende durch die Fixierung 14 und 15 gegenüber dem Aussengehäuse 11 arretiert. Ausserdem ist der Leitschaufelträger jeweils in zwei Ebenen durch die Zentriermittel 21 und 22 im In nengehäuse wärmebeweglich gelagert. Die Turbine hat .eine Stirneinströmu ng 23 zur Regelstufe 16. Die nachgeschalteten Stufen sind mit 17 ' bezeichnet.
Die Abdichtung des Leitschaufelträgers gegenüber dem Innengehäuse erfolgt durch AustenitKolbenringe 18, die vermöge ihres grösseren Ausdehnungskoeffizien ten den gewünschten Dichtdruck erzeugen. Die ein zelnen Kammern zwischen den Austenit-Kolbenrin- en sind mit dien Kammern zwischen den einzelnen g<B>g</B> Stufen 17 durch Entlastungsbohrungen 19 verbunden.
Dadurch wird der Leitschaufelträger stufenweise druckentlastet. Um das Innengehäuse herum mit Abstand zum Innengehäuse ist ein Mantelzylinder 26 vorgesehen, der in Verbindung mit der Kammer 24 steht, in die die erste Absaugung 25 aus der Stopf buchse 27 der Regelstufe 16 mündet. Dadurch wird erreicht, dass das Innengehäuse durch einen geführ ten Arbeitsmittel:strom auch von aussen beheizt wird, was dazu beiträgt, dass Temperaturdifferenzen und dadurch hervorgerufene Wärmespannungen herab gesetzt werden.
Durch die Möglichkeit, dass bei einer derartigen Turbine ein geteiltes Aussengehäuse vor gesehen werden kann, ist eine gute Zugänglichkeit zu den Stopfbuchsen 27 bis 30 gegeben.
Die Vorteile der beschriebenen Konstruktion sind im wesentlichen darin zu sehen, dass durch die An ordnung der Kolbenringe bzw. der Entlastungsboh rungen zwischen dem Leitschaufelträger und dem un geteilten Innengehäuse eine stufenweise Druckent lastung des Leitschaufelträgers erfolgt. Dadurch wird erreicht, dass unerwünschte, die Verformung des ge teilten Leitschaufelträgers begünstigende Beanspru chungen vermieden werden.
Daraus ergibt sich wie derum, dass die Anstreifmöglichkeiten des Rotors an die ihn umgebenden Bauteile ebenfalls weitestgehend herabgesetzt werden. Durch die Anordnung des Man- telzylinders um das Innengehäuse herum wird durch das aus der ersten Absaugung der Regelstufenstopf- buchse herbeigeführte Arbeitsmittel in, den Zwischen raum zwischen Innengehäuse und Mantelzylinder eine Beheizung des Innengehäuses von aussen her erzielt.
Die Temperaturdifferenz und die Wärmespannungen werden in der Wandung des Leitschaufelträgers und des Innengehäuses durch diese Massnahme ebenfalls herabgesetzt. Hinsichtlich der Betriebssicherheit bzw. der Betriebsüberwachung ergibt sich durch den Auf bau der Turbine eine leichte Zugänglichkeit zu den lagerseitigen Stopfbuchsen bei der Aufdeckung des Aussengehäuses, das nun durch das vorgesehene un geteilte Innengehäuse als axialgeteiltes Aussengehäuse ausgeführt werden kann.
Multi-casing high-temperature turbine The invention relates to a multi-casing high-temperature turbine with an inner, axially divided guide vane carrier and an axially divided outer housing and with a control stage arranged on one end face of the turbine.
With modern turbine design, especially turbines that run at 600 C and above, it is necessary to create constructions which, in addition to a high degree of thermal efficiency of the turbine, provide the highest level of operational safety and a largely simple revision option for the production engineer exhibit. The criterion for the actual housing construction: a turbine can essentially be seen in the pressure difference that is caused by the control stage pressure on the surrounding components.
If the known housing designs are listed once in this context, the construction of a turbine with a divided inner and outer housing must first be mentioned, if the pressure differences allow it. The inner casing is designed as a guide vane carrier. The regulating stage pressure is taken up by the inner housing.
Another design is the turbine without an inner housing, in which the control stage pressure has to be absorbed by the outer housing. There are also turbines with an inner casing and either face flow or center flow of the working medium. In the case of the former, the inner housing surrounding the control stage must in turn absorb the pressure difference between the control stage pressure and the counter pressure.
In the latter design, the component surrounding the control stage must absorb the pressure difference between the control stage pressure and the pressure, the maximum of which is possible based on experience (partial joint seal) due to the order of magnitude of the divided outer housing.
The levels for the first and second tide of the subsequent levels are then divided accordingly. If the pressure differences in the area of the control stage can no longer be controlled with the construction methods listed above, then a change must be made to a construction method which is the subject of the invention.
A multi-casing high-temperature turbine with an inner, axially split guide vane carrier and an axially-quality outer casing is required.
The invention consists in that the Leitschaufelträger is given by an undivided inner housing, the axial thrust of both the Leitschaufefrägers and the inner housing by a fixation provided on one side of those units in the outer housing of the latter.
In the drawing, an exemplary embodiment is shown schematically according to the invention. The axially divided guide vane carrier 12 is located around the rotor 20 and is introduced into an undivided inner housing 13 according to the invention.
The inner housing and the guide vane carrier are each locked at one end by the fixation 14 and 15 relative to the outer housing 11. In addition, the guide vane carrier is mounted in two planes by the centering means 21 and 22 in the inner housing in a heat-movable manner. The turbine has a front inflow 23 to the control stage 16. The downstream stages are designated 17 '.
The guide vane carrier is sealed against the inner casing by means of austenite piston rings 18, which, due to their greater expansion coefficients, generate the desired sealing pressure. The individual chambers between the austenite piston rings are connected to the chambers between the individual g <B> g </B> stages 17 by relief bores 19.
This gradually relieves the pressure on the guide vane carrier. Around the inner housing at a distance from the inner housing, a jacket cylinder 26 is provided, which is in communication with the chamber 24 into which the first suction 25 from the stuffing socket 27 of the control stage 16 opens. This ensures that the inner housing is also heated from the outside by a guided working fluid flow, which helps to reduce temperature differences and the resulting thermal stresses.
The possibility that a divided outer housing can be seen in front of such a turbine provides good accessibility to the stuffing boxes 27 to 30.
The advantages of the construction described are essentially to be seen in the fact that through the arrangement of the piston rings or the relief bores between the guide vane carrier and the un-split inner casing, a gradual pressure relief of the guide vane carrier takes place. It is thereby achieved that undesirable stresses which favor the deformation of the divided guide vane carrier are avoided.
This in turn results in the fact that the rotor's ability to rub against the components surrounding it are also largely reduced. By arranging the jacket cylinder around the inner housing, heating of the inner housing from the outside is achieved by the working medium brought about from the first suction of the regulating stage stuffing box in the space between the inner housing and jacket cylinder.
The temperature difference and the thermal stresses are also reduced in the wall of the guide vane carrier and the inner casing by this measure. With regard to operational safety and operational monitoring, the construction of the turbine results in easy access to the bearing-side stuffing boxes when the outer housing is uncovered, which can now be designed as an axially divided outer housing through the provided un-divided inner housing.