CH487334A - Shut-off device for the steam path of a steam turbine - Google Patents

Shut-off device for the steam path of a steam turbine

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Publication number
CH487334A
CH487334A CH346669A CH346669A CH487334A CH 487334 A CH487334 A CH 487334A CH 346669 A CH346669 A CH 346669A CH 346669 A CH346669 A CH 346669A CH 487334 A CH487334 A CH 487334A
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CH
Switzerland
Prior art keywords
ring
steam
shut
turbine
slots
Prior art date
Application number
CH346669A
Other languages
German (de)
Inventor
Alexandrovich Schetini Anatoly
Konstantinovich Dulee Alexandr
Original Assignee
Le Metallichesky Zd Im Xxii Si
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Publication of CH487334A publication Critical patent/CH487334A/en

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/40Movement of components
    • F05D2250/41Movement of components with one degree of freedom
    • F05D2250/411Movement of components with one degree of freedom in rotation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lift Valve (AREA)

Description

  

  Absperrorgan für den Dampfweg einer Dampfturbine    Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ab  sperrorgan     für    den Dampfweg einer Dampfturbine.  



  Am wirksamsten kann die vorliegende Erfindung in  Turbinen mit einem relativ grossen Dampfdurchsatz  volumen angewandt werden.  



  Bekannt ist ein Absperrorgan für den Dampfweg  einer Dampfturbine, das aus einem unbeweglichen Ring  mit Schlitzen besteht, der einen beweglichen, ebenfalls  mit Schlitzen versehenen Ring umfasst. Bei Drehung des  äusseren Ringes fallen seine Schlitze teilweise oder ganz  mit den Schlitzen des unbeweglichen Ringes zusammen,  wodurch der     Durchlassquerschnitt    des Absperrorgans  geändert wird (siehe beispielsweise      Dampfturbinen      von A. W.     Schtschegljaew,    Moskau, 1967, S. 360 und  36l).  



  Beim Betrieb der bekannten Absperrorgane des er  wähnten Typs im Dampfwege einer Dampfturbine tre  ten Schwierigkeiten auf, und zwar infolge der relativ  grossen Reibung die bei Drehung des drehbaren Teiles  entsteht (die zylindrischen Reibflächen besitzen einen  relativ grossen Halbmesser). Deshalb muss man einen  Antrieb relativ hoher Leistung benutzen. Ausserdem  ist die Dichtheit dieser bekannten Absperrorgane relativ  schlecht.  



  Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseiti  gung der     erwähnten    Schwierigkeiten und die Schaffung  eines Absperrorgans für den Dampfweg einer Dampf  turbine, das bei relativ einfacher Konstruktion das Aus  einandernehmen der Dampfturbine vereinfacht, eine ho  he Dichtheit aufweist und verhältnismässig geringe  Kräfte zum Bewegen des drehbaren Ringteiles erfordert.  



  Das erfindungsgemässe Absperrorgan für den  Dampfweg einer Dampfturbine enthält einen mit Schlit  zen versehenen, drehbar gelagerten und einen unbeweg  lichen, die Turbinenwelle umschliessenden Ring, welche  Ringe koaxial zueinander angeordnet sind, und ist da-    durch gekennzeichnet, dass der drehbare Ring innerhalb  des unbeweglichen Ringes angeordnet ist und auf einem  ringförmigen     Nabenvorsprung    eines benachbarten Zwi  schenbodens mit einer Ringstütze aufliegt, die als Trenn  wand dient, welche das direkte Einströmen des durch  die Schlitze eintretenden Dampfes zur Turbinenwelle im  Bereich des drehbaren Ringes verhindert.  



  Bei einer     bevorzugten    Ausführung dieses Absperr  organs sind im Spalt zwischen den Ringen rund um die  Schlitze Abdichtungselemente angeordnet.  



  Der wesentliche Vorteil einer solchen Ausführung  besteht darin, dass die Kräfte, die zur Bewegung des  drehbaren Ringes notwendig sind, etwa um die Hälfte  verringert werden, weil der Durchmesser des ringförmi  gen     Nabenvorsprunges    des nächsten Zwischenbodens,  der als Stütze für den drehbaren     Ring    dient, kleiner als  der Durchmesser des unbeweglichen Ringes gemacht  werden kann; der bei den bekannten Ausführungen  der     Ansperrorgane    die Stütze des beweglichen Teiles  darstellt. Die Anwendung von Abdichtungselementen,  die im Spalt zwischen den Ringen rund um die Schlitze  angeordnet werden, gewährleistet eine hohe Dichtheit  des Absperrorgans.  



  Nachstehend werden Ausführungsvarianten der vor  liegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeich  nung beschrieben. In der Zeichnung zeigt:       Fig.    1 einen Längsschnitt eines Zylinderteiles einer       einflutigen    Turbine im Bereich eines Absperrorgans  gemäss der vorliegenden Erfindung;       Fig.    2 einen Schnitt nach der Linie     II-11    der     Fig.    1;       Fig.    3, 4 und 5 einzelne Teile des Absperrorgans  im vergrösserten Massstab;       Fig.6    einen Längsschnitt eines Teiles einer zwei  flutigen Turbine im Bereich eines Absperrorgans     ge-          mäss    der vorliegenden Erfindung.

        Das Absperrorgan einer     einflutigen    Dampfturbine  1 mit Zwischenüberhitzung des Dampfes     (Fig.    1 und 2,  in denen nur ein Teil der Turbine gezeigt ist), ist im  Dampfwege dieser Turbine angeordnet und besitzt einen       unb,:weglichen    Ring 2 mit     Schutzen    3, denen Dampf aus  dem Sammelraum 4 zugeführt wird.  



  Im Inneren des unbeweglichen     Ringes    2 ist Ein  drehbarer Ring 5 angeordnet, der aus zwei miteinan  der verschraubten Teilen besteht. lm Inneren des Ringes  5 ist die Turbinenwelle 6 angeordnet. In diesem Ring  sind Schlitze 7 vorgesehen, durch welche der Dampf  hindurchströmt. Mit seiner Ringstütze 8 liegt der Ring  5 auf dem ringförmigen     Nabenvorsprung    9 eines näch  sten Zwischenbodens 10 auf. Der Zwischenboden     1O    ist  im Zylinder der Dampfturbine 1 mit     Hilfe    von Keilfe  dern (in der Zeichnung nicht abgebildet) befestigt; beim  Abheben der oberen Zylinderhälfte verbleibt der Zwi  schenboden 10 in der unteren     Zylinderhälfte    zusammen  mit dem drehbaren Ring 5.  



  Der drehbare Ring 5 besitzt eine Öse 11, an der die  Stange eines     doppeltwirkenden        Stellmotors    12 ange  schlossen ist. Bei Verschiebung der Stange des Stell  motors 12 dreht sich der drehbare Ring 5, wobei sich  die Schlitze 7 dieses Ringes bezüglich der Schlitze 3 des  unbeweglichen Ringes 2 verschieben und der     Durch-          lassquerschnitt    des Absperrorgans geändert wird.  



  In der Ringstütze 8 des drehbaren Ringes 5 ist eine  Lagerschale 13     (Fig.    3) eingepresst, die aus zwei oder  mehreren Teilen besteht und deren Oberfläche bei den  in der Zone dieser Hülse auftretenden Dampftempera  turen verschleissfest ist. Die Ringstütze 8 des drehbaren  Ringes 5 liegt mit der Lagerschale 13 auf dem ring  förmigen     Nabenvorsprung    9 des nächsten Zwischenbo  dens 10 auf. Infolge des relativ geringen Innendurch  messers dieser Lagerschale und einer gleichbleibend klei  neren Reibungszahl ist die zur Verschiebung des dreh  baren Ringes 5 notwendige Kraft relativ gering.  



  Im Spalt zwischen den Ringen 2 und 5 sind rund um  die Schlitze 3 und 7 Abdichtungselemente 14     (Fig.    4)  und 16     (Fig.    5) angeordnet. Die Abdichtungselemente  14     (Fig.    4) verhindern das Ausströmen des Dampfes in  Achsrichtung in den Spalt zwischen den Ringen 2 und  5 bei geschlossener Stellung des Absperrorgans. Diese  Elemente sind in Gestalt von Ringen ausgeführt, die  aus mehreren Teilen bestehen und in Nuten 15 unter  gebracht sind, die im drehbaren Ring 5 vorgesehen  sind. Die Abdichtungselemente 16     (Fig.    5) verhindern  das     tangentiale    .Ausströmen des Dampfes zwischen die  einander berührenden zylindrischen Flächen der Ringe  2 und 5 bei geschlossener Stellung des Absperrorgans.

      Die Abdichtungselemente 16 stellen Profilstäbe dar, die  aus mehreren Teilen bestehen und in Nuten 17 des  drehbaren Ringes 5 eingesetzt sind. Ein Kanal 18 ver  bindet die Nut 17 unter dem Abdichtungselement 16  mit der     Hochdruckdampfseite,    weshalb das Abdichtungs  element 16 an die Oberfläche des unbeweglichen Rin  ges 2 mit seinem Vorsprung 19 angedrückt wird. Das       Dampfdruckgefälle    wirkt nur auf jene     Fläche    des Ab  dichtungselementes 16 ein, die sich zwischen dem Vor  sprung 19 und einem Vorsprung 20 der Nut 17 befindet.  Deswegen ist die Kraft, mit der das Abdichtungselement  <B>16</B> an den unbeweglichen Ring 2 angedrückt wird, nicht  gross und hängt von der Lage des Vorsprunges 19 auf  dem Abdichtungselement 16 ab.  



  In einer     zweiflutigen    Turbine 21, die in     Fig.    6 dar  gestellt ist, besitzt ein drehbarer Ring 22 symmetrisch  liegende Ringstützen 23, die auf zwei ringförmigen Na  benvorsprüngen 24 zweier benachbarter Zwischenböden  25 aufliegen. Dadurch wird das einfache Auseinander  nehmen des Turbinenzylinders, der Schutz der Turbi  nenwelle 6 gegen die Einwirkung des Dampfes, der  durch die Schlitze des Zwischenbodens strömt, gewähr  leistet, was für eine Dampfturbine mit Zwischenüberhit  zung des Dampfes (anstelle des     Dampfrückstromes    in  die Turbine nach Zwischenüberhitzung) von besonderer  Bedeutung ist.

   Es ist nur eine relativ geringe Kraft zur  Verschiebung des drehbaren Ringes     erforderlich,    wobei  eine hohe Dichtheit des Absperrorgans gewährleistet ist.



  Shut-off element for the steam path of a steam turbine The present invention relates to a shut-off element for the steam path of a steam turbine.



  The present invention can be most effectively used in turbines with a relatively large steam flow volume.



  A shut-off device for the steam path of a steam turbine is known, which consists of an immovable ring with slots which comprises a movable ring which is also provided with slots. When the outer ring is rotated, its slots partially or completely coincide with the slots of the immovable ring, which changes the flow cross-section of the shut-off device (see, for example, steam turbines by A. W. Shcheglyaev, Moscow, 1967, p. 360 and 36l).



  When operating the known shut-off devices of the type mentioned he in the steam path of a steam turbine tre th difficulties, due to the relatively large friction that arises when rotating the rotatable part (the cylindrical friction surfaces have a relatively large radius). Therefore you have to use a drive of relatively high power. In addition, the tightness of these known shut-off devices is relatively poor.



  The aim of the present invention is the elimination of the difficulties mentioned and the creation of a shut-off device for the steam path of a steam turbine, which simplifies the taking apart of the steam turbine with a relatively simple construction, has a high tightness and relatively low forces for moving the rotatable ring part requires.



  The inventive shut-off device for the steam path of a steam turbine contains a slotted, rotatably mounted and an immovable ring surrounding the turbine shaft, which rings are arranged coaxially to each other, and is characterized in that the rotatable ring is arranged within the immovable ring is and rests on an annular hub projection of an adjacent inter mediate bottom with an annular support that serves as a partition wall, which prevents the direct inflow of steam entering through the slots to the turbine shaft in the area of the rotatable ring.



  In a preferred embodiment of this shut-off organs sealing elements are arranged in the gap between the rings around the slots.



  The main advantage of such a design is that the forces required to move the rotatable ring are reduced by about half because the diameter of the annular hub projection of the next intermediate base, which serves as a support for the rotatable ring, is smaller as the diameter of the immovable ring can be made; which represents the support of the movable part in the known designs of the locking devices. The use of sealing elements, which are arranged in the gap between the rings around the slots, ensures a high level of tightness of the shut-off device.



  Embodiments of the present invention are described below with reference to the drawing voltage. In the drawing: FIG. 1 shows a longitudinal section of a cylinder part of a single-flow turbine in the area of a shut-off element according to the present invention; FIG. 2 shows a section along the line II-11 of FIG. 1; 3, 4 and 5 individual parts of the shut-off element on an enlarged scale; 6 shows a longitudinal section of a part of a two-flow turbine in the area of a shut-off element according to the present invention.

        The shut-off element of a single-flow steam turbine 1 with reheating of the steam (Fig. 1 and 2, in which only part of the turbine is shown) is arranged in the steam path of this turbine and has an unb,: movable ring 2 with guards 3, which steam from the collecting space 4 is supplied.



  Inside the immovable ring 2, a rotatable ring 5 is arranged, which consists of two miteinan the screwed parts. The turbine shaft 6 is arranged inside the ring 5. In this ring slots 7 are provided through which the steam flows. With its ring support 8, the ring 5 rests on the annular hub projection 9 of a next intermediate floor 10. The intermediate floor 1O is in the cylinder of the steam turbine 1 with the help of Keilfe countries (not shown in the drawing); when the upper cylinder half is lifted off, the intermediate floor 10 remains in the lower cylinder half together with the rotatable ring 5.



  The rotatable ring 5 has an eyelet 11 on which the rod of a double-acting servomotor 12 is connected. When the rod of the servomotor 12 is displaced, the rotatable ring 5 rotates, the slots 7 of this ring shifting with respect to the slots 3 of the immovable ring 2 and the passage cross section of the shut-off element being changed.



  In the ring support 8 of the rotatable ring 5, a bearing shell 13 (Fig. 3) is pressed, which consists of two or more parts and whose surface is wear-resistant at the steam temperatures occurring in the zone of this sleeve. The ring support 8 of the rotatable ring 5 rests with the bearing shell 13 on the ring-shaped hub projection 9 of the next Zwischenbo dens 10. As a result of the relatively small inner diameter of this bearing shell and a constant klei neren coefficient of friction, the force required to move the rotating ring ble 5 is relatively low.



  In the gap between the rings 2 and 5 around the slots 3 and 7 sealing elements 14 (Fig. 4) and 16 (Fig. 5) are arranged. The sealing elements 14 (FIG. 4) prevent the steam from flowing out in the axial direction into the gap between the rings 2 and 5 when the shut-off element is in the closed position. These elements are designed in the form of rings, which consist of several parts and are placed in grooves 15, which are provided in the rotatable ring 5. The sealing elements 16 (Fig. 5) prevent the tangential .Ausströmen of the steam between the contacting cylindrical surfaces of the rings 2 and 5 when the shut-off element is in the closed position.

      The sealing elements 16 represent profile bars which consist of several parts and are inserted in grooves 17 of the rotatable ring 5. A channel 18 ver connects the groove 17 under the sealing element 16 with the high pressure steam side, which is why the sealing element 16 is pressed against the surface of the immovable Rin total 2 with its projection 19. The vapor pressure gradient acts only on that surface of the sealing element 16 from which is located between the jump 19 and a projection 20 of the groove 17 before. The force with which the sealing element 16 is pressed against the immovable ring 2 is therefore not great and depends on the position of the projection 19 on the sealing element 16.



  In a double-flow turbine 21, which is shown in Fig. 6, has a rotatable ring 22 symmetrically lying ring supports 23, the benvorsprüngen on two annular Na 24 of two adjacent intermediate floors 25 rest. This makes it easy to dismantle the turbine cylinder and protect the turbine shaft 6 against the effects of the steam flowing through the slits in the intermediate floor, which ensures a steam turbine with intermediate superheating of the steam (instead of the steam return flow into the turbine after reheating ) is of particular importance.

   Only a relatively small force is required to move the rotatable ring, with a high degree of tightness of the shut-off element being ensured.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Absperrorgan für den Dampfweg einer Dampftur bine, enthaltend einen mit Schlitzen (3, 7) versehenen, drehbar gelagerten und einen unbeweglichen, die Tur binenwelle (6) umschliessenden Ring (5, 2), welche Ringe koaxial zueinander angeordnet sind, dadurch ge kennzeichnet, dass der drehbare Ring (5, 22) innerhalb des unbeweglichen Ringes (2, 21) angeordnet ist und auf einem ringförmigen Nabenvorsprung (9, 24) eines benachbarten Zwischenbodens (10, 25) mit einer Ring stütze (8, 23) aufliegt, die als Trenn vand dient, welche das direkte Einströmen des durch die Schlitze (3, 7) eintretenden Dampfes zur Turbinenwelle (6) im Bereich des drehbaren Ringes (5, 22) verhindert. PATENT CLAIM Shut-off device for the steam path of a steam turbine, containing a ring (5, 2) which is arranged coaxially to one another and which is provided with slots (3, 7), rotatably mounted and an immovable ring (5, 2) surrounding the turbine shaft (6), which rings are arranged coaxially with one another that the rotatable ring (5, 22) is arranged within the immovable ring (2, 21) and rests on an annular hub projection (9, 24) of an adjacent intermediate base (10, 25) with a ring support (8, 23), which serves as a partition, which prevents the direct inflow of the steam entering through the slots (3, 7) to the turbine shaft (6) in the area of the rotatable ring (5, 22). UNTERANSPRUCH Absperrorgan nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass im Spalt zwischen den Ringen (5, 2; 21, 22) rund um die Schlitze (3, 7) Abdichtungselemente (14, 16) angeordnet sind. SUBSTITUTE SHEET Shut-off element according to claim, characterized in that sealing elements (14, 16) are arranged in the gap between the rings (5, 2; 21, 22) around the slots (3, 7).
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