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.