DE10019546A1

DE10019546A1 - Steam turbine has imaginary extension of outer edge of cover plate facing bearer which intersects rounded section between foot point and end point

Info

Publication number: DE10019546A1
Application number: DE2000119546
Authority: DE
Inventors: Josef Amann; Peter Hirsch; Peter Leidner; Ralf Greim
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2001-10-25
Anticipated expiration: 2020-04-21
Also published as: AU2001270490A1; DE10019546B4; WO2001081731A1

Abstract

The device has a blade bearer, a cover plate over the free blade ends and a labyrinth seal with sealing strips between the cover plate and stator or rotor. The leading edge (14) of the blade bearer (3) after the cover plate (6) in the steam flow direction (5) has a rounded section (13) and the imaginary extension of an outer edge (9) of the cover plate facing the blade bearer intersects the rounded section between foot (12) and end (16) points.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dampfturbine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a steam turbine according to the preamble of claim 1.

Bei derartigen allgemein bekannten Dampfturbinen dienen die im wesentlichen aus Deckplatte und Dichtstreifen gebildeten Labyrinthdichtungen der Reduzierung von Leckageverlusten.In such well-known steam turbines they are essentially used Cover plate and sealing strip formed by reducing labyrinth seals Leakage losses.

Seither weisen die Kanten der Deckplatte einen über seine ganze Länge konstanten Radius auf. Bei der der Deckplatte nachgeordneten Schaufel steigt der Radius des Schaufelträgers linear an bzw. bleibt konstant. In Folge dieser Kombination der Geo metrie besitzt der Leckagemassenstrom der Labyrinthdichtung beim Wiedereintritt in die Hauptströmung des Dampfes eine große radiale Komponente und tritt nahezu senk recht zur Hauptströmungsrichtung in den Dampfstrom ein. Die Folge ist ein erheblicher Strömungsverlust bei der Hauptströmung.Since then, the edges of the cover plate have been constant over its entire length Radius on. The radius of the shovel downstream of the cover plate increases Blade carrier linearly on or remains constant. As a result of this combination the geo The leakage mass flow of the labyrinth seal has a metry when it re-enters the main flow of steam is a large radial component and occurs almost vertically right to the main flow direction in the steam flow. The consequence is a considerable one Flow loss in the main flow.

Es stellt sich die Aufgabe, den Strömungsverlust bei einer Dampfturbine der eingangs genannten Art zu reduzieren.The task is to reduce the flow loss in a steam turbine at the beginning to reduce the type mentioned.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. This object is achieved according to the invention by those specified in claim 1 Characteristics.

Danach weist in Strömungsrichtung des Dampfes betrachtet eine Vorderkante des der Deckplatte nachgeordneten Schaufelträgers eine Abrundung auf. Eine dem Schaufel träger zugewandte Außenumfangskante der Deckplatte trifft in ihrer gedachten Verlän gerung im Bereich zwischen Fußpunkt und Endpunkt auf die Abrundung.Thereafter, viewed in the flow direction of the steam, a leading edge of the Rounding the cover plate of the downstream blade carrier. One the shovel the outer circumferential edge of the cover plate facing the support meets in its imaginary extent in the area between the base point and the end point on the rounding.

Durch die Anordnung der Außenumfangskante auf der Ebene der Abrundung und das dadurch herbeigeführte zwangsläufige Auftreffen des Leckagemassenstromes auf die Abrundung wird die Radialkomponente und somit die Eindringtiefe des Leckage massenstromes reduziert. Diese Maßnahmen tragen zu einer erheblichen Verlustmin derung bei, da der Leckagemassenstrom weitgehend in der Hauptströmungsrichtung des Dampfes auf die der Deckplatte nachgeordnete Schaufel trifft.By arranging the outer peripheral edge at the level of the rounding and that thereby inevitable impingement of the leakage mass flow on the Rounding off is the radial component and thus the penetration depth of the leak mass flow reduced. These measures contribute to a significant loss of loss change because the leakage mass flow largely in the main flow direction of steam hits the shovel downstream of the cover plate.

Bei stark ausgebildeter Wandung der Deckplatte kann deren Außenumfangsfläche ent sprechend abgeschrägt werden, so dass die dadurch gebildete Außenumfangskante auf die Ebene der Abrundung zu liegen kommt.If the wall of the cover plate is well formed, the outer circumferential surface can be formed speaking beveled so that the outer peripheral edge formed thereby comes to the level of the rounding.

Die Geometrie von Abschrägung und/oder Abrundung ist dabei in Abhängigkeit der konstruktiven Gegebenheiten im Bereich der Dampfdurchleitung gewählt.The geometry of bevel and / or rounding is dependent on the constructive conditions in the area of steam transmission selected.

Abhängig von diesen konstruktiven Gegebenheiten kann die Abschrägung kürzer oder länger sein bzw. steiler oder flacher verlaufen und die Abrundung verschiedene Konfi gurationen haben. Wesentlich ist, dass eine Kombination und eine Geometrie gefunden wird, die die Umlenkung des Leckagemassenstromes in Richtung Hauptdampfstrom unterstützt.Depending on these design conditions, the bevel can be shorter or be longer or be steeper or flatter and the rounding off different confi gurations. It is essential that a combination and a geometry is found is the deflection of the leakage mass flow in the direction of the main steam flow supported.

Anhand eines Ausführungsbeispieles und der schematischen Fig. 1 bis 3 wird die erfindungsgemäße Dampfturbine beschrieben.The steam turbine according to the invention is described using an exemplary embodiment and the schematic FIGS. 1 to 3.

Dabei zeigt:It shows:

Fig. 1 einen schematisch dargestellten Teilbereich einer Dampfturbine und Fig. 1 shows a schematically illustrated portion of a steam turbine and

Fig. 2 eine Einzelheit II der Fig. 1 in einem größeren Maßstab, Fig. 2 shows a detail II of Fig. 1 in a larger scale,

Fig. 3 eine von der Fig. 2 abweichende Ausbildung. Fig. 3 is a different from the Fig. 2 training.

Die Fig. 1 deutet mit 1 einen Rotor und mit 2 einen Stator einer nicht weiter dargestell ten Dampfturbine an. Dem Rotor 1 und Stator 2 sind mehrere in Reihe angeordnete Schaufelträger 3, 3a zugeordnet. Jeder Schaufelträger nimmt eine Vielzahl von Schaufeln 4, 4a auf, die in Pfeilrichtung 5 von Dampf durchströmt werden. In Pfeilrich tung 5 verläuft demnach die Hauptströmung des Dampfes. Die freien Enden der Schaufeln sind mit Deckplatten 6, 6a versehen. Vom Rotor 1 bzw. vom Stator 2 kragen Dichtstreifen 7 aus, die zusammen mit der jeweiligen Deckplatte eine Labyrinthdichtung 8 bilden. Fig. 1 indicates with 1 a rotor and with 2 a stator of a steam turbine not shown. The rotor 1 and stator 2 are assigned a plurality of blade carriers 3 , 3 a arranged in series. Each blade carrier receives a plurality of blades 4 , 4 a, which are traversed by steam in the direction of arrow 5 . In the direction of arrow 5 , therefore, the main flow of the steam runs. The free ends of the blades are provided with cover plates 6 , 6 a. From the rotor 1 or from the stator 2, sealing strips 7 protrude, which together with the respective cover plate form a labyrinth seal 8 .

Wie die Fig. 2 erkennen läßt, ist eine Außenumfangsfläche 18 der Deckplatte 6 mit ei ner in Strömungsrichtung 5 ansteigenden Abschrägung 10 versehen, wodurch eine Außenumfangskante 9 gebildet wird. In Fortführung einer gedachten Verlängerung 11 der Abschrägung 10 beginnt an ihrem Fußpunkt 12 eine Abrundung 13 einer Vorder kante 14 des Schaufelträgers 3. Die Abrundung erstreckt sich bis zu einem Endpunkt 16. Durch die Kombination von Abschrägung 10 und Abrundung 13 wird die Eindring tiefe des die Labyrinthdichtung passierenden Leckagemassenstromes quer zur Haupt strömung des Dampfes erheblich reduziert. Der Leckagemassenstrom passt sich viel mehr in Pfeilrichtung 15 der Hauptstromrichtung 5 des Dampfes an. Abschrägung und Abrundung können auch eine von der gedachten Verlängerung 11 unabhängige Positi on zueinander einnehmen. Das hängt ebenso wie die Geometrie von Abrundung und Abschrägung von der konstruktiven Ausgestaltung der Komponenten, wie z. B. Schau fel oder Labyrinthdichtung, ab. Die Ausbildung nach Fig. 2 kommt bei in ihrer Wandung dick ausgeführten Deckplatten 6 zur Anwendung, wobei durch die Abschrägung die dadurch gebildete Außenumfangskante 9 auf der Ebene der Abrundung 13 zu liegen kommt.As can be seen in FIG. 2, an outer peripheral surface 18 of the cover plate 6 is provided with a bevel 10 rising in the flow direction 5 , whereby an outer peripheral edge 9 is formed. In continuation of an imaginary extension 11 of the bevel 10 , a rounding 13 of a front edge 14 of the blade carrier 3 begins at its base point 12 . The rounding extends to an end point 16 . The combination of bevel 10 and rounding 13 significantly reduces the penetration depth of the leakage mass flow passing through the labyrinth seal transversely to the main flow of the steam. The leakage mass flow adapts much more in the direction of arrow 15 to the main flow direction 5 of the steam. Bevel and rounding can also take on a position independent of the imaginary extension 11 relative to one another. Like the geometry of rounding and beveling, this depends on the structural design of the components, such as. B. Show fel or labyrinth seal. The embodiment according to FIG. 2 is used in the case of cover plates 6 which are thick in their walls, the bevel resulting in the outer peripheral edge 9 thus formed coming to lie on the level of the rounding 13 .

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 3. Dabei ist die Wandung der Deck platte 6 so dünn ausgeführt, daß eine Abschrägung der Außenumfangsfläche 18 im Sinne der Fig. 2 nicht erforderlich ist. Die Außenumfangskante 9 liegt, wie durch eine gedachte Verlängerung 11a angedeutet, bereits auf der Ebene der Abrundung 13, so dass der Leckagemassenstrom zwischen Fußpunkt 12 und Endpunkt 16 auf die Abrun dung 13 trifft und eine Ablenkung in Pfeilrichtung 15 erfährt.Another embodiment is shown in FIG. 3. The wall of the cover plate 6 is made so thin that a beveling of the outer peripheral surface 18 in the sense of FIG. 2 is not necessary. The outer peripheral edge 9 is, as indicated by an imaginary extension 11 a, already on the level of the rounding 13 , so that the leakage mass flow between the base point 12 and end point 16 meets the rounding 13 and experiences a deflection in the direction of arrow 15 .

Claims

1. Steam turbine with a rotor ( 1 ) and a stator ( 2 ) assigned blade carrier ( 3 , 3 a), one of the free ends of the blades overlapping cover plate ( 6 , 6 a) and one arranged between the cover plate and the stator or rotor a plurality of sealing strips ( 7 ) having a labyrinth seal ( 8 ), characterized in that viewed in the flow direction ( 5 ) of the steam, a front edge ( 14 ) of the cover plate ( 6 , 6 a) according to the ordered blade carrier ( 3 , 3 a) is rounded ( 13 ), and that an outer peripheral edge ( 9 ) of the cover plate ( 6 , 6 a) facing the blade carrier ( 3 , 3 a) in its imaginary extension ( 11 , 11 a) between a base point ( 12 ) and an end point ( 16 ) the rounding ( 13 ) meets the same.

2. Steam turbine according to claim 1, characterized in that the outer peripheral edge ( 9 ) by a bevel ( 10 ) of an outer peripheral surface ( 18 ) of the cover plate ( 6 , 6 a) is formed.

3. Steam turbine according to claim 1 or 2, characterized in that the geometry of bevel ( 10 ) and / or rounding ( 13 ) is selected depending on the structural conditions in the area of the steam duct.