DE10019546B4 - Steam turbine with a rotor and / or a stator associated blade carrier - Google Patents

Steam turbine with a rotor and / or a stator associated blade carrier Download PDF

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Abstract

Dampfturbine mit einem Rotor (1) und einem Stator (2) zugeordneten Schaufelträger (3, 3a), einer die freien Enden der Schaufeln übergreifenden Deckplatte (6, 6a) und einer zwischen Deckplatte und Stator bzw. Rotor angeordneten mehrere Dichtstreifen (7) aufweisenden Labyrinthdichtung (8), dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung (5) des Dampfes betrachtet, eine Vorderkante (14) des der Deckplatte (6, 6a) nachgeordneten Schaufelträgers (3, 3a) eine Abrundung (13) aufweist, und dass eine dem Schaufelträger (3, 3a) zugewandte Außenumfangsfläche (10, 18) der Deckplatte (6, 6a) in ihrer gedachten Verlängerung (11, 11a) zwischen einem Fußpunkt (12) und einem Endpunkt (16) der Abrundung (13) auf dieselbe trifft, dass die Abrundung (13) in Strömungsrichtung (5) des Dampfs betrachtet an der Vorderkante (14) des Schaufelträgers (3, 3a) beginnt und dass der Fußpunkt (12) des Schaufelträgers (3, 3a) in Strömungsrichtung (5) des Dampfs betrachtet hinter einer dem Schaufelträger (3, 3a) zugewandten Außenumfangskante (9) angeordnet ist.Steam turbine with a rotor (1) and a stator (2) associated with the blade carrier (3, 3a), one of the free ends of the blades cross-cover plate (6, 6a) and arranged between the cover plate and stator or rotor a plurality of sealing strips (7) Labyrinth seal (8), characterized in that viewed in the direction of flow (5) of the steam, a front edge (14) of the cover plate (6, 6a) downstream blade carrier (3, 3a) has a rounding (13), and that one of the blade carrier (3, 3a) facing the outer surface (10, 18) of the cover plate (6, 6a) in its imaginary extension (11, 11a) between a foot point (12) and an end point (16) of the rounding (13) meets the same, that the rounding (13) in the flow direction (5) of the steam considered at the front edge (14) of the blade carrier (3, 3a) starts and that the base point (12) of the blade carrier (3, 3a) in the flow direction (5) of the vapor viewed behind one of the blade carrier he (3, 3a) facing outer peripheral edge (9) is arranged.

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, the labyrinth seals formed essentially from cover plate and sealing strip serve to reduce 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 Geometrie besitzt der Leckagemassenstrom der Labyrinthdichtung beim Wiedereintritt in die Hauptströmung des Dampfes eine große radiale Komponente und tritt nahezu senkrecht zur Hauptströmungsrichtung in den Dampfstrom ein. Die Folge ist ein erheblicher Strömungsverlust bei der Hauptströmung.Since then, the edges of the cover plate on a constant over its entire length radius. In the case of the blade following the cover plate, the radius of the blade carrier increases linearly or remains constant. As a result of this combination of geometry, the leakage mass flow of the labyrinth seal upon reentry into the main flow of steam has a large radial component and enters the vapor stream nearly perpendicular to the main flow direction. The result is a significant flow loss in the mainstream.

Die EP 0 894 944 A1 zeigt eine Dampfturbine, bei der eine Begrenzungsfläche stromabwärts eines Spaltes eines Dichtungssystems vorgesehen ist, die von dem Spalt zu einem Fußbereich einer Leitschaufel führt, und als konische Fläche ausgebildet ist.The EP 0 894 944 A1 shows a steam turbine in which a boundary surface is provided downstream of a gap of a sealing system, which leads from the gap to a root portion of a vane, and is formed as a conical surface.

Die DE 198 11 294 A1 , die DE 694 00 688 T2 und die DE 698 28 255 T2 zeigen jeweils eine Gasturbine, bei denen ein Endbereich einer Leitschaufel mit einer stromabwärts angeordneten Laufschaufel einen ringförmigen Kanal bildet, durch den Dichtluft strömt.The DE 198 11 294 A1 , the DE 694 00 688 T2 and the DE 698 28 255 T2 each show a gas turbine in which an end portion of a vane with a downstream blade forms an annular channel through which sealing air flows.

Es stellt sich die Aufgabe, den Strömungsverlust bei einer Dampfturbine der eingangsgenannten Art zu reduzieren.It has as its object to reduce the flow loss in a steam turbine of the type mentioned.

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

Durch die erfindungsgemäße Abrundung und das dadurch herbeigeführte zwangsläufige Auftreffen des Leckagemassenstromes auf die Abrundung wird die Radialkomponente und somit die Eindringtiefe des Leckagemassenstromes reduziert. Diese Maßnahmen tragen zu einer erheblichen Verlustminderung bei, da der Leckagemassenstrom weitgehend in der Hauptströmungsrichtung des Dampfes auf die der Deckplatte nachgeordnete Schaufel trifft.Due to the rounding according to the invention and the inevitable impingement of the leakage mass flow on the rounding caused thereby, the radial component and thus the penetration depth of the leakage mass flow are reduced. These measures contribute to a significant reduction in loss, since the leakage mass flow largely meets in the main flow direction of the steam on the cover plate downstream blade.

Bei stark ausgebildeter Wandung der Deckplatte kann deren Außenumfangsfläche entsprechend abgeschrägt werden, so dass die dadurch gebildete Außenumfangskante auf die Ebene der Abrundung zu liegen kommt. Die Geometrie von Abschrägung und/oder Abrundung ist dabei in Abhängigkeit der konstruktiven Gegebenheiten im Bereich der Dampfdurchleitung gewählt.In strongly trained wall of the cover plate whose outer peripheral surface can be chamfered accordingly, so that the outer peripheral edge formed thereby comes to lie on the plane of the rounding. The geometry of bevel and / or rounding is selected depending on the structural conditions in the area of the vapor transmission.

Abhängig von diesen konstruktiven Gegebenheiten kann die Abschrägung kürzer oder länger sein bzw. steiler oder flacher verlaufen und die Abrundung verschiedene Konfigurationen haben. Wesentlich ist, dass eine Kombination und eine Geometrie gefunden wird, die die Umlenkung des Leckagemassenstroms in Richtung Hauptdampfstrom unterstützt.Depending on these structural conditions, the bevel may be shorter or longer, or may be steeper or flatter, and the rounding may have different configurations. It is essential that a combination and a geometry is found, which supports the deflection of the leakage mass flow in the direction of the main steam flow.

Anhand eines Ausführungsbeispiels und der schematischen 1 bis 3 wird die erfindungsgemäße Dampfturbine beschrieben.Reference to an embodiment and the schematic 1 to 3 the steam turbine according to the invention will be described.

Dabei zeigt:Showing:

1 einen schematisch dargestellten Teilbereich einer Dampfturbine, 1 a schematically illustrated section of a steam turbine,

2 eine Einzelheit II der 1 in einem größeren Maßstab und 2 a detail II of the 1 on a larger scale and

3 eine von der 2 abweichende Ausbildung. 3 one of the 2 deviant training.

Die 1 deutet mit 1 einen Rotor und mit 2 einen Stator einer nicht weiter dargestelten 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 Pfeilrichtung 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.The 1 indicates 1 a rotor and with 2 a stator of a steam turbine not further represented. The rotor 1 and stator 2 are several vane carriers arranged in series 3 . 3a assigned. Each blade carrier takes a variety of blades 4 . 4a on, in the direction of the arrow 5 to be traversed by steam. In the direction of the arrow 5 Accordingly, the main flow of steam. The free ends of the blades are with cover plates 6 . 6a Mistake. From the rotor 1 or from the stator 2 collar sealing strip 7 out, which together with the respective cover plate a labyrinth seal 8th form.

Wie die 2 erkennen läßt, ist eine Außenumfangsfläche 18 der Deckplatte 6 mit einer 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 Vorderkante 14 des Schaufelträgers 3. Die Abrundung erstreckt sich bis zu einem Endpunkt 16. Durch die Kombination von Abschrägung 10 und Abrundung 13 wird die Eindringtiefe des die Labyrinthdichtung passierenden Leckagemassenstroms quer zur Hauptströmung des Dampfes erheblich reduziert. Der Leckagemassenstrom passt sich vielmehr in Pfeilrichtung 15 der Hauptstromrichtung 5 des Dampfes an. Abschrägung und Abrundung können auch eine von der gedachten Verlängerung 11 unabhängige Position zueinander einnehmen. Das hängt ebenso wie die Geometrie von Abrundung und Abschrägung von der konstruktiven Ausgestaltung der Komponenten, wie z. B. Schaufel oder Labyrinthdichtung, ab. Die Ausbildung nach 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 the 2 can recognize, is an outer peripheral surface 18 the cover plate 6 with one in the flow direction 5 rising bevel 10 provided, whereby an outer peripheral edge 9 is formed. In continuation of an imaginary extension 11 the bevel 10 starts at her base 12 a rounding off 13 a leading edge 14 the blade carrier 3 , The rounding extends to an endpoint 16 , By the combination of bevel 10 and rounding off 13 the penetration depth of the leakage flow passing through the labyrinth seal is significantly reduced across the main flow of steam. The leakage mass flow adapts in the direction of the arrow 15 the main flow direction 5 of the steam. Bevel and rounding can also be one of the imaginary extension 11 take independent position to each other. This depends as well as the geometry of rounding and bevel of the structural design of the components, such. As shovel or labyrinth seal from. The training after 2 comes in thick in its wall running cover plates 6 for use, wherein by the bevel the outer peripheral edge formed thereby 9 at the level of rounding off 13 to come to rest.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die 3. Dabei ist die Wandung der Deckplatte 6 so dünn ausgeführt, dass eine Abschrägung der Außenumfangsfläche 18 im Sinne der 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 Abrundung 13 trifft und eine Ablenkung in Pfeilrichtung 15 erfährt.Another embodiment shows the 3 , Here is the wall of the cover plate 6 made so thin that a chamfer of the outer peripheral surface 18 in the sense of the 2 is not required. The outer peripheral edge 9 lies as if by an imaginary extension 11a already indicated at the level of rounding off 13 so that the leakage mass flow between foot point 12 and endpoint 16 on the rounding off 13 meets and a distraction in the direction of the arrow 15 experiences.

Claims (2)

Dampfturbine mit einem Rotor (1) und einem Stator (2) zugeordneten Schaufelträger (3, 3a), einer die freien Enden der Schaufeln übergreifenden Deckplatte (6, 6a) und einer zwischen Deckplatte und Stator bzw. Rotor angeordneten mehrere Dichtstreifen (7) aufweisenden Labyrinthdichtung (8), dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung (5) des Dampfes betrachtet, eine Vorderkante (14) des der Deckplatte (6, 6a) nachgeordneten Schaufelträgers (3, 3a) eine Abrundung (13) aufweist, und dass eine dem Schaufelträger (3, 3a) zugewandte Außenumfangsfläche (10, 18) der Deckplatte (6, 6a) in ihrer gedachten Verlängerung (11, 11a) zwischen einem Fußpunkt (12) und einem Endpunkt (16) der Abrundung (13) auf dieselbe trifft, dass die Abrundung (13) in Strömungsrichtung (5) des Dampfs betrachtet an der Vorderkante (14) des Schaufelträgers (3, 3a) beginnt und dass der Fußpunkt (12) des Schaufelträgers (3, 3a) in Strömungsrichtung (5) des Dampfs betrachtet hinter einer dem Schaufelträger (3, 3a) zugewandten Außenumfangskante (9) angeordnet ist.Steam turbine with a rotor ( 1 ) and a stator ( 2 ) assigned blade carrier ( 3 . 3a ), one of the free ends of the blades cross-cover plate ( 6 . 6a ) and a plurality of sealing strips arranged between cover plate and stator or rotor ( 7 ) having labyrinth seal ( 8th ), characterized in that in the flow direction ( 5 ) of the vapor, a leading edge ( 14 ) of the cover plate ( 6 . 6a ) downstream blade carrier ( 3 . 3a ) a rounding off ( 13 ), and that one of the blade carrier ( 3 . 3a ) facing outer peripheral surface ( 10 . 18 ) of the cover plate ( 6 . 6a ) in its imaginary extension ( 11 . 11a ) between a foot point ( 12 ) and an endpoint ( 16 ) the rounding off ( 13 ) meets the same, that the rounding off ( 13 ) in the flow direction ( 5 ) of the vapor viewed at the leading edge ( 14 ) of the blade carrier ( 3 . 3a ) and that the base point ( 12 ) of the blade carrier ( 3 . 3a ) in the flow direction ( 5 ) of the steam behind a blade carrier ( 3 . 3a ) facing outer peripheral edge ( 9 ) is arranged. Dampfturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenumfangsfläche (18) eine Abschrägung 10) umfasst.Steam turbine according to claim 1, characterized in that the outer peripheral surface ( 18 ) a bevel 10 ).
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Representative=s name: RUEGER ABEL PATENT- UND RECHTSANWAELTE, DE

R026 Opposition filed against patent
R037 Decision of examining division or of federal patent court revoking patent now final