DE10135204A1 - Turbinendüsendeckelstützsystem - Google Patents

Abstract

Ein Düsendeckelstützbalken (26) für einen Turbinendüsendeckel (12) weist Folgendes auf: Einen vertikalen Körperabschnitt (28) mit einem Stützflansch (30), der sich im Wesentlichen senkrecht von einem oberen Ende des vertikalen Körperabschnitts (28) erstreckt und geeignet ist, an einem Turbinenschalenbauteil gestützt zu werden; und einen Schwalbenschwanz (32), der sich im Wesentlichen senkrecht von einem unteren Ende des vertikalen Körperabschnitts (28) erstreckt und geeignet ist, um innerhalb eines gepaarten Schwalbenschwanzschlitzes in dem Düsendeckel (12) aufgenommen zu werden.

Description

Diese Erfindung betrifft Turbomaschinen und insbesondere ein System zum Stützen eines geschlitzten bzw. getrennten ringförmigen Düsendeckels bzw. Diaphragmas in dem Dampfweg einer Dampfturbine.

Turbomaschinen weisen im Allgemeinen stationäre und rotierende Teile auf, die einen Strömungsweg für ein Fluid durch die Turbine definieren. Turbomaschinen weisen ebenso ein fluiddichtes Außengehäuse auf, das eine Außenschale genannt wird, von dem eine Anzahl stationärer Teile einschließlich geschlitzter ringförmiger Düsendeckel (die die festen Düsen zwischen den Stufen der Turbine halten) im Allgemeinen radial nach innen angeordnet sind. Bei einigen Anordnungen nach dem Stand der Technik sind die Düsendeckel durch radiale Keile (an den 6- und 12-Uhr Positionen) positioniert und sind durch Stützstäbe an entgegengesetzten Seiten (an den 9- und 3-Uhr Positionen) der Düsendeckel gestützt.

Die Außenschale oder das Gehäuse kann ebenso entlang einer horizontalen Verbindung so getrennt sein, dass die Turbinenschale eine obere Hälfte und eine untere Hälfte aufweist. Beim Bauen einer Turbomaschine werden gewisse stationäre Teile in der unteren Schalenhälfte montiert, wohingegen andere stationäre Teile an der oberen Schalenhälfte montiert werden, während die zwei gepaarten Bauteile getrennt sind. Die zwei Hälften werden dann entlang einer horizontalen Verbindung zusammengebaut, nachdem der Rotor an der unteren Hälfte montiert wurde.

Wie vorstehend erwähnt ist, können die Düsendeckel in ähnlicher Weise entlang einer horizontalen Verbindung geteilt sein und obere und untere Düsendeckelhälften aufweisen. Die unteren Düsendeckelhälften werden alle in der unteren Schale montiert und die oberen Düsendeckelhälften werden nach dem Rotoreinbau an den unteren Düsendeckelhälften verschraubt. Jedoch ist es notwendig, die Düsendeckel mit dem Rotor auszurichten, um einen einheitlichen und gewünschten radialen Spalt zwischen ihnen sicherzustellen.

Herkömmlicherweise wurden große Düsendeckel radial durch Kissen gestützt, die an die Seiten der unteren Düsendeckelhälfte geschraubt sind, und durch die untere Turbinenschale gestützt. Die derzeitige Auslegung verwendet einen rechteckigen Schlitz und Schrauben, um die Düsendeckelstütze oder das Kissen an dem Düsendeckel zu befestigen. Mit höheren Turbinenleistungsdichtenauslegungen wurde jedoch bei fixierten Außenschalen der verfügbare Raum für derzeitige Stützsysteme problematisch. Stützblöcke oder -kissen, Niederhalteschrauben, Abdichtungskeile und Hublöcher usw. wetteifern um den begrenzten Raum.

Außerdem kann mit derzeitigen Auslegungen eine Ausrichtung der Düsendeckel nur durch Entfernen des Rotors von der Schale erzielt werden. Daher gibt es den Bedarf nach einem vereinfachten Düsendeckelaufbau, der Raum spart, Ausrichtungszeit und -fehler verringert und ebenso die Kranverwendung zum Entfernen des Rotors minimiert.

Diese Erfindung schafft ein neues System zum radialen Stützen von Dampfturbinendüsendeckeln innerhalb des Dampfweges. Sie schafft ebenso eine Düsendeckelausrichtungsfähigkeit ohne Entfernen des Rotors aus dem Gehäuse. Das neue Stützsystem für Turbinendüsendeckel weist einen Stützstab bzw. einen Stützbalken auf, der einen Schwalbenschwanz- bzw. einen Zinkenschlitz in dem äußeren Ring der unteren Düsendeckelhälfte aufweist, der die Last trägt und die radiale Position beibehält. Diese Anordnung ist an beiden Seiten des Düsendeckels vorgesehen.

Insbesondere weist jeder Stützbalken bzw. Stützstab gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung einen vertikalen Körperabschnitt mit einem nach außen gerichteten Stützflansch an dem oberen Ende davon und einen nach innen gerichteten Schwalbenschwanz bzw. Zinken angrenzend an einem unteren Ende davon auf. Der Stützflansch ist daran angepasst, mit einer Schulter der unteren Gehäusehälfte über eine Vielzahl von Einstellklemmstücken, einem Klemmstückpackungsklemmblock und eine Klemmstückpackungsklemmschraube einzugreifen. Die Klemmstücke werden eingesetzt, um den Düsendeckel relativ zu dem Rotor auszurichten, falls dies notwendig ist. Der Schwalbenschwanz steht im Eingriff mit einem gepaarten Schwalbenschwanzschlitz oder ist in diesem aufgesetzt, der in der unteren Düsendeckelhälfte angrenzend zu der Trennlinie ausgebildet ist (insbesondere der Schnittstelle zwischen den oberen und unteren Düsendeckelhälften).

Es ist offensichtlich, dass die Stützbalken bzw. die Stützstäbe das volle Gewicht der Düsendeckel tragen, da die oberen D Düsendeckelhälften an den unteren Düsendeckelhälften verschraubt sind (nach dem Rotoreinbau).

Ein Gewindestift auf im Wesentlichen halbem Weg entlang des Stützbalkens bzw. des Stützstabs wird verwendet, um die untere Düsendeckelhälfte zu stabilisieren und auszurichten, während sich ein zusätzlicher Gewindestift durch den Schwalbenschwanz selbst erstreckt, der an der Basis des Schwalbenschwanzschlitzes trägt, wobei somit ermöglicht wird, dass die Schwalbenschwanzverbindung sicher verriegelt wird.

Die vorstehend beschriebene Schwalbenschwanzauslegung beseitigt die Schrauben und gebohrte Löcher in dem äußeren Ring des Düsendeckels und schafft zusätzliche Vorteile bezüglich der Auslegungseinfachheit, der Flexibilität der rascheren und genaueren Ausrichtung sowie der verringerten Wartung. Darüber hinaus gestattet die Auslegung eine direkte Ausrichtung der Turbinenrotoren mit den stationären Bauteilen (Düsendeckel) in der Turbinenschale, wobei somit Ausrichtungsfehler vermieden werden, die durch Übersetzungsdaten von anderen Ausrichtungstechniken hervorgehen.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher in ihrem breiteren Gesichtspunkt einen Düsendeckelstützbalken für einen Turbinendüsendeckel mit einem vertikalen Körperabschnitt, der einen Stützflansch hat, der sich im Wesentlichen rechtwinklig bzw. senkrecht von einem oberen Ende des vertikalen Körperabschnitts erstreckt; und einem Schwalbenschwanz, der sich im Wesentlichen senkrecht bzw. rechtwinklig von einem unteren Ende des vertikalen Körperabschnitts erstreckt.

Die Figur stellt als Teilquerschnitt ein Stück System für einen Dampfturbinendüsendeckel gemäß der Erfindung dar.

Die Figur stellt ein Stützsystem 10 für einen Dampfturbinendüsendeckel 12 und insbesondere die untere Hälfte 14 eines Schlitzdüsendeckels dar (die obere Düsendeckelhälfte ist nicht gezeigt). Die untere Düsendeckelhälfte 14 ist innerhalb einer unteren Schale 16 positioniert, die teilweise gezeigt ist. Eine obere Schale 18 ist mit einer Trennlinie 20 an der Verbindung der oberen und unteren Schalen teilweise gezeigt. Die obere Schale weist einen Einschnitt oder eine Tasche 22 auf, die die Verwendung eines horizontalen Randabschnitts 24 der unteren Schale 16 entlang der Trennlinie 20 zum Stützen des Düsendeckels vereinfacht. In dieser Hinsicht ist erkennbar, dass die obere Düsendeckelhälfte an der unteren Düsendeckelhälfte auf herkömmliche Weise gestützt und mit dieser verschraubt ist, nachdem die untere Düsendeckelhälfte und der Rotor in die untere Schale 16 eingebaut sind.

Ein Düsendeckelstützbalken 26 gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel dieser Erfindung weist einen vertikalen Körperabschnitt 28 mit einem mit 90° nach außen gerichteten Stützflansch 30 an seinem oberen Ende und einem mit 90° nach innen vorstehenden Schwalbenschwanz 32 angrenzend an sein unteres Ende auf. Der Schwalbenschwanz 32 ist für einen paarweisen Eingriff innerhalb eines Schwalbenschwanzschlitzes 34 geeignet, der in der äußeren Fläche 36 der unteren Düsendeckelhälfte 14 ausgebildet ist. Der obere Stützflansch 30 steht in die Tasche 22 vor, wobei ermöglicht wird, dass die untere Düsendeckelhälfte 14 an dem Randabschnitt 24 der unteren Schale 16 gestützt wird. Außerdem sind ein oder mehrere Klemmstücke 38 (auch als "Klemmstückpackung" bezeichnet) zwischen einer unteren Fläche 40 des Flanschs 30 und einem Klemmstückpackungsklemmblock 42 schichtweise bedeckt, der direkt an dem horizontalen Randabschnitt 24 der unteren Schale 16 gestützt ist. Eine Klemmstückpackungsklemmschraube 44 (mit einem oder mehreren Scheibenklemmstücken 46 zum Einstellen des Niederhalteabstands) erstreckt sich durch den Flansch 30 und in eine Gewindebohrung in dem Klemmblock 42. Mit der so in der unteren Schale gestützten unteren Düsendeckelhälfte 14 kann der (nicht gezeigte) Rotor eingebaut werden. Nachfolgend wird die obere Düsendeckelhälfte an der unteren Düsendeckelhälfte angeordnet und daran mit nicht gezeigten Schrauben verschraubt. Somit ist sowohl die obere als auch die untere Düsendeckelhälfte durch die Stützbalken 26 gestützt.

Es ist ersichtlich, dass Klemmstücke 38 hinzugefügt werden oder entfernt werden können, um den Düsendeckel relativ zu dem Rotor auszurichten. Eine vertikale Einstellung kann durch Hinzufügen oder Entfernen einer ähnlichen Anzahl von Klemmstücken 38 von beiden Seiten des Düsendeckels erzielt werden, wohingegen eine Seite-An-Seite-Schlagausrichtung (an einem nicht gezeigten radialen Stift an der 6-Uhr Position) der unteren Düsendeckelhälfte durch differenziertes Hinzufügen oder Wegnehmen von Klemmstücken 38 von dem Stützbalken an der entgegengesetzten Seite des Düsendeckels erzielt werden kann.

Ein erster Gewindestift 48 erstreckt sich durch den Stützbalken 28 oberhalb von dem Schwalbenschwanz 32, um mit der äußeren Fläche 36 der unteren Düsendeckelhälfte 14 einzugreifen und so den Stützbalken relativ zu der unteren Düsendeckelhälfte festzusetzen.

Ein zweiter Gewindestift 50 erstreckt sich horizontal durch den Balken 28 und den Schwalbenschwanz 32, um mit der Basis 52 des Schwalbenschwanzschlitzes 34 einzugreifen. Dadurch wird ermöglicht, dass die Schwalbenschwanzverbindung sicher in der gewünschten Position verriegelt wird.

Während die Erfindung in Verbindung damit beschrieben wurde, was derzeit als das praktischste und bevorzugteste Ausführungsbeispiel gehalten wird, ist es verständlich, dass die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern es ist dagegen beabsichtigt, verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen abzudecken, die innerhalb des Anwendungsbereichs der beigefügten Ansprüche liegen.

Der Düsendeckelstützbalken für einen Turbinendüsendeckel weist somit Folgendes auf: Den vertikalen Körperabschnitt mit dem Stützflansch, der sich im Wesentlichen senkrecht von dem oberen Ende des vertikalen Körperabschnitts erstreckt und geeignet ist, an dem Turbinenschalenbauteil gestützt zu werden; und den Schwalbenschwanz, der sich im Wesentlichen senkrecht von dem unteren Ende des vertikalen Körperabschnitts erstreckt und geeignet ist, um innerhalb des gepaarten Schwalbenschwanzschlitzes in dem Düsendeckel aufgenommen zu werden.

Claims (4)

1. Düsendeckelstützbalken (26) für einen Turbinendüsendeckel (12) mit:
einem vertikalen Körperabschnitt (28) mit einem Stützflansch (30), der sich im Wesentlichen senkrecht von einem oberen Ende des vertikalen Körperabschnitts erstreckt; und einem
Schwalbenschwanz (32), der sich im Wesentlichen senkrecht von einem unteren Ende des vertikalen Körperabschnitts erstreckt.

2. Stützbalken gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten Gewindestift (50), der sich horizontal durch den vertikalen Körperabschnitt (28) axial zwischen dem Stützflansch (30) und dem Schwalbenschwanz (32) zum Stabilisieren des Stützbalkens (26) relativ zu dem Turbinendüsendeckel erstreckt.

3. Turbinendüsendeckelbaugruppe mit einem Düsendeckel (12), der geeignet ist, einen Rotor zu umgeben, wobei der Düsendeckel eine untere Düsendeckelhälfte (14) mit einem sich axial erstreckenden Schwalbenschwanzschlitz an jeder der entgegengesetzten Seiten der unteren Düsendeckelhälfte; und einen Düsendeckelstützbalken aufweist, der zum Montieren in jedem der Schwalbenschwanzschlitze geeignet ist, wobei der Stützbalken (26) einen vertikalen Körperabschnitt, der einen Stützflansch hat, der sich im Wesentlichen senkrecht von einem oberen Ende des vertikalen Körperabschnitts (28) erstreckt, und der geeignet ist, an einem Randabschnitt (24) einer unteren Turbinenschale (16) gestützt zu werden; und einen Schwalbenschwanz (32) auf, der sich im Wesentlichen senkrecht von einem unteren Ende des vertikalen Körperabschnitts (28) erstreckt, der in den Schwalbenschwanzschlitz (34) eingreift.

4. Stützbalken gemäß Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen zweiten Gewindestift (50), der sich horizontal durch den vertikalen Balkenabschnitt (28) axial zwischen dem Stützflansch (30) und dem Schwalbenschwanz (32) erstreckt und mit der unteren Düsendeckelhälfte (14) eingreift, um dadurch den Stützbalken (26) relativ zu dem Düsendeckel zu stabilisieren.