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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft im Wesentlichen drehende Maschinen und insbesondere
Schaufelringanordnungen zur Verwendung in einer drehenden Maschine.
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Wenigstens
einige bekannte Dampfturbinen haben einen definierten Dampfweg,
welcher in serieller Durchströmungsbeziehung
einen Dampfeinlass, eine Turbine und einen Dampfauslass umfasst.
Viele von diesen Dampfturbinen enthalten stationäre Leitapparatsegmente, die
einen Dampfstrom auf rotierende Schaufeln oder Turbinenlaufschaufeln
kanalisieren, die mit einem drehbaren Element verbunden sind. Wenigstens
einige bekannte stationäre
Leitapparatsegmente enthalten mehrere Schaufelblätter, die eine Kanalisierung
des Dampfstroms ermöglichen.
Jedes Leitapparatsegment wird in Verbindung mit einer zugeordneten
Schaufelreihe wird üblicherweise
als eine Turbinenstufe bezeichnet, und die meisten bekannten Dampfturbinen
enthalten mehrere Stufen.
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Einige
bekannte Dampfturbinen haben einen halbkreisförmigen, manchmal als Deckband
bezeichneten, radial äußersten
Abschnitt, der mit einem halbkreisförmigen Schaufelblattabschnitt
verbunden ist. Derartige Schaufelblattabschnitte werden im Wesentlichen
zusammengebaut, indem mehrere Schaufelblätter an einem halbkreisförmigen Band
befestigt werden, das in eine in dem Deckband definierte Schwalbenschwanznut einge führt wird.
Da die unterschiedlichen Dampfturbinenkomponenten mit unterschiedlichen
Herstellungsprozessen, Spezifikationen und/oder Toleranzen hergestellt
worden sein können,
können
die Komponenten mit als Summentoleranzen bekannten kumulativen Dimensionsabweichungen
zusammengebaut werden, die Gesamttoleranzen überschreiten können. Da
Summentoleranzen die Herstellungskosten erhöhen und/oder den Dampfturbinenwirkungsgrad
reduzieren können,
müssen
die Toleranzen der einzelnen Komponenten generell verringert werden,
um eine Verringerung aller Summentoleranzen zu ermöglichen,
welche während
des Zusammenbaus erzeugt werden können.
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Ferner
enthalten einige bekannte Dampfturbinen Schaufelblätter, die
in die Anordnungen mit einer Vorverdrehung eingeführt worden
sind. Die Vorverdrehung induziert vorbestimmte Spannungen in die
zugeordneten Schaufelblätter,
die eine Absorption und Dämpfung
von dynamischen Spannungen ermöglichen,
die während
des Betriebs induziert werden, während
gleichzeitig ein Langzeitverschleiß des Schaufelblattes und eine
Fehlausrichtung reduziert werden. Jedoch können winzige Abweichungen in
den zugeordneten Bearbeitungs- und Herstellungsumgebungen die Schwierigkeit
einer Aufrechterhaltung strenger Prozesssteuerungstoleranzen bei
der Erzeugung der vorstehend erwähnten
Vorverdrehung erhöhen,
und können
alle Vorteile, die mit der Vorverdrehung erzielt werden können, aufwiegen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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In
einem Aspekt wird ein Verfahren zum Zusammenbau einer drehenden
Maschine bereitgestellt. Die drehende Maschine enthält ein Gehäuse, das
sich wenigstens teilweise um einen Rotor herum erstreckt. Das Verfahren
beinhaltet die Bereitstellung von wenigstens zwei im Wesentlichen
identischen Elemen ten, die eine Berührungsfläche aufweisen, und ein im Wesentlichen
halbkreisförmiges
Querschnittsprofil haben. Das Verfahren beinhaltet auch den Zusammenbau
einer Ringschaufelanordnung, indem die wenigstens zwei Elemente
entlang ihrer zwei Berührungsflächen so
verbunden werden, dass ein im Wesentlichen kreisförmiger Ring erzeugt
wird, und so dass die Berührungsflächen eine
im Wesentlichen horizontale Verbindungsstelle definieren. Das Verfahren
beinhaltet ferner die Bearbeitung im Wesentlichen konzentrischer,
kreisförmiger
und ringförmiger
radial innerer und äußerer Laufschaufelabschnitte
innerhalb vorbestimmter radialer Abschnitte der Schaufelringanordnung.
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In
einem weiteren Aspekt wird eine Schaufelringanordnung für eine Dampfturbine
bereitgestellt. Die Schaufelringanordnung enthält ein erstes Element mit einer
Berührungsfläche und
einem im Wesentlichen halbkreisförmigen
Querschnittsprofil. Die Schaufelringanordnung enthält auch
ein zweites Element mit einer Berührungsfläche und einem im Wesentlichen
halbkreisförmigen
Querschnittsprofil. Das zweite Element ist mit dem ersten Element
identisch und ist mit dem ersten Element entlang der Berührungsflächen verbunden.
Sowohl das erste als auch das zweite Element enthalten mehrere in
Umfangsrichtung in Abstand angeordnete Schaufelblätter. Jedes
von den mehreren Schaufelblättern
erstreckt sich zwischen einem radial äußeren Schaufelringabschnitt
und einem radial inneren Schaufelringabschnitt.
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In
einem weiteren Aspekt wird eine drehende Maschine bereitgestellt.
Die drehende Maschine enthält wenigstens
einen Rotor und wenigstens ein stationäres Maschinengehäuse, das
sich wenigstens teilweise in Umfangsrichtung um den wenigstens einen
Rotor erstreckt. Die drehende Maschine enthält auch eine Schaufelringanordnung,
die sich zwischen dem Gehäuse
und dem Rotor erstreckt. Die Schaufelringanordnung enthält ein erstes
Element und ein zweites Element. Das erste Element enthält eine
Berührungsfläche und
besitzt ein im Wesentlichen halbkreisförmiges Querschnittsprofil.
Das zweite Element enthält
eine Berührungsfläche und
besitzt ein im Wesentlichen halbkreisförmiges Querschnittsprofil.
Das zweite Element ist identisch mit dem ersten Element und ist
mit dem ersten Element entlang den Berührungsflächen verbunden. Sowohl das
erste als auch das zweite Element enthalten mehrere um den Umfang
in Abstand angeordnete Schaufelblätter. Jedes von den mehreren
Schaufelblättern
erstreckt sich zwischen einem radial äußeren Schaufelringabschnitt und
einem radial inneren Schaufelringabschnitt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer exemplarischen Gegenstrom-Dampfturbinenmaschine;
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2 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Hochdruck (HP) Bereiches
der in 1 dargestellten Dampfturbinenmaschine;
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3 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines exemplarischen Elementes,
das zum Erzeugen einer Schaufelringanordnung verwendet werden kann,
die mit dem in 2 dargestellten HP Bereich verwendet
werden kann;
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4 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer exemplarischen Schaufelringanordnung,
die unter Verwendung des in 3 dargestellten
Elementes hergestellt werden kann;
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5 ist
eine schematische Querschnitts-Axialansicht der in 4 dargestellten
Schaufelringanordnung;
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6 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform
einer Schaufelringanordnung, die unter Verwendung des in 3 dargestellten
Elementes hergestellt werden kann;
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7 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform
einer Schaufelringanordnung, die unter Verwendung des in 3 dargestellten
Elementes hergestellt werden kann;
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8 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform
einer Schaufelringanordnung, die unter Verwendung des in 3 dargestellten
Elementes hergestellt werden kann; und
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9 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform
einer Schaufelringanordnung, die unter Verwendung des in 3 dargestellten
Elementes hergestellt werden kann.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 ist
eine schematische Querschnittsdarstellung einer exemplarischen Gegenstrom-Dampfturbinenmaschine 100 mit
einem Hochdruck (HP) Bereich 102 und einem Zwischendruck
(IP) Bereich 104. Ein HP Mantel, oder Gehäuse, 106 ist
axial in obere und untere Halbabschnitte 108 bzw. 110 unterteilt.
In ähnlicher Weise
ist ein IP Mantel 112 axial in obere und untere Halbabschnitte 114 bzw. 116 unterteilt.
In der exempla rischen Ausführungsform
sind die Mäntel 106 und 108 Innengehäuse. Alternativ
sind die Mäntel 106 und 108 Außengehäuse. Ein
zwischen dem HP Bereich 102 und dem IP Bereich 104 positionierter
Mittenbereich 118 enthält
einen Hochdruckdampfeinlass 120 und einen Zwischendruckdampfeinlass 122.
Innerhalb der Gehäuse 106 und 112 sind
der HP Bereich 102 bzw. IP Bereich 104 in nur
einer Lagerungsspanne durch Traglager 126 und 128 gelagert
angeordnet. Dampfdichtungsvorrichtungen 130 und 132 sind
innerhalb der jeweiligen Traglager 126 bzw. 128 angeordnet.
In der exemplarischen Ausführungsform
sind die Mäntel 106 und 108 Außengehäuse. Alternativ
sind die Mäntel 106 und 108 Innengehäuse.
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Ein
ringförmiger
Bereichsteiler 134 erstreckt sich von dem mittigen Abschnitt 118 zu
einer Rotorwelle 140 radial nach innen, die sich zwischen
dem HP Bereich 102 und dem IP Bereich 104 erstreckt.
Insbesondere erstreckt sich der Teiler 134 in Umfangsrichtung
um einen Abschnitt einer Rotorwelle 140 zwischen einem
ersten HP Bereichseinlassleitapparat 136 und einem ersten
IP Bereichseinlassleitapparat 138. Der Teiler 134 ist in
einem Kanal 142 aufgenommen, der in einem Dichtungsgehäuse 144 definiert
ist. Insbesondere ist der Kanal 142 ein C-förmiger Kanal,
der sich radial in ein Dichtungsgehäuse 144 und um einen
Außenumfang
des Dichtungsgehäuses 144 so
erstreckt, dass eine Mittenöffnung
des Kanals 142 radial nach außen zeigt.
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Während des
Betriebs empfängt
der Hochdruckdampfeinlass 120 einen Hochdruck/Hochtemperatur-Dampf
aus einer Dampfquelle, beispielsweise einem (in 1 nicht
dargestellten) Leistungsdampferzeuger. Der Dampf wird durch den
HP Bereich 102 von dem Einlassleitapparat 136,
in welchem Arbeit aus dem Dampf zum Drehen der Rotorwelle 140 entzogen
wird, über
meh rere Turbinenlaufschaufeln oder (in 1 nicht
dargestellte) Schaufeln, die mit der Welle 140 verbunden
sind, geführt.
Jeder Schaufelsatz enthält
eine (in 1 nicht dargestellte) entsprechende
Zwischenwand-(oder Schaufelring)-Anordnung,
welche die Führung
des Dampfes zu den zugeordneten Schaufeln ermöglicht. Der Dampf verlässt den
HP Bereich 102 und wird zu dem Kessel zurückgeführt, wo
er wieder erhitzt wird. Der wiedererhitzte Dampf wird dann dem Zwischendruck-Dampfeinlass 122 zugeführt und
zu dem IP Bereich 104 über
einen Einlassleitapparat 138 bei einem reduzierten Druck
gegenüber
dem in den HP Bereich 102 eintretenden Dampf, aber bei
einer Temperatur, die angenähert
gleich der Temperatur des in den HP Bereich 102 eintretenden
Dampfes zurückgeführt. Arbeit wird
aus dem Dampf im IP Bereich 104 im Wesentlichen in einer
Weise ähnlich
der in dem HP Bereich 102 eingesetzten über ein System von Schaufeln
und Schaufelringanordnungen entzogen. Demzufolge ist ein Betriebsdruck
innerhalb des HP Bereiches 102 höher als ein Betriebsdruck innerhalb
des IP Bereiches 104, so dass Dampf innerhalb des HP Bereiches 102 versucht
zu dem IP Bereich 104 über
Leckpfade zu strömen,
die sich zwischen dem HP Bereich 102 und dem IP Bereich 104 entwickeln
können.
Ein derartiger Leckpfad kann als sich durch das Dichtungsgehäuse 144 axial
entlang der Rotorwelle 140 erstreckend definiert werden.
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In
der exemplarischen Ausführungsform
ist die Dampfturbine 100 eine Gegenstrom-Hochdruck- und Zwischendruck-Dampfturbinen-Kombination.
Alternativ kann die Dampfturbine 100 mit jeder einzelnen
Turbine einschließlich,
jedoch nicht darauf beschränkt,
Niederdruckturbinen kombiniert werden. Zusätzlich ist die vorliegende
Erfindung nicht auf eine Verwendung mit Gegenstromdampfturbinen
beschränkt,
sondern kann mit Dampfturbinenkonfigurationen verwendet werden,
die Einzelstrom- und
Zweistrom-Dampfturbinen enthalten, aber nicht darauf beschränkt sind.
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2 ist
eine schematische Querschnittsansicht des HP Bereiches 102 einer
(in 1 dargestellten) Dampfturbinenmaschine 100.
Der Bereich 102 enthält
eine obere Gehäusehälfte, die
mit einer (in 2 nicht dargestellten) unteren
Gehäusehälfte verschraubt
ist, wenn der Bereich 102 vollständig zusammengebaut ist. Eine
obere Hälfte 150 des
Leitapparatträgers
steht mit radial inneren Oberflächen
der oberen Gehäusehälfte so
in Eingriff, dass die obere Hälfte 150 des
Leitapparatträgers
als eine radiale Einwärtsverlängerung
des Gehäuses
wirkt. Ein derartiger Eingriff ermöglicht es, die obere Hälfte 150 des
Leitapparatträgers
in einer im Wesentlichen festen Position in Bezug auf den Turbinenrotor 140 zu
halten. Der HP Bereich 102 enthält auch mehrere Schaufelringanordnungen 152 und
im Wesentlichen ringförmige
Trägerschaufelringnuten 153.
Die obere Hälfte 150 des
Leitapparatträgers
ermöglicht
eine im Wesentlichen feste Unterstützung für den (in 1 dargestellten)
Leitapparat 138 sowie für
Schaufelringanordnungen 152 über die Trägerschaufelringnuten 153. Eine
(in 2 nicht dargestellte) untere Hälfte des Leitapparatträgers ist
mit der unteren Gehäusehälfte verbunden,
und nimmt den Leitapparat und die Schaufelringanordnung 152 in
einer ähnlichen
Weise wie die obere Hälfte 150 des
Leitapparatträgers
aufs. Der HP Bereich 102 enthält ferner mehrere drehbare
Turbinenlaufschaufeln oder Schaufelanordnungen 154, die
fest mit dem Rotor 140 verbunden sind. Die Schaufelringanordnungen 152 enthalten
einen radial äußeren Abschnitt 156,
eine Leitapparatbschnitt 158 und einen radial inneren Abschnitt 160.
Die Schaufelringanordnungen 152 enthalten auch eine mit
dem radial äußeren Abschnitt 156 verbundene
Dichtungsträgerverlängerung 168.
Mehrere radiale Spalte 170 sind durch einen radial innersten
Abschnitt der Verlängerungen 168 (manchmal
als Schaufelspitzendichtung 169 bezeichnet) und einen radial äußersten
Abschnitt von Schaufelanordnungen 154 definiert. In der
exemplarischen Ausführungsform
ist die Verlängerung 168 in
einem Stück
mit dem Abschnitt 156 ausgebildet. Alternativ kann die
Verlängerung 168 getrennt
von dem Schaufelringabschnitt 152 hergestellt und mit einem
Abschnitt 156 gemäß nachstehender detaillierterer
Beschreibung verbunden werden.
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Der
Rotor 140 enthält
eine Rotoroberfläche 166.
Mehrere radiale Spalten 162 sind durch eine Rotoroberfläche 166 und
einen radial innersten Abschnitt des Schaufelrings 152 (manchmal
als Wellendichtung 161 bezeichnet) definiert. Der Rotor 140 enthält mehrere
im Wesentlichen ringförmige
Rotornuten 163, die innerhalb der Rotoroberfläche 166 ausgebildet
sind. Wenigstens ein im Wesentlichen gekrümmter Dichtungsstreifen 164 ist
fest in jeder Nut 163 über
eine (in 2 nicht dargestellte) Verstemmung
verbunden. Eine ähnliche (in 2 nicht
dargestellte) Konfiguration liegt in Verbindung mit den radialen
Spalten 170 vor.
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Im
Betrieb tritt Dampf in den Bereich 102 über den (in 1 dargestellten)
Dampfeinlass 122 des HP Bereichs ein und wird durch den
Bereich 102 gemäß Darstellung
durch die Pfeile geführt.
Der (in 1 dargestellte) Einlassleitapparat 136 und
die (in 2 nicht dargestellte) zugeordnete
Schaufelanordnung definieren eine erste Stufe der Maschine 100.
In der exemplarischen Ausführungsform
bilden drei aufeinander folgende Schaufelanordnungen 154 und
drei Schaufelringanordnungen 152 gemäß Darstellung in 2 drei
aufeinander folgende Stufen. Alternativ kann eine beliebige Anzahl
von Stufen innerhalb der Dampfturbine 100 verwendet werden.
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Der
Einlassleitapparat 136 und Leitapparate 158 ermöglichen
eine Führung
des Dampfes zu den Schaufelanordnungen 154. Die Schaufelringanordnungen 152 ermöglichen
einer Verringerung von Dampfströmungsverlusten
aus dem Primärdampfströmungspfad
von Leitapparat-zu-Schaufel-zu-Leitapparat, usw. über einen
radialen Spalt 162. (In 2 nicht
dargestellte) Ausgleichskanäle
sind innerhalb der Schaufelanordnungen 154 ausgebildet
und so dimensioniert und positioniert, dass sie eine Abschwächung des
(gemäß Darstellung
durch die Pfeile in 2) durch die Ausgleichskanäle in den
Spalt 162 wandernden Dampfstroms ermöglichen. Eine Abschwächung von
Dampfströmungsverlusten
wird ferner in einer ähnlichen
Weise durch Dichtungsträgerverlängerungen 168 ermöglicht,
die radial benachbart zu dem radial äußeren Abschnitt 156 positioniert
sind, um einen radialen Spalt 170 zu definieren. Die Schaufelringanordnungen 152 und
die zugeordneten Komponenten werden nachstehend weiter diskutiert.
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3 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines exemplarischen im Wesentlichen
kreisförmigen
Elementes 180, das zum Erzeugen der Schaufelringanordnung 152 verwendet
werden kann, die mit dem HP Bereich 102 (beide dargestellt
in 2) verwendet werden kann. Das Element 180 wird
durch Verbinden von zwei im Wesentlichen halbkreisförmigen Elementen 182 erzeugt,
wobei jedes Element eine diametrale innerste Verbindungsfläche 184 aufweist.
Die Elemente 182 können
durch Gieß-,
Pressgesenkschmiede- oder Nahtloswalz-Ringschmiedeprozesse hergestellt
werden. Materialien, die verwendet werden können umfassen, sind jedoch
nicht darauf beschränkt,
rostfreien Stahl und Titanlegierungen. Die radialen Abmessungen
der Elemente 182 sind auf der Basis von Dimensionseinschränkungen
vorbestimmt, die die Position innerhalb der Dampfturbinenmaschine 100 umfassen,
jedoch nicht darauf beschränkt sind.
Die axialen Abmessungen der Elemente 182 basieren auf ähnlichen
Dimensionsbeschränkungen
wie auch der Herstellungsprozess der Schaufelringanordnung 152,
der die Herstellung der Dichtungsträgerverlängerung 168 in einem
Stück mit
dem radial äußersten
Abschnitt 156 (beide in 3 dargestellt)
oder als eine getrennte Einheit, die mit dem letzterem in dem Zusammenbauprozess
zu verbinden ist, beinhalten kann.
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In
der exemplarischen Ausführungsform
umfasst (in 3 nicht dargestelltes) Halterungsmaterial,
ist jedoch nicht darauf beschränkt,
versenkte Innenbefestigungselemente, die innerhalb radial äußerer Abschnitte 186 der
Elemente 182 so positioniert sind, dass die Befestigungselemente
die Berührungsflächen 184 gemäß Darstellung
durch die gestrichelten Linien zum Erzeugen des Elementes 180 durchdringen.
Alternativ können (in 3 nicht
dargestellte) mehrere mit Flanschen versehene Abschnitte ebenfalls
als integrierte Abschnitte der Elemente 182 ausgebildet
sein. In dieser alternativen Ausführungsform kann (in 3 nicht
dargestelltes) Halterungsmaterial in Zusammenwirken mit den Flanschen
verwendet werden, um die Elemente 182 zum Erzeugen des
Elementes 180 zu verbinden. Das Halterungsmaterial kann
eine Mutter/Schrauben-Kombination enthalten, muss aber nicht darauf
beschränkt
sein. Ferner können
alternativ die Elemente 182 durch Verschweißen der
Berührungsflächen 184 verbunden
sein, wobei jedoch die Verwendung von Halterungsmaterial eine anschließende Zerlegung
des Elementes 180 für
eine weitere Bearbeitung sowie für
die Einführung
und die Entfernung der Schaufelringanordnung 152 in die
obere Hälfte 150 des
Leitapparatträgers
erleichtert. Die horizontale Verbindungsstelle 180 der
Schaufelringanordnung ist durch die Berührungsflächen 184 definiert, wenn
die Elemente 182 verbunden sind.
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4 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer exemplarischen Schaufelringanordnung 152, die
aus dem (in 3 dargestellten) Element 180 anschließend an
die Einführung
in die Maschine 100 hergestellt werden kann. Die gestrichelten
Linien in 4 stellen die unterschiedlichen
Abschnitte der Schaufelringanordnung 152 dar, die nachstehend
im Detail diskutiert werden. Ein Dampfstrom durch den Leitapparatabschnitt 158 ist
durch die zugeordneten Pfeile aus einem stromaufwärts liegenden
Bereich 200 zu einem stromabwärts liegenden Bereich 202 dargestellt. 4 stellt
einen Rotor 140, einen Spalt 162, Rotornuten 163, Dichtstreifen 164,
Verstemmung 165, Rotoroberfläche 166 und Spalt 170 zur Übersicht
dar.
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5 ist
eine schematische Querschnittsaxialansicht einer exemplarischen
Schaufelringanordnung 152 anschließend an den Abschluss der Bearbeitung
und vor einer Zerlegung (beides nachstehend weiter diskutiert).
Die in 5 dargestellten gestrichelten Linien werden dazu
verwendet, um wichtige Abschnitte der Schaufelringanordnung 152 darzustellen,
wie z.B. die Verlängerung 168,
die eine axiale Abmessung besitzt, und möglicherweise die Darstellung
anderer wichtiger Abschnitte verdecken kann. Der Rotor 140,
die Rotoroberfläche 166,
der radiale Spalt 162 und die horizontale Verbindungsstelle 190 sind
zur Übersicht
dargestellt. Auf 4 und 5 wird zusammen
für die
Beschreibung der Herstellung der Ringschaufelanordnung 152 Bezug
genommen.
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Das
(in 3 dargestellte) kreisrunde Element 180 wird
durch Verbinden von zwei in 3 dargestellten
halbkreisförmigen
Elementen 182 mit Halterungsmaterial durch radial äußere Abschnitte 186 gemäß vorstehender
Diskussion herge stellt. Das Element 180 wird in ein (in
den 4 und 5 nicht dargestelltes) Bearbeitungszentrum
eingesetzt.
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Der
Schaufelblatt-(oder Leitapparat)-Abschnitt 158 ist der
erste Abschnitt der Anordnung 152, der unter Anwendung
von Bearbeitungstechniken erzeugt wird, die im Fachgebiet bekannt
ist. In die Bearbeitungstechniken ist die Ausbildung einer vorbestimmten
Anzahl von Leitapparaten mit vorbestimmter Positionierung und Dimensionen
innerhalb des Abschnittes 158 integriert. Eine Reduzierung
von Abmessungstoleranzen in Verbindung mit dem Leitapparatabschnitt 158 kann
ermöglicht
werden, indem moderne Bearbeitungstechnologien und Praktiken einschließlich, jedoch
nicht darauf beschränkt,
einer Verwendung eines automatisierten Bearbeitungsverfahrens ermöglicht werden,
das solche Verfahren, wie z.B., jedoch nicht darauf beschränkt, numerische
Steuerverfahren enthält.
Die Erzeugung der mehreren Leitapparate innerhalb des Abschnittes 158 unter
Verwendung konsistenter Prozesse ermöglicht die Möglichkeit
einer Reduzierung in den axialen Zwischenräumen zwischen der Schaufelringanordnung 152 und
der Rotoroberfläche 166 aufgrund
einer inkonsistenten Leitapparatherstellung innerhalb des Abschnittes 158.
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Ein
radial äußerer Abschnitt 156 wird
in dem Element 180 unter Verwendung von Geräten und
Praktiken ähnlich
denen, die zum Herstellen des Leitapparatabschnittes 158 verwendet
wurden, hergestellt. Der äußere Abschnitt 156 wird
mit vorbestimmten Abmessungen hergestellt, welche die Einführung in
die Trägerschaufelringnuten 153 ermöglicht,
die in der oberen Hälfte 150 in
dem Leitapparatträger
ausgebildet sind. Ferner wird ein äußerer Abschnitt 156 mit
einem im Wesentlichen ringförmigen
Vorsprung 157 auf wenigstens einem Abschnitt der stromabwärts liegenden
Seite des Abschnittes 156 ausgebildet, der als eine Dampfdichtungsfläche oder
ein Dichtungsflächenstreifen 157 dient.
Wie bei dem Leitapparatabschnitt 156 können Dimensionstoleranzen in
Verbindung mit dem radial äußeren Abschnitt 156 reduziert
werden, indem moderne Bearbeitungstechnologien und Praktiken, wie
vorstehend diskutiert, genutzt werden.
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In
der exemplarischen Ausführungsform
ist die Dichtungsträgerverlängerung 168 in
einem Stück
mit dem äußeren Abschnitt 156 ausgebildet
und erstreckt sich axial in einen stromabwärts liegenden Bereich 202. Alternativ
kann die Verlängerung 168 unabhängig mit
wenigstens zwei (in den 4 und 5 nicht
dargestellten) Flanschabschnitten hergestellt werden und mit dem äußeren Abschnitt 156 unter
Verwendung von (in 4 und 5 nicht
dargestellten) Halterungsmaterial verbunden werden, das Schrauben
und/oder Dübel beinhalten
kann, jedoch nicht darauf beschränkt
ist. Ferner kann alternativ die Verlängerung 168 mit dem äußeren Abschnitt 156 verstemmt,
verschweißt
oder hartverlötet
sein. Ferner können
alternative Verlängerungen 168 mit
schwalbenschwanzförmigen
oder keilförmigen
Verlängerungen
ausgebildet werden und in Schwalbenschwanz- oder Keilnuten (wovon
keine in den 4 und 5 dargestellt
sind), die in der stromabwärts
liegenden Seite des äußeren Abschnittes 156 ausgebildet
sind, eingesetzt werden.
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Der
innere radiale Abschnitt 160 wird innerhalb des Elementes 180 unter
Verwendung von Geräten und
Praktiken ähnlich
denen, die zum Erzeugen des Leitapparatabschnittes 158 und
des radial äußeren Abschnittes 56 verwendet
wurden, hergestellt. Wie bei dem Leitapparatabschnitt 158 und
dem äußeren radialen Abschnitt 156 können die
Abmessungstoleranzen in Verbindung mit dem radial äußeren Abschnitt 156 reduziert werden,
indem moderne Bearbeitungstechnologien und Praktiken gemäß vorstehender
Beschreibung genutzt werden.
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Eine
im Wesentlichen ringförmige
Dichtungsringnut 204 ist innerhalb des radial inneren Abschnittes 160 ausgebildet,
um dadurch wenigstens teilweise eine Wellendichtung 161 des
radial inneren Abschnittes 160 unter Verwendung von Bearbeitungstechniken
wie vorstehend beschrieben zu erzeugen. Die Nut 204 wird
mit vorbestimmten Abmessungen erzeugt, welche eine anschließende Einführung von
mehreren Komponenten gemäß nachstehender
weiterer Diskussion erlaubt. Die Nut 204 enthält eine
axial stromabwärts
befindliche Dichtungsfläche
oder Dichtungsseite 208, und mehrere axial gegenüberliegende
Dichtbandsitzflächen 210. Die
Ausbildung der Nut 204, während die zwei Hälften der
Anordnung 152 verbunden sind, ermöglicht eine Reduzierung der
Möglichkeit,
Dimensionstoleranzen zu überschreiten.
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Eine
im Wesentlichen ringförmige
Dichtungsringnut 212 wird in der Verlängerung 168 ausgebildet,
um dadurch wenigstens teilweise eine Schaufelspitzendichtung 169 der
Verlängerung 168 in
einer Weise ähnlich der
für die
Erzeugung der Nut 204 eingesetzten zu erzeugen. Die Nut 212 wird
mit vorbestimmten Abmessungen ausgebildet, die ein anschließendes Einführen mehrerer
Komponenten gemäß weiterer
nachstehender Diskussion ermöglichen.
Die Nut 212 enthält
eine axial stromabwärts
liegenden Dichtungsoberfläche,
oder Dichtungsfläche 216 und
mehrere Dichtungsbandsitzflächen 218.
Die Erzeugung der Nut 212 während die zwei Hälften der
Anordnung miteinander 152 verbunden sind, ermöglich die
Reduzierung der Abmessungstoleranzen und ermöglich anschließend eine
Minderung der Summentoleranzen.
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Die
Schaufelringanordnung 152 mit den Abschnitten 156, 158 und 160,
die wie vorstehend beschrieben bearbeitet ist, wird aus der Bearbeitungsvorrichtung
entfernt und an der horizontalen Verbindungsstelle 190 durch
Entfernen des Halterungsmaterials 188 von den Flanschen 186 gelöst. Diese
Aktivität
bildet zwei halbkreisförmige
Bereiche 151 der Schaufelringanordnung 152, welche
anschließend
jeweils wieder in die Bearbeitungsvorrichtung eingeführt werden.
Der Rest dieser Diskussion beschreibt einen der Bereiche 151,
und im Wesentlichen ähnliche
Aktivitäten
werden an dem anderen Bereich 151 durchgeführt.
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Wenigstens
ein im Wesentlichen gekrümmtes
Dichtungsringband 220 wird erhalten. In der exemplarischen
Ausführungsform
ist das Band 220 von ausreichender Länge, so dass nur ein Segment
in einen der Bereiche 151 eingeführt wird, um einen Bogen von
180 Grad zu erhalten, d.h., zwei Bandsegmente 220 werden für jeden
Schaufelring 152 verwendet, um einen Bogen von 360 Grad
für das
Band 220 zu erhalten. Alternativ kann eine größere Anzahl
von Bandsegmenten 220 verwendet werden, um einen Bogen
von 360 Grad innerhalb des Schaufelrings 152 zu erhalten.
Das Band 220 kann aus einem flexiblen Material geformt
sein und kann eine gekrümmte
Form aufweisen, welche die anschließende Einführung in die Nut 204 erleichtert.
In der exemplarischen Ausführungsform
sind mehrere Abriebschichten 222 im Wesentlichen auf der
gesamten radial innersten Oberfläche 223 des
Bandes 220 ausgebildet. Eine Anfangsbasisschicht wird durch
im Fachgebiet bekannte Plasmaspritzverfahren erzeugt. Eine anschließende Abdeckschicht
wird durch im Fachgebiet bekannte Pulvermetallsprühverfahren
erzeugt. Alternativ kann jede Kombination von Schichtmaterial und
Herstellungsverfahren verwendet werden, um die vorbestimmten Betriebsparameter
des Bandes 200 zu erzielen. Die Abriebschich ten 222 werden
innerhalb vorbestimmter Toleranzen abgerieben. Eine Ausbildung von
Abriebschichten 222 auf den mehreren Bändern 220 kann die
Zeit und Kosten in Verbindung mit den Beschichtungsaktivitäten durch
Verbinden der Bänder 220 miteinander
und unter Verwendung von Los-Schichterzeugungsverfahren mit eingeschränkten Maskierungsaktivitäten ermöglichen.
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Zusätzlich können sofort
verfügbare
Ersatzbänder 220,
die während
Betriebsunterbrechungen der Maschine 100 benötigt werden
können,
leichter erhalten und Betriebsunterbrechungsreduzierungen erzielt
werden. Die auf den Bändern 220 erzeugten
Abriebschichten 222 besitzen Verschleißeigenschaften, die eine Verminderung
des Verschleißes
während Übergangszuständen ermöglichen,
bei denen die Rotoroberfläche 166 und
die Abriebschichten 222 einander berühren können.
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In
einer alternativen Ausführungsform
können
mehrere (in 4 und 5 nicht
dargestellte) Labyrinthdichtungszähne mit der Oberfläche 223 verbunden
sein. Wie es im Fachgebiet bekannt ist, definieren die Dichtungszähne einen
gewundenen Pfad, der eine Verringerung des Dampfstroms durch den
Spalt 162 ermöglicht.
Anschließend
kann ein Abschnitt der Abriebsbeschichtung gemäß vorstehender Beschreibung
zwischen den Dichtungszähnen
positioniert werden, um ähnliche
Ergebnisse zu erzielen, die mit der Schicht 222 alleine
erzielt werden.
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In
der exemplarischen Ausführungsform
werden mehrere Dichtungsfedern 224 in einen radial äußersten
Abschnitt der Nut 204 an vorbestimmten Stellen eingeführt und
innerhalb der Nut 204 unter Verfahren festgehalten, welche
Halterungsmaterial und Verstemmung (keine davon ist in den 4 und 5 dargestellt) beinhalten,
aber nicht darauf beschränkt
sind. Das Band 220 wird dann zwischen die Federn 224 und
die Sitz flächen 210 eingeführt. Ferner
sind in der exemplarischen Ausführungsform
die Dichtungsfedern 224 Blattfedern. Ferner können entweder
Spiralfedern oder keine Federn eingeführt werden. In dieser alternativen
Ausführungsform
wird das Band 220 mit den Abriebschichten 222 in
die Nut 204 eingeführt.
Die Dichtungsfedern 224 spannen das Band 220 auf
die Rotoroberfläche 166 so
vor, dass während
des normalen Betriebs der Maschine 100 der Spalt 162 so
aufrechterhalten werden kann, dass die Abriebschichten 222 im
Wesentlichen nicht die Rotoroberfläche 166 berühren, während gleichzeitig
der Spalt 162 auf einem kleinen Wert gehalten werden kann.
Im Falle von Zuständen,
die die Rotoroberfläche 166 veranlassen
können,
sich den Abriebschichten 222 zu nähern, ermöglichen die Federn 224 ein
Zurückziehen
des Bandes 220, während
der Spalt 162 so klein wie praktisch möglich gehalten wird.
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Wenigstens
ein im Wesentlichen gekrümmtes
Dichtungsringband 226 wird erhalten. In der exemplarischen
Ausführungsform
ist das Band 226 von ausreichender Länge, so dass nur ein Segment
in jeden von den Schaufelringbereiche 151 eingeführt wird,
um einen Bogen von 180 Grad zu erhalten, d.h., zwei Bandsegmente 220 werden
für jeden
Schaufelring 152 verwendet, um einen Bogen von 360 Grad
für das
Band 220 zu erhalten. Alternativ kann eine größere Anzahl
von Bandsegmenten 226 verwendet werden, um einen Bogen
von 360 Grad innerhalb des Schaufelrings 152 zu erhalten.
Das Band 226 kann aus einem flexiblen Material geformt
sein und kann eine gekrümmte
Form aufweisen, welche die anschließende Einführung in die Nut 212 erleichtert.
In der exemplarischen Ausführungsform
enthält
das Band 226 zwei im Wesentlichen ringförmige radial innere Oberflächen 229,
die zwischen einer im Wesentlichen ringförmigen radial äußeren Oberfläche 229 angeordnet
sind. Alternativ kann die Schaufelringanordnung 152 eine
beliebige Anzahl von Oberflächen 229 in
jeder axialen und radialen Konfiguration aufweisen.
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Mehrere
Abriebschichten 228 sind im Wesentlichen auf allen Oberflächen 229 des
Bandes 226 in einer im Wesentlichen ähnlichen Weise wie der für die Erzeugung
der Schichten 222 auf dem Band 220 ausgebildet, um ähnliche
Resultate zu erzielen.
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Eine
Ausbildung von Abriebschichten auf den mehreren Bändern 226 kann
eine Reduzierung der Zeit und Kosten in Verbindung mit den Beschichtungsaktivitäten ermöglichen.
Zusätzlich
können
sofort verfügbare Ersatzbänder 220,
die während
Betriebsunterbrechungen der Maschine 100 benötigt werden
können,
leichter erhalten und Reduzierungen von Betriebsunterbrechungslängen erzielt
werden.
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In
einer alternativen Ausführungsform
können
mehrere (in 4 und 5 nicht
dargestellte) Labyrinthdichtungszähne mit der Oberfläche 223 verbunden
sein. Wie es im Fachgebiet bekannt ist, definieren die Dichtungszähne einen
gewundenen Pfad, der eine Verringerung des Dampfstroms durch den
Spalt 170 ermöglicht.
Anschließend
kann ein Abschnitt der Abriebsbeschichtung gemäß vorstehender Beschreibung
zwischen den Dichtungszähnen
positioniert werden, um ähnliche
Ergebnisse zu erzielen, die mit der Schicht 228 alleine
erzielt werden.
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In
der exemplarischen Ausführungsform
werden mehrere Dichtungsfedern 230 in einen radial äußersten
Abschnitt der Nut 212 an vorbestimmten Stellen eingeführt und
innerhalb der Nut 212 unter Verfahren festgehalten, welche
Halterungsmaterial und Verstemmung (keine davon ist in den 4 und 5 dargestellt) beinhalten,
aber nicht darauf beschränkt
sind.
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Das
Band 226 wird dann zwischen die Federn 230 und
die Sitzflächen 218 eingeführt. Ferner
sind in der exemplarischen Ausführungsform
die Dichtungsfedern 230 Blattfedern. Alternativ können entweder
Spiralfedern oder keine Federn eingeführt werden. In dieser alternativen
Ausführungsform
wird das Band 226 mit den Abriebschichten 222 in
die Nut 204 eingeführt.
Die Dichtungsfedern 230 spannen das Band 226 gegen
die (in 2 dargestellte) Schaufelanordnung 154 so
vor, dass während
des normalen Betriebs der Maschine 100 der Spalt 170 so
eingehalten werden kann, dass die Abriebschichten 228 die
Schaufelanordnung 154 nicht berühren, während der Spalt 170 auf
einem kleinen Wert gehalten werden kann. Im Falle von Zuständen, welche
die Schaufelanordnung 154 dazu veranlassen können, sich
den Abriebschichten 228 anzunähern, ermöglichen die Federn 230 ein
Zurückziehen
des Bandes 226, während
gleichzeitig der Spalt 170 so klein wie möglich gehalten
wird, um somit eine Möglichkeit
für einen
harten Abrieb oder einen Kontakt zwischen den Abriebschichten 228 und
der Schaufelanordnung 154 zu vermindern.
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Jeder
Bereich 151 der Schaufelringanordnung 152 wird
aus der Bearbeitungsvorrichtung entnommen und in eine Trägernut 153 in
der oberen Hälfte 150 im
Leitapparatträger
eingesetzt (manchmal als "gerollt" bezeichnet). (In 4 und 5 nicht
dargestellte) Ausrichtungs- und Halterungsmaterial und im Fachgebiet
bekannte Verfahren werden verwendet, um die Schaufelringanordnung 152 innerhalb
der Dampfturbine 100 (dargestellt in 1)
zu befestigen.
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Typischerweise
werden, wie hierin beschrieben, Schaufelringanordnungen wie die
Anordnung 152 unter Nutzung moderner Bearbeitungstechnologien
und Praktiken einschließlich,
jedoch nicht darauf beschränkt, einer
Verwendung eines automatisier ten Bearbeitungsverfahrens, wie z.B.,
jedoch nicht darauf beschränkt,
numerischer Steuerverfahren hergestellt. Im Gegensatz dazu werden
typischerweise Zwischenwandanordnungen (die ebenfalls verwendet
werden können,
um einen Turbinenbetrieb gemäß Beschreibung
hierin in einer ähnlichen
Weise zu ermöglichen)
hergestellt, indem zuerst einzelne Zwischenwandabschnitte hergestellt
werden und anschließend
die einzelnen Abschnitte zusammengeschweißt werden, um eine einteilige
Zwischenwandanordnung zu erzeugen. Im Wesentlichen können die
Herstellungsverfahren für
eine Schaufelringanordnung 152 erheblich eine Möglichkeit
für eine
Einführung
von Material- und
Herstellungsinkonsistenzen reduzieren und kleiner Toleranzen in
der fertig gestellten Anordnung ermöglichen.
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Beispielsweise
kann die Erzeugung mehrerer Leitapparate innerhalb einer Zwischenwandanordnung inhärente Prozessinkonsistenzen
aufweisen, die eine inkonsistente Leitapparatabmessung und Positionierung mit
sich bringen, welche anschließend
die Summentoleranzen erhöhen
können.
Insbesondere können
winzige Abweichungen in den zugeordneten Bearbeitungs- und Herstellungsumgebungen
die Schwierigkeit erhöhen, strenge
Prozesssteuerungstoleranzen bei der Herstellung der Leitapparate
einzuhalten. Daher bietet die Erzeugung mehrere Leitapparate innerhalb
eines Abschnittes 158 unter Verwendung konsistenter Prozesse
in dem Element 180 gemäß Beschreibung
hierin eine Möglichkeit
einer Reduzierung axialer Abstände
zwischen der Schaufelringanordnung 152 und der Rotoroberfläche 166 aufgrund
einer inkonsistenten Leitapparatherstellung im Abschnitt 158 ermöglichen. Ähnliche
Toleranzreduzierungsergebnisse können über den
gesamten Herstellungsprozess der Schaufelringanordnung 152 erzielt
werden.
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Zusätzlich müssen Zusammenbauprüfungen während des
Prozesses, die typischerweise bei der Zwischenwandanordnungsherstellung
enthalten sind, die Verdrehungs-, Überlappungs-, Öffnungsflächenmessungen
umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind, und laufende Zusammenbaumodusprüfungen nicht
erforderlich sein, wenn die Schaufelringanordnung 152 gemäß Beschreibung
hierin hergestellt und zusammengebaut wird, um dadurch möglicherweise
eine Reduzierung im Zeitaufwand zu ermöglichen, der für die Herstellung
des Schaufelrings 152 und für denn Zusammenbau im Vergleich
zu einer Zwischenwandanordnung benötigt wird.
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Wenn
die (in 1 dargestellte) Turbinenmaschine 100 in
Betrieb genommen wird, wird Hochdruckdampf durch den Leitapparatabschnitt 158 von
dem stromaufwärts
liegenden Bereich 200 zu dem stromabwärts liegenden Bereich 202 geleitet.
Der Dampfdruck in dem Bereich 200 ist typischerweise höher als
der Dampfdruck in dem Bereich 202. Daher induziert der
Differenzdampfdruck eine Kraft, welche das Band 220 gegen
die Dichtungsfläche 208,
die Dichtungsfläche 157 gegen
eine stromabwärts
gelegene Wand der Nut 153, und ein Band 226 gegen
die Dichtungsfläche 216 drückt, um
dadurch wenigstens drei Dichtungen auszubilden, um eine Verringerung
des Dampfstroms zu ermöglichen,
der an dem Leitapparatabschnitt 158 und den Spalten 162 und 170 vorbei
strömt.
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6, 7, 8 und 9 sind
Querschnittsansichten von alternativen Schaufelringanordnungen 152,
die unter Verwendung des (in 3 dargestellten)
Elementes 180 hergestellt werden können.
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6 stellt
eine alternative Schaufelringanordnung 352 dar. Der radial äußere Abschnitt 156 und
Leitapparatabschnitt 158 der Schaufelringanordnung 352 sind
im Wesentlichen zu dem Abschnitt 156 und Abschnitt 158 der
(in 4 dargestellten) Schaufelringanordnung 152 ähnlich.
Der Rotor 140 ist zur Übersicht dargestellt.
Die Schaufelringanordnung 352 enthält eine Dichtungsträgerverlängerung 368.
Die Dichtungsträgerverlängerung 368 unterscheidet
sich von der (in 4 dargestellten) Dichtungsträgerverlängerung 168 durch
eine alternative Verlängerungs-Dichtungsringnut 312,
die ein alternatives Verlängerungs-Dichtungsringband 326 und
mehrere alternative Dichtungsfedern 330 innerhalb einer
alternativen Schaufelspitzendichtung 369 aufnimmt, die
eine Verringerung des Dampfstroms durch einen radialen Spalt 370 ermöglicht.
In dieser alternativen Ausführungsform
sind die Federn 330 Blattfedern. Alternativ können die
Federn 330 Spiralfedern sein. Die Nut 312 ist
für die
Aufnahme des Bandes 326 ausgebildet, das drei Abschnitte
im Vergleich zu dem einen Abschnitt in Verbindung mit dem Band 226 (dargestellt
in 4) enthält.
In dieser alternativen Ausführungsform
enthält
das Band 326 einen radial äußeren Abschnitt 372,
einen Halsabschnitt 374 und eine radial inneren Abschnitt 376.
Der radial innere Abschnitt 376 erstreckt sich von dem
Halsabschnitt 374 aus radial nach innen. Alternativ kann
das Band 326 jede Anzahl von Abschnitten in jeder axialen
und radialen Konfiguration aufweisen. In dieser alternativen Ausführungsform
enthält
das Band 326 mehrere Abriebschichten 328 auf der
Oberfläche 329 des
Abschnittes 376, der zwischen mehreren Abriebschichten 328 auf
Oberflächen 329 des
Abschnittes 372 positioniert ist. Alternativ können (in 6 nicht
dargestellte) Dichtungszähne
mit den Oberflächen 329 verbunden
sein und die Abriebsbeschichtung kann zwischen den Zähnen wie
vorstehend beschrieben angeordnet sein. Ein im Wesentlichen ringförmiger axial
stromabwärts
liegender Vorsprung 378 enthält eine Dichtungsoberfläche oder
eine Dichtungsfläche 316, die
mit einer im Wesentlichen ringförmigen
axial stromabwärts
liegenden Oberfläche 380 des
Halsabschnittes 374 zusammenarbeitet, um eine Verringerung des
Dampfstroms durch die Dichtungsringnut 312 zu ermöglichen.
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Die
Schaufelringanordnung 352 enthält auch einen radial inneren
Abschnitt 360, der sich von dem (in 4 dargestellten)
radial inneren Abschnitt 160 durch eine alternative Verlängerungs-Dichtungsringnut 304 unterscheidet,
die ein alternatives Dichtungsringband 320 und mehrere
alternative Dichtungsfedern 324 innerhalb einer alternativen
Wellendichtung 361 aufnimmt. In dieser alternativen Ausführungsform
sind die Dichtungsfedern 324 Blattfedern. Alternativ können die
Federn 330 Spiralfedern sein. Die Nut 304 ist
so ausgebildet, dass sie ein Band 320 aufnimmt, das drei
Abschnitte im Vergleich zu dem einen Abschnitt in Verbindung mit
dem (in 4 dargestellten) Band 220 enthält. In dieser
alternativen Ausführungsform
enthält
das Band 320 einen radial äußeren Abschnitt 382,
einen Halsabschnitt 384 und einen radial inneren Abschnitt 386.
Der Abschnitt 386 enthält
zwei im Wesentlichen ringförmige
radial innere Abschnitte 387 und zwei im Wesentlichen ringförmige radial äußere Abschnitte 389 in
abwechselnder Folge, welche eine Verringerung des Dampfstroms durch
den radialen Spalt 362 ermöglicht. Die Abschnitte 387 und 389 erstrecken
sich von dem Abschnitt 386 radial nach innen. Alternativ
kann der Abschnitt 386 eine beliebige Anzahl von inneren
und äußeren Abschnitten 387 und 389 jeweils
in jeder beliebigen axialen und radialen Konfiguration enthalten.
Mehrere Abriebschichten 322 sind auf mehreren radial innersten
Oberflächen 323 der
Abschnitte 387 und 389 ausgebildet. Alternativ
können
(in 6 nicht dargestellte) Dichtungszähne mit
Oberflächen 323 verbunden
sein, und die Abriebsbeschichtung kann zwischen den Zähnen wie
vorstehend be schrieben angeordnet sein. Ein im Wesentlichen ringförmiger axialer
stromabwärts
liegender Vorsprung 388 enthält eine Dichtungsoberfläche oder eine
Dichtungsfläche 308,
die mit einer im Wesentlichen axial stromabwärts liegenden Oberfläche 390 des Halsabschnittes 384 zusammenwirkt,
um eine Verringerung des Dampfstroms durch die Nut 304 zu
ermöglichen.
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7 stellt
eine alternative Schaufelringanordnung 452 dar. Der radial äußere Abschnitt 156 und
Leitapparatabschnitt 158 in der Schaufelringanordnung 452 sind
im Wesentlichen zu dem Abschnitt 156 und Abschnitt 158 in
der (in 4 dargestellten) Schaufelringanordnung 152 ähnlich.
Der Rotor 140 ist zur Übersicht dargestellt.
Die Schaufelringanordnung 452 enthält eine Dichtungsträgerverlängerung 468.
Die Dichtungsträgerverlängerung 468 ist
im Wesentlichen zu der (in 4 dargestellten)
Dichtungsträgerverlängerung 168 ähnlich,
wobei eine Verlängerungs-Dichtungsringnut 412,
eine Schaufelspitzendichtung 469, eine axial stromabwärts liegende
Dichtungsoberfläche,
oder Dichtungsfläche 416,
und Dichtungsfedern 430 im Wesentlichen ähnlich zu äquivalenten
Komponenten in der (in 4 dargestellten) Schaufelringanordnung 152 sind.
Ein Verlängerungs-Dichtungsringband 426,
das innerhalb der Nut 412 positioniert ist, unterscheidet
sich von dem (in 4 dargestellten) Dichtungsringband 226,
dahingehend, dass in dieser alternativen Ausführungsform das Band 426 einen
radial äußeren Abschnitt 472 und
einen radial inneren Abschnitt 476 enthält, wobei beide Abschnitte
wenigstens eine radial innerste Oberfläche 429 besitzen.
Alternativ kann das Band 426 eine beliebige Anzahl von
Abschnitten sowohl in der axialen als auch radialen Konfiguration
besitzen. Mehrere Abriebschichten 428 sind auf den Oberflächen 429 ausgebildet.
Alternativ können
(in 7 nicht dargestellte) Dichtungszähne mit
den Oberflächen 429 verbunden
sein, und eine Abriebsbe schichtung kann zwischen den Zähnen wie
vorstehend beschrieben angeordnet sein.
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Die
Schaufelringanordnung 452 enthält einen radial inneren Abschnitt 460,
der sich von dem radial inneren Abschnitt 160 durch eine
alternative Verlängerungs-Dichtungsringnut 404 unterscheidet,
die mehrere alternative Dichtungsfedern 424 und ein Paar 424 im
Wesentlichen ringförmiger
axial stromaufwärts
und stromabwärts
liegender Vorsprünge 491 bzw. 492 auf
einer alternativen Wellendichtung 461 aufnimmt. In dieser
alternativen Ausführungsform
sind die Dichtungsfedern 424 Blattfedern. Alternativ können die
Federn 424 Spiralfedern sein. Ein alternatives Dichtungsringband 420 enthält ein Paar
im Wesentlichen ringförmiger
radial äußerer axial
stromaufwärts
und stromabwärts
liegender Vorsprünge 493 bzw. 494,
ein Paar axial stromaufwärts und
stromabwärts
liegender Halsabschnitte 495 bzw. 496, und einen
im Wesentlichen ringförmigen
radial inneren Abschnitt 497. Der Abschnitt 497 enthält zwei
im Wesentlichen ähnliche
ringförmige
radial innere Abschnitte 487 und zwei im Wesentlichen ringförmige radial äußere Abschnitte 489 in
einer abwechselnden Reihenfolge, welche eine Verringerung des Dampfstroms
durch den radialen Spalt 462 ermöglichen. Die Abschnitte 487 erstrecken
sich radial von dem Abschnitt 486 nach innen. Alternativ
kann der Abschnitt 486 eine beliebige Anzahl von inneren
und äußeren Abschnitten 487 bzw. 489 in
jeder axialen und radialen Konfiguration besitzen. Mehrere Abriebschichten 422 sind
auf mehreren radial innersten Oberflächen 423 der Abschnitte 487 und 489 ausgebildet.
Alternativ können
(in 7 nicht dargestellte) Dichtungszähne mit
den Oberflächen 423 verbunden
sein und eine Abriebsbeschichtung kann wie vorstehend beschrieben
zwischen den Zähnen
angeordnet sein. Bandvorsprünge 493 und 494,
Bandhalsabschnitte 495 und 496 und ein Bandinnenabschnitt 497 wirken
zusammen, um eine im Wesentlichen ringförmige Dichtungsbandnut 498 zu
definieren. Das Band 420 wird mit der Wellendichtung 461 verbunden,
indem Band 420 über
Vorsprüngen 491 und 492 mittels
der Nut 498 eingeführt
wird. Der Abschnitt 496 enthält eine axial stromabwärts liegende
Dichtungsoberfläche,
oder Dichtungsfläche 408,
welche eine Verringerung des Dampfstroms durch die Nut 498 in
Verbindung mit dem Vorsprung 492 ermöglicht.
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8 stellt
eine alternative Schaufelringanordnung 552 dar. Der Leitapparatabschnitt 158 in
der Schaufelringanordnung 552 ist im Wesentlichen zu dem
(in 4 dargestellten) Abschnitt 158 in der
Schaufelringanordnung 152 ähnlich. Der Rotor 140 ist
zur Übersicht
dargestellt. Die Schaufelringanordnung 552 enthält einen
radial äußeren Abschnitt 556,
der sich von dem (in 4 dargestellten) radial äußeren Abschnitt 156 dahingehend
unterscheidet, dass der Abschnitt 556 drei getrennte Bereiche
(d.h. einen im Wesentlichen ringförmigen radial äußeren Bereich 501,
einen im Wesentlichen ringförmigen
Halsbereich 502 und einen im Wesentlichen ringförmigen radial
inneren Bereich 503 enthält. Die Bereiche 501, 502 und 503 wirken
zusammen, um ein Paar im Wesentlichen ringförmiger axial stromaufwärts und
axial stromabwärts
liegender Nuten 505 bzw. 507 zu definieren. Die
Nuten 505 und 507 ermöglichen die Einführung der
Schaufelringanordnung 552 in eine (in 8 nicht
dargestellte) alternative obere Hälfte eines Leitapparatträgers.
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Die
Schaufelringanordnung 552 enthält auch eine Dichtungsträgerverlängerung 568,
die ähnlich
der (in 7 dargestellten) Dichtungsträgerverlängerung 468 mit
der Ausnahme ist, dass die in der Schaufelspitzendichtung 569 ausgebildete
Nut 512 keine Vorkehrungen für Dichtungsfedern enthält. Al ternativ
können mehrere
(in 8 nicht dargestellte) Dichtungsfedern in einer ähnlichen
Weise wie die (in 4 dargestellten) Dichtungsfedern 230 verwendet
werden. Ein Verlängerungs-Dichtungsringband 526 ist
in die Nut 512 eingeführt.
Die Nut 512 ist zumindest teilweise durch eine axial stromabwärts liegende
Dichtungsoberfläche,
oder Dichtungsfläche 516 definiert,
die mit einer axial stromabwärts
liegenden Oberfläche
eines Bandes 526 zusammenwirkt, um die Verringerung eines
Dampfstroms durch die Nut 512 zu ermöglichen. Das Verlängerungs-Dichtungsringband 426 unterscheidet
sich von dem (in 4 dargestellten) Dichtungsringband 226 dahingehend,
dass in dieser alternativen Ausführungsform
das Band 526 einen radial äußeren Abschnitt 572 und einen
radial inneren Abschnitt 576 enthält, wobei beide Abschnitte
wenigstens eine radial innerste Oberfläche 529 enthalten.
Alternativ kann das Band 526 eine beliebige Anzahl von
Abschnitten in jeder axialen und radialen Konfiguration enthalten.
Mehrere Abriebschichten 528 sind auf Oberflächen 529 ausgebildet.
Alternativ können
(in 8 nicht dargestellte) Dichtungszähne mit
den Oberflächen 529 verbunden
sein und eine Abriebsschicht kann zwischen den Zähnen gemäß vorstehender Beschreibung
angeordnet sein.
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Die
Schaufelringanordnung 552 enthält ferner einen radial inneren
Abschnitt 560, der ähnlich
einem (in 7 dargestellten) radial inneren
Abschnitt 460 mit der Ausnahme ist, dass keine Nut vorgesehen
ist, um Dichtungsfedern innerhalb einer Wellendichtung 561 aufzunehmen.
Alternativ können
mehrere (in 8 nicht dargestellte) Dichtungsfedern
in einer ähnlichen
Weise zu der (in 4 dargestellten) Dichtungsfeder 224 verwendet
werden. Der radial innere Abschnitt 560 unterscheidet sich
von dem (in 4 dargestellten) radial inneren
Abschnitt 160 durch ein Paar im Wesentlichen ringförmi ger axial
stromaufwärts
und stromabwärts
angeordneter Vorsprünge 591 bzw. 592 auf
einer alternativen Wellendichtung 561. Ein alternatives
Dichtungsringband 520 enthält ein Paar im Wesentlichen
ringförmiger
radial äußerer axial
stromaufwärts
und stromabwärts
liegender Vorsprünge 593 bzw. 594,
ein Paar axial stromaufwärts
und stromabwärts
liegender Halsabschnitte 595 bzw. 596 und einen
im Wesentlichen ringförmigen
radial inneren Abschnitt 597. Der Abschnitt 597 enthält zwei
im Wesentlichen ähnliche
ringförmige
radial innere Abschnitte 587 und zwei im Wesentlichen ringförmige äußere Abschnitte 589 in
abwechselnder Reihenfolge, welche es ermöglicht, einen Dampfstrom durch den
radialen Spalt 562 zu vermindern. Abschnitte 597 erstrecken
sich radial von dem Abschnitt 586 nach innen. Alternativ
kann der Abschnitt 586 eine beliebige Anzahl von inneren
und äußeren Abschnitten 587 bzw. 589 in
jeder axialen und radialen Konfiguration haben. Mehrere Abriebsschichten 522 sind
auf mehreren von den radial innersten Oberflächen 523 der Abschnitte 587 und 589 ausgebildet.
Alternativ können
(in 8 nicht dargestellte) Dichtungszähne mit
den Oberflächen 523 verbunden
sein und eine Abriebsschicht kann zwischen den Zähnen gemäß vorstehender Beschreibung
angeordnet sein. Die Bandvorsprünge 593 und 594, Bandhalsabschnitte 595 und 596 und
der Bandaußenabschnitt 597 wirken
zusammen, um eine im Wesentlichen ringförmige Dichtungsbandnut 598 zu
definieren. Das Band 520 wird mit der Wellendichtung 561 verbunden,
indem das Band 520 über
den Vorsprüngen 591 und 592 über die
Nut 598 eingeführt
wird. Der Vorsprung 596 enthält eine axial stromabwärts liegende
Dichtungsoberfläche
oder Dichtungsfläche 508,
die eine Verringerung des Dampfstroms durch die Nut 598 in
Zusammenwirken mit dem Vorsprung 596 ermöglicht.
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9 stellt
eine alternative Schaufelringanordnung 652 dar. Der Leitapparatabschnitt 158 in
der Schaufelringanordnung 652 ist im Wesentlichen ähnlich zu
einem Abschnitt 158 in der (in 4 dargestellten) Schaufelringanordnung 152.
Der Rotor 140 ist zur Übersicht
dargestellt. Die Schaufelringanordnung 652 enthält einen
radial äußeren Abschnitt 656.
Der radial äußere Abschnitt 656 unterscheidet
sich von dem (in 4 dargestellten) radial äußeren Abschnitt 156 dahingehend,
dass der Abschnitt 656 drei getrennte Regionen, d.h. eine
im Wesentlichen ringförmige
radial äußere Region 601,
eine im Wesentlichen ringförmige
Halsregion 602, und eine im Wesentlichen ringförmige radial
innere Region 603 enthält.
Die Regionen 601, 602 und 603 wirken
zum Ausbilden eines Paares im Wesentlichen ringförmiger axial stromaufwärts und
axial stromabwärts liegender
Nuten 605 bzw. 607 zusammen. Die Nuten 605 und 607 ermöglichen
die Einführung
der Schaufelringanordnung 652 in eine (in 9 nicht
dargestellte) obere Hälfte
eines alternativen Leitapparatträgers.
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Die
Schaufelringanordnung 652 enthält auch eine Dichtungsträgerverlängerung 668,
die ähnlich
der (in 4 dargestellten) Dichtungsträgerverlängerung 168 mit
der Ausnahme ist, dass eine in einer Schaufelspitzendichtung 669 ausgebildete
Nut 612 keine Vorkehrung für eine Dichtungsfeder enthält. Alternativ
können mehrere
(in 9 nicht dargestellte) Dichtungsfedern in einer ähnlichen
Weise wie die (in 4 dargestellte) Dichtungsfeder 230 verwendet
werden. Ein Verlängerungs-Dichtungsringband 626 ist
in die Nut 612 eingeführt.
Eine axial stromabwärts
liegende Dichtungsoberfläche
oder Dichtungsfläche 616,
welche teilweise die Nut 612 definiert, ermöglicht die
Verringerung eines Dampfstroms durch die Nut 612 in Zusammenwirken
mit einer axial stromabwärts
liegenden Oberfläche
des Bandes 626. Ein Verlängerungs- Dichtungsringband 626 ist im
Wesentlichen ähnlich
dem (in 4 dargestellten) Dichtungsringband 226,
um eine Verringerung eines Dampfstroms durch einen radialen Spalt 670 zu
ermöglichen.
Mehrere Abriebsschichten 628 sind auf mehreren Oberflächen 629 ausgebildet.
Alternativ können
(in 9 nicht dargestellte) Dichtungszähne mit
den Oberflächen 629 verbunden
sein, und eine Abriebsbeschichtung kann gemäß vorstehender Beschreibung
zwischen den Zähnen
angeordnet sein.
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Die
Schaufelringanordnung 652 enthält ferner einen radial inneren
Abschnitt 660, der zu dem (in 4 dargestellten)
radial inneren Abschnitt 160 mit der Ausnahme ähnlich ist,
dass eine in der Wellendichtung 661 ausgebildete Nut 604 keine
Vorkehrung für
Dichtungsfedern enthält.
Alternativ können
mehrere (in 9 nicht dargestellte) Dichtungsfedern
in einer ähnlichen
Weise zu der (in 4 dargestellten) Dichtungsfeder 224 verwendet
werden. Ein Dichtungsringband 620 ist in die Nut 604 eingeführt. Eine
sich axial stromabwärts
erstreckende Dichtungsoberfläche 608,
die teilweise eine Nut 604 definiert, ermöglicht eine
Verringerung des Dampfstroms durch die Nut 604 in Zusammenwirken
mit einer axial stromabwärts
liegenden Oberfläche
des Bandes 620. In dieser alternativen Ausführungsform
ist das Band 620 im Wesentlichen dem (in 4 dargestellten)
Band 220 ähnlich,
um eine Verringerung eines Dampfstroms durch einen radialen Spalt 662 zu
ermöglichen.
Mehrere Abriebsschichten 622 sind auf der radial innersten
Oberfläche 623 des
Bandes 620 ausgebildet. Alternativ können (in 9 nicht
dargestellte) Dichtungszähne
mit den Oberflächen 623 verbunden
sein und eine Abriebsbeschichtung kann gemäß vorstehender Beschreibung
zwischen den Zähnen
angeordnet sein.
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Ein
Vorteil der (in den 4, 6 bzw. 7)
dargestellten Schaufelringanordnungen 152, 352 und 452 besteht
darin, dass ohne den radial äußeren Abschnitt
eine Schwalbenschwanzanordnung gemäß Darstellung in den (in 8 bzw. 9 dargestellten)
Schaufelringanordnungen 562 und 662, Ausrichtungs-
und Befestigungseinstellungen nach dem Einbau erleichtert werden
können.
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Die
Schaufelringanordnungen 552 und 662 können in
mehr als zwei halbkreisförmige
Segmente unterteilt werden müssen,
um eine Vielzahl betrieblicher Überlegungen
zu berücksichtigen,
die eine Wärmeausdehnung
und die zugeordneten Spannungsverteilungen von Abschnitten 556 bzw. 656 umfassen,
jedoch nicht darauf beschränkt
sind. Beispielsweise kann das kreisrunde Element 180 aus
vier oder mehr Teilkreiselementen hergestellt werden.
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Die
hierin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung
einer Turbinenschaufelringanordnung erleichtern den Betrieb eines
Turbinensystems. Insbesondere ermöglicht die Turbinenschaufelringanordnung
gemäß vorstehender
Beschreibung eine robustere Turbinendampfdichtungskonfiguration.
Eine derartige Dampfdichtungskonfiguration ermöglicht auch einen besseren
Wirkungsgrad, Zuverlässigkeit
und reduzierte Wartungskosten und Turbinensystemausfallzeiten.
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Exemplarische
Ausführungsformen
von Turbinenschaufelanordnungen in Verbindung mit Turbinensystemen
wurden vorstehend im Detail beschrieben. Die Verfahren, Vorrichtungen
und Systeme sind nicht auf die hierin beschriebenen spezifischen
Ausführungsformen
noch auf die dargestellte spezifische Turbinenschaufelringanordnung
beschränkt.
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Obwohl
die Erfindung in Form verschiedener spezifischer Ausführungsformen
beschrieben wurde, wird der Fachmann auf diesem Gebiet erkennen,
dass die Erfindung mit Modifikationen innerhalb des Erfindungsgedankens
und Schutzumfangs der Ansprüche
ausgeführt
werden kann.
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