DE102007027396A1

DE102007027396A1 - Strömungsmaschine

Info

Publication number: DE102007027396A1
Application number: DE102007027396A
Authority: DE
Inventors: Philip John Peel
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2008-01-03
Also published as: JP2008014311A; CN101096919B; US20080003102A1; JP4949949B2; CH698879B1; US7762764B2; CN101096919A

Abstract

Eine Strömungsmaschine, insbesondere Dampfturbine (10), hat ein inneres Gehäuse (15a) und ein äußeres Gehäuse (17a), welche einen um eine Maschinenachse drehbaren Rotor konzentrisch umgeben, wobei das äußere Gehäuse (17a) das innere Gehäuse (15a) mit einem radialen Abstand (d) umschließt und zumindest das innere Gehäuse (15a) in einer Trennebene (22) in zwei Gehäusehälften (15a) unterteilt ist, die durch an den Gehäusehälften (15a) angebrachte Flansche (18) miteinander lösbar verbunden werden können, und wobei die Gehäusehälften (15a) des inneren Gehäuses (15a) im Bereich zwischen den Flanschen (18) eine Verdickung (20) aufweisen. Eine Veränderung des Zwischenraums zwischen den Gehäusen wird dadurch weitgehend vermieden, dass das äußere Gehäuse (17a) im Bereich der Verdickung (20) des inneren Gehäuses (15a) so an die Verdickung (20) angepasst ist, dass der radiale Abstand (d) zwischen innerem Gehäuse (15a) und äußerem Gehäuse (17a) außerhalb der Flansche (18, 19) über den Gehäuseumfang weitgehend konstant ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Strömungsmaschinen. Sie betrifft eine Strömungsmaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
Bei Turbinen, insbesondere Dampfturbinen, ist mit dem Einsatz eines geteilten, mittels Flanschen verbindbaren inneren Gehäuses ein Hauptproblem verbunden, das durch die aufgrund der Flansche nicht-symmetrische Gehäusegeometrie verursacht wird. Während der Übergangsphasen und auch im normalen Betrieb kommt es durch die nicht-symmetrische Geometrie zu ungleichmässigen Verformungen des inneren Gehäuses. Der daraus resultierende Spalt zwischen den ortfesten Schaufelkomponenten, die direkt am Gehäuse angebracht sind, und den rotierenden Komponenten, die am Rotor montiert sind, ist daher veränderlich. Um ein Schleifen der Komponenten zu verhindern, muss ein Mindestmass für den bei der Montage zu Anfang auftretenden Spalt eingehalten werden, was während des Betriebs am Gehäuseumfang zu grossen Bereichen mit stark erweiterter Spaltbreite führt. Die Folge davon ist eine erhöhte Dampfleckage und damit verbunden eine verschlechterte Schaufelwirkung.
Es ist bereits in der EP-A1-1 022 439 vorgeschlagen worden, durch eine variable Dicke des inneren Gehäuses die auftretenden Verformungen des Gehäuses zu vergleichmässigen, um eine Verringerung der Spaltprobleme zu erreichen. Das äussere Gehäuse, welches das innere Gehäuse konzentrisch umgibt, bleibt bei dieser Lösung unverändert, was zu unerwünschten Veränderungen im Zwischenraum zwischen den beiden Gehäusen führt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Strömungsmaschine zu schaffen, bei der die Gehäuseverformung vergleichmässigt wird, ohne dass nachteilige Veränderungen in der Konfiguration des Gehäusezwischenraums entstehen.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Wesentlich für die Erfindung ist, dass das innere Gehäuse im Bereich zwischen den Flanschen eine Verdickung aufweist, und dass das äussere Gehäuse im Bereich der Verdickung des inneren Gehäuses so an die Verdickung angepasst ist, dass der radiale Abstand zwischen innerem Gehäuse und äusserem Gehäuse ausserhalb der Flansche über den Gehäuseumfang weitgehend konstant ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Zwischenraum zwischen den beiden Gehäusen durch die Verdickung nur unwesentlich verändert wird.
Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Gehäuse zur Anpassung an die Verdickung des inneren Gehäuses im Bereich der Verdickung eine entsprechende Verformung aufweist, wobei insbesondere die Wanddicke des äusseren Gehäuses im Bereich der Verformung konstant ist.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Verdickung symmetrisch zu einer auf der Trennebene senkrecht stehenden Mittelebene ausgebildet ist. Hierdurch ist die Störung der Gehäusesymmetrie durch die Verdickung vergleichsweise gering.
Besonders günstig ist, wenn gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Verdickung durch eine in Umfangrichtung gleichmässige Zu- und Abnahme der Wandstärke des inneren Gehäuses hervorgerufen wird.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
1 einen Längsschnitt durch eine schematisch dargestellte Dampfturbine mit einem inneren Gehäuse und einem äusseren Gehäuse, die konzentrisch den Rotor umgeben; und
2 einen Querschnitt durch die oberen Hälften der Gehäuse einer Turbine gemäss 1 mit einer Gehäusemodifikation gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In 1 ist ein Längsschnitt durch eine schematisch dargestellte Dampfturbine mit einem inneren Gehäuse und einem äusseren Gehäuse wiedergegeben. Die Dampfturbine 10 umfasst einen zentralen Rotor 12, der um eine Maschinenachse 11 drehbar ist. Der Rotor 12 ist mit mehreren in Strömungsrichtung des Dampfes (Pfeile) hintereinander angeordneten Reihen von Laufschaufeln 13 bestückt, von denen in 1 nur zwei Reihen dargestellt sind. Der Rotor 12 ist konzentrisch von einem inneren Gehäuse 15 umgeben, dass die Reihen der Laufschaufeln 13 unter Ausbildung eines Spaltes umschliesst. Auf der Innenseite des inneren Gehäuses 15 sind – abwechselnd mit den Laufschaufeln 13 – mehrere Reihen von Leitschaufeln 14 ortsfest angeordnet, die mit dem Rotor 12 ebenfalls einen Spalt bilden. Das innere Gehäuse 15 ist mit Abstand konzentrisch von einem äusseren Gehäuse 17 umgeben, so dass zwischen den beiden Gehäusen 15, 17 ein ringförmiger Zwischenraum 16 entsteht.
Gemäss 2 ist zumindest das innere Gehäuse 15 in einer Trennebene 22 unterteilt in zwei separate Gehäusehälften, von denen in 2 nur die obere Gehäusehälfte 15a gezeigt ist (die nicht gezeigte untere Gehäusehälfte kann insbesondere spiegelsymmetrisch bezüglich der Trennebene 22 ausgebildet sein). Das äussere Gehäuse 17 kann analog auch in der Trennebene 22 in zwei separate Gehäusehälften unterteilt sein, wie dies in 2 anhand der oberen Gehäusehälfte 17a beispielhaft gezeigt ist. Die Gehäusehälften 15a, 17a sind an den Trennstellen mit Flanschen 18, 19 ausgestattet, die eine lösbare Verbindung der Gehäusehälften 15a, 17a ermöglichen.
Um die durch die Flansche 18 hervorgerufene Störungen in der Geometrie des inneren Gehäuses 15 auszugleichen, ist an den Gehäusehälften 15a des inneren Gehäuses 15 zwischen den Flanschen 18 eine Verdickung 20 vorgesehen, die vorzugsweise symmetrisch zu einer auf der Trennebene 22 senkrecht stehenden und durch die Maschinenachse 11 gehenden Mittelebene 23 ausgebildet ist. Die gestrichelte Linie im Bereich der Verdickung 20 zeigt dabei die ohne Verdickung vorliegende, konstante Wanddicke des inneren Gehäuses 15. Insbesondere wird die Verdickung 20 durch eine in Umfangrichtung gleichmässige Zu- und Abnahme der Wandstärke des inneren Gehäuses 15 hervorgerufen, wie dies anhand eines Vergleichs der gestrichelten und durchgezogenen Aussenlinie in 2 leicht zu erkennen ist.
Um im Bereich der Verdickung 20 nun den Zwischenraum 16 mit dem Abstand d zwischen den beiden Gehäusen 15, 17 trotz der Verdickung 20 weitgehend unverändert zu lassen, wird das äussere Gehäuse 17 in diesem Umfangsbereich bei gleichbleibender Wandstärke so verformt, dass der Abstand d zwischen den Gehäusen in Umfangsrichtung weitgehend konstant ist. Die Verformung 21 des äusseren Gehäuses 17 ist in 2 als Unterschied zwischen den gestrichelten Linien und den durchgezogenen Linien zu erkennen.

10: Dampfturbine
11: Maschinenachse
12: Rotor
13: Laufschaufel
14: Leitschaufel
15: inneres Gehäuse
15a: obere Gehäusehälfte (inneres Gehäuse)
16: Zwischenraum
17: äusseres Gehäuse
17a: obere Gehäusehälfte (äusseres Gehäuse)
18, 19: Flansch
20: Verdickung (inneres Gehäuse)
21: Verformung (äusseres Gehäuse)
22: Trennebene
23: Mittelebene
d: Abstand

Claims

Strömungsmaschine, insbesondere Dampfturbine (10), mit einem inneren Gehäuse (15) und einem äusseren Gehäuse (17), welche einen um eine Maschinenachse (11) drehbaren Rotor (12) konzentrisch umgeben, wobei das äussere Gehäuse (17) das innere Gehäuse (15) mit einem radialen Abstand (d) umschliesst, und zumindest das innere Gehäuse (15) in einer Trennebene (22) in zwei Gehäusehälften (15a) unterteilt ist, die durch an den Gehäusehälften (15a) angebrachte Flansche (18) miteinander lösbar verbunden werden können, und wobei die Gehäusehälften (15a) des inneren Gehäuses (15) im Bereich zwischen den Flanschen (18) eine Verdickung (20) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Gehäuse (17) im Bereich der Verdickung (20) des inneren Gehäuses (15) so an die Verdickung (20) angepasst ist, dass der radiale Abstand (d) zwischen innerem Gehäuse (15) und äusserem Gehäuse (17) ausserhalb der Flansche (18, 19) über den Gehäuseumfang weitgehend konstant ist.
Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Gehäuse (17) zur Anpassung an die Verdickung (20) des inneren Gehäuses (15) im Bereich der Verdickung (20) eine entsprechende Verformung (21) aufweist.
Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke des äusseren Gehäuses (17) im Bereich der Verformung (21) konstant ist.
Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung (20) symmetrisch zu einer auf der Trennebene (22) senkrecht stehenden Mittelebene (23) ausgebildet ist.
Strömungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung (20) durch eine in Umfangrichtung gleichmässige Zu- und Abnahme der Wandstärke des inneren Gehäuses (15) hervorgerufen wird.