DE102009059318A1

DE102009059318A1 - Methods, systems and / or devices associated with steam turbine exhaust diffusers

Info

Publication number: DE102009059318A1
Application number: DE102009059318A
Authority: DE
Inventors: Edward John Sharrow; Norman Douglas Lathrop; Raymond Kenneth Overbaugh Jun.
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2010-07-01
Also published as: US20100162705A1; JP2010156329A; CN101769173A; RU2009148414A

Abstract

Ein Strömungspfad einer axial durchströmten Dampfturbine enthält einen Rotor (112) und ein Gehäuse (116), die einen axialen Dampfströmungspfad definieren; und einen Toroiddiffusor (40) zur Ausbreitung des Abdampfes und zum Ablenken des Abdampfes von einer im Wesentlichen axialen Strömungsrichtung in eine im Wesentlichen quer oder vertikal gerichtete und tangentiale Richtung; wobei der Toroiddiffusor (40) einen Diffusor aufweist, der, wenigstens zum Teil, die Gestalt eines Toroids (41) oder eines Abschnitts eines Toroids (41) enthält.A flow path of an axial flow steam turbine includes a rotor (112) and a housing (116) defining an axial vapor flow path; and a toroidal diffuser (40) for propagating the exhaust steam and for deflecting the exhaust steam from a substantially axial flow direction in a substantially transverse or vertical and tangential direction; wherein the toroidal diffuser (40) comprises a diffuser that includes, at least in part, the shape of a toroid (41) or a portion of a toroid (41).

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNGBACKGROUND TO THE INVENTION

Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein Verfahren, Systeme und/oder Vorrichtungen zur Verbesserung des Wirkungsgrads und/oder der Betriebsweise von Turbinenmaschinen. Insbesondere, jedoch keineswegs beschränkend, betrifft die vorliegende Anmeldung Verfahren, Systeme und/oder Vorrichtungen, die verbesserte Dampfturbinendiffusoren und zugehörige Komponenten betreffen.The The present application relates generally to methods, systems and / or Devices for improving the efficiency and / or the operation of turbine engines. In particular, but by no means restrictive the present application methods, systems and / or devices, the improved steam turbine diffusers and associated components affect.

Im herkömmlichen Dampfturbinenaufbau weist das innere Gehäuse der Dampfturbine, das beispielsweise eine zweiflutige Einheit mit einem nach unten gerichteten Auslass sein kann, eine umgebende Auslasshaube, die vertikal geteilt ist und sich entlang gegenüberliegender Seiten und Enden der Turbine erstreckt. Die große boxartige Struktur nimmt den gesamten Niederdruckabschnitt der Turbine auf. Der Abdampf von der Turbine strömt stromabwärts in einer im Wesentlichen axialen Richtung. Anschließend wird der Abdampf von einer axialen Strömungsrichtung in eine Strömungsrichtung von 90° in Bezug auf die axiale Strömungsrichtung umgelenkt. Diese 90°-Strömungsrichtung kann in jeder beliebigen Ebene, nach unten, nach oben oder quer verlaufen.in the usual Steam turbine construction has the inner casing of the steam turbine, for example a double-flow unit with a downwardly directed outlet can be a surrounding outlet hood, which is vertically divided and along the opposite Sides and ends of the turbine extends. The big boxy structure takes the entire low pressure section of the turbine. The exhaust steam from the Turbine flows downstream in a substantially axial direction. Subsequently, will the exhaust steam from an axial flow direction in a flow direction from 90 ° in With respect to the axial flow direction diverted. This 90 ° flow direction can be at any level, down, up or across run.

Im Allgemeinen bilden herkömmliche Auslasshauben bzw. Abdampfhauben für Dampfturbinen große geradlinige Strukturen an dem Austrittsende des konischen Abschnitts zum Ablenken und Ausbreiten der Dampfströmung unter rechten Winkeln. Der Dampfströmungspfad war somit etwas gewunden, was zu Verlusten und nachteiligem Druckabfall führte. Es versteht sich auch, dass der Zugang zu verschiedenen Teilen der Turbine, zum Beispiel dem Lager, für Instandhaltungszwecke sich insofern schwierig gestaltete, als er die Demontage der oberen Hälfte der Auslasshaube erfordern konnte. Ferner ist verständlich, dass die Auslasshaube in herkömmlichen Dampfturbinen gewöhnlich das innere Gehäuse der Turbine und die zugehörigen Dampfpfadteile, wie beispielsweise Leitapparate und dergleichen, trägt. Demgemäß ist ein Bedarf erkannt worden, eine neue Geometrie zu schaffen, um die Abdampfdruckrückgewinnung und das gesamte Leistungsvermögen der Turbine zu verbessern.in the General form conventional Exhaust hoods or exhaust hoods for steam turbines large straight-line Structures at the exit end of the conical section for deflecting and spreading the steam flow at right angles. The steam flow path was thus somewhat tortuous, which led to losses and adverse pressure drop. It goes without saying that access to different parts of the turbine, for example the camp, for Maintenance purposes, so far as he designed disassembly of the upper half the outlet hood could require. It is also understandable that the outlet hood in conventional Steam turbines usually the inner case the turbine and the associated Steam path parts, such as nozzles and the like, wearing. Accordingly, a Need has been recognized to provide a new geometry to the Abdampfdruckgewinngewinnung and the whole performance to improve the turbine.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die vorliegende Anmeldung beschreibt somit einen Strömungspfad einer axial durchströmten Dampfturbine, der enthält: einen Rotor und ein Gehäuse, das den axialen Dampfströmungspfad definiert; und einen toroidalen Diffusor zum Ausbreiten bzw. Verteilen des Abdampfes und Ablenken des Abdampfes von einer im Wesentlichen axialen Strömungsrichtung in eine im Wesentlichen quer oder vertikal und tangential gerichtete Richtung. In einigen Ausführungsformen weist der toroidale Diffusor einen Diffusor auf, der wenigstens zum Teil die Gestalt eines Toroids oder eines Abschnitts eines Toroids enthält.The present application thus describes a flow path of an axial flow steam turbine, which contains: a rotor and a housing, this is the axial vapor flow path Are defined; and a toroidal diffuser for spreading the exhaust steam and deflecting the exhaust steam from a substantially axial flow direction in a substantially transversely or vertically and tangentially directed Direction. In some embodiments the toroidal diffuser has a diffuser at least partly the shape of a toroid or a portion of a toroid contains.

In einigen Ausführungsformen weist ein toroidaler Diffusor auf: eine konische Leiteinrichtung, die als die Anfangsleiteinrichtung für den Dampf dient, wenn dieser den letzten Turbinenabschnitt verlässt; einen toroidalen Abschnitt, der die obere Hälfte der Hauptkammer des toroidalen Diffusors definiert; und einen geradlinigen Abschnitt, der die untere Hälfte der Hauptkammer des Diffusors definiert und einen Strömungspfad zu einem Auslass bereitstellt. In einigen Ausführungsfor men weist der toroidale Abschnitt ungefähr die Hälfte einer Toroidgestalt auf.In some embodiments has a toroidal diffuser: a conical guide, which serves as the starting guide for the steam, if this leaves the last turbine section; a toroidal section, the upper half the main chamber of the toroidal diffuser defined; and a straightforward Section that covers the lower half of Defined main chamber of the diffuser and a flow path to an outlet. In some embodiments, the toroidal has Section about the half a toroid shape.

In einigen Ausführungsformen ist der toroidale Abschnitt mit dem geradlinigen Abschnitt an einer Umfangsstelle verbunden, die in Bezug auf den Rotor ungefähr horizontal angeordnet ist; wobei die Achse des Toroids, der den toroidalen Abschnitt bildet, den Rotor der Turbine aufweist; wobei das stromaufwärtige Ende der konischen Leiteinrichtung mit dem Gehäuse über eine elastische Verbindung bzw. ein elastisches Gelenk gekoppelt ist; wobei die konische Leiteinrichtung eine äußere radiale Begrenzung für den Dampf aufweist, der aus einer letzten Stufe der Turbine austritt; und wobei die konische Leiteinrichtung eine sich aufweitende konische Gestalt aufweist, so dass sich der Querschnittsdurchmesser der konischen Leiteinrichtung vergrößert, wenn der Abstand von der elastischen Verbindung in stromabwärtiger Richtung zunimmt.In some embodiments is the toroidal section with the rectilinear section on one Peripheral point connected, which is approximately horizontal with respect to the rotor is arranged; where the axis of the toroid, that of the toroidal Section forms, having the rotor of the turbine; being the upstream end the conical guide with the housing via an elastic connection or an elastic joint is coupled; the conical guide an outer radial Limit for having the steam exiting a last stage of the turbine; and wherein the conical guide means is a flared conical Has shape, so that the cross-sectional diameter of the conical Guide increases when the distance from the elastic connection in the downstream direction increases.

In einigen Ausführungsformen weist ein stromabwärtiges Ende der konischen Leiteinrichtung eine sich glockenförmig erweiternde Lippe auf; wobei die konische Leiteinrichtung sich in den toroidalen Abschnitt und den geradlinigen Abschnitt hinein erstreckt; und wobei die konische Leiteinrichtung sich über ungefähr die halbe axiale Weite des toroidalen Abschnitts und des geradlinigen Abschnitts hinweg erstreckt. In einigen Ausführungsformen weist eine innere Begrenzung für den Dampf, der sich durch die konische Leiteinrichtung bewegt, ein zylindrisches Rotorblech auf, das rings um den Rotor der Turbine angeordnet ist, wobei das zylindrische Rotorblech eine glatte zylindrische Gestalt aufweist, die den Rotor im Wesentlichen umschließt und sich axial von der letzten Stufe der Turbine zu einer stromabwärtigen Wand des toroidalen Diffusors erstreckt.In some embodiments has a downstream End of the conical guide a bell-shaped widening Lip on; the conical guide extending into the toroidal section and extending into the rectilinear portion; and where the conical Guide yourself over approximately half the axial width of the toroidal section and the rectilinear section Section extends across. In some embodiments, an inner Limit for the steam that moves through the conical guide, a cylindrical rotor plate, which is arranged around the rotor of the turbine is, wherein the cylindrical rotor plate is a smooth cylindrical Shape which substantially encloses the rotor and itself axially from the last stage of the turbine to a downstream wall of the toroidal diffuser extends.

In einigen Ausführungsformen sind das Gehäuse und der toroidale Diffusor in unabhängiger Weise relativ zueinander an einem Fundament montiert. In einigen Ausführungsformen verbindet eine elastische Verbindung das Gehäuse mit dem toroidalen Diffusor; die elastische Verbindung weist Faltenbälge zum Dehnungsausgleich auf, die konfiguriert sind, um einen Unterschied bei der Wärmeausdehnung zuzulassen. In einigen Ausführungsformen sind Lager für den Rotor auf einem oder mehreren Pfosten gehaltert, die von dem Fundament der Turbine unmittelbar getragen werden.In some embodiments, the housing and the toroidal diffuser are independently mounted to a foundation relative to one another. In some embodiments, a resilient connection connects the housing to the toroidal diffuser; the elastic connection has wrinkles expansion compensation bellows configured to allow a difference in thermal expansion. In some embodiments, bearings for the rotor are supported on one or more posts that are supported directly by the foundation of the turbine.

Diese und weitere Merkmale des vorliegenden Anmeldegegenstandes werden bei der Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich.These and further features of the present application in review of the following detailed description of the preferred embodiments in conjunction with the drawings and the appended claims.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Diese und weitere Aufgaben und Vorteile dieser Erfindung werden beim sorgfältigen Studium der folgenden detaillierteren Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden und geschätzt, in denen zeigen:These and other objects and advantages of this invention will become apparent upon careful study the following more detailed description of exemplary embodiments the invention in conjunction with the accompanying drawings better understood and estimated, in which show:

1 eine schematisierte Querschnittsdarstellung von ungefähr einer Hälfte einer zweiflutigen Dampfturbine mit einem Auslass nach unten gemäß einem herkömmlichen Aufbau; 1 a schematic cross-sectional view of approximately one half of a dual-flow steam turbine with an outlet down according to a conventional structure;

2 eine schematisierte seitliche Querschnittsansicht von ungefähr einer Hälfte einer Dampfturbine unter Veranschaulichung eines Auslassdiffusors mit einer toroidalen Konfiguration gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung; 2 12 is a schematic side cross-sectional view of approximately one-half of a steam turbine illustrating an outlet diffuser having a toroidal configuration according to an exemplary embodiment of the present application;

3 eine schematisierte Querschnittsansicht von einer stromabwärtigen Perspektive eines Auslassdiffusors, der eine toroidale Konfiguration aufweist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung; und 3 12 is a schematic cross-sectional view from a downstream perspective of an outlet diffuser having a toroidal configuration, according to an exemplary embodiment of the present application; and

4 eine beispielhafte Toroidgestalt, von der aus Diffusoren gemäß der vorliegenden Anmeldung gebildet werden können. 4 an exemplary toroidal shape from which diffusers according to the present application may be formed.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION THE INVENTION

Indem nun auf die Zeichnungen, insbesondere auf 1, Bezug genommen wird, ist dort ein Abschnitt einer allgemein mit 10 bezeichneten Dampfturbine veranschaulicht, die einen Rotor 12 enthält, an der mehrere Turbinenlaufschaufeln 14 montiert sind. Es ist ferner ein inneres Gehäuse 16 veranschaulicht, an dem mehrere Leitapparate oder Statorschaufeln 18 montiert sind. Ein zentral angeordneter, im Wesentlichen radialer Dampfeinlass 20 führt Dampf jeder der Turbinenschaufeln 14 und Statorschaufeln 18 auf gegenüberliegenden axialen Seiten der Turbine zu, um den Rotor 12 anzutreiben. Die Statorleitschaufeln der Leitapparate 18 und die axial benachbarten Laufschaufeln 14 bilden die verschiedenen Stufen der Turbine 10 und einen Strömungspfad durch diese. Es versteht sich, dass der Dampf aus der letzten Stufe der Turbine ausgelassen wird, damit er durch einen Diffusor hindurch und in einen (nicht veranschaulichten) Kondensator hinein strömt.By now on the drawings, in particular on 1 Is referred to, there is a section of a generally with 10 designated steam turbine illustrating a rotor 12 contains, at the multiple turbine blades 14 are mounted. It is also an inner housing 16 illustrates at the multiple nozzles or stator blades 18 are mounted. A centrally located, substantially radial steam inlet 20 carries steam each of the turbine blades 14 and stator blades 18 on opposite axial sides of the turbine towards the rotor 12 drive. The stator vanes of the nozzles 18 and the axially adjacent blades 14 form the various stages of the turbine 10 and a flow path through them. It is understood that the vapor from the last stage of the turbine is exhausted to pass through a diffuser and into a condenser (not shown).

Ferner ist in 1 eine äußere Auslasshaube 22 veranschaulicht, die das innere Gehäuse 16 der Turbine 10 sowie andere Teile, wie beispielsweise die Lager, umgibt und trägt. In der Darstellung nach 1 enthält die Turbine 10 Dampfleiteinrichtungen 24 zum Führen des aus der Turbine 10 austretenden Dampfes in einen Auslass 26 hinein, damit er zu einem oder mehreren (nicht veranschaulichten) Kondensatoren strömt. Bei der Verwendung einer Auslasshaube 22, die die Turbine 10, Lager und Hilfsteile trägt, ist der Abdampfpfad, wie veranschaulicht, gewunden und Druckverlusten unterworfen. Wie ein Fachmann auf dem Fachgebiet verstehen wird, führt dies zu einer Reduktion der Leistung und des Wirkungsgrades.Furthermore, in 1 an outer exhaust hood 22 Illustrates the inner case 16 the turbine 10 and other parts, such as the bearings, surrounds and carries. In the illustration after 1 contains the turbine 10 Dampfleiteinrichtungen 24 for guiding the out of the turbine 10 leaking steam into an outlet 26 into it to flow to one or more (not shown) capacitors. When using an outlet hood 22 that the turbine 10 , Bearings and auxiliary parts carries, the Abdampfpfad, as illustrated, wound and subjected to pressure losses. As one skilled in the art will understand, this leads to a reduction in performance and efficiency.

Indem nun auf die 2 und 3 Bezug genommen wird, ist dort ein Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei gleiche Bezugszeichen wie in 1 auf gleiche Teile mit einer vorangestellten „1” angewandt werden. Wie veranschaulicht, ist die Auslasshaube 22 nach dem Stand der Technik zugunsten eines beispielhaften toroidalen Diffusors 40 gemäß der vorliegenden Erfindung vollständig beseitigt. In dem hier verwendeten und in größeren Einzelheiten nachstehend erläuterten Sinne ist ein toroidaler Diffusor ein Diffusor, der wenigstens zum Teil die Form eines Toroids oder eines Abschnitts eines Toroids enthält. Ein beispielhafter Toroid, ein Toroid 41, ist in 4 veranschaulicht. Wie veranschaulicht, ist ein Toroid die Gestalt, die durch Drehen eines Kreises in einem dreidimensionalen Raum um eine mit dem Kreis koplanare Achse herum, die den Kreis nicht berührt, erzeugt wird. Gewöhnlich enthält ein Toroid eine kreisförmige Gestalt, die gedreht wird; jedoch kann ein Toroid in dem hier verwendeten Sinne näherungsweise kreisförmige Gestalten, wie beispielsweise ein Oval, enthalten.By now on the 2 and 3 1, there is illustrated an aspect of the present invention, wherein like reference numerals as in FIG 1 be applied to equal parts with a prefix "1". As illustrated, the outlet hood 22 in the prior art in favor of an exemplary toroidal diffuser 40 completely eliminated according to the present invention. As used herein and discussed in more detail below, a toroidal diffuser is a diffuser that contains at least in part the shape of a toroid or portion of a toroid. An exemplary toroid, a toroid 41 , is in 4 illustrated. As illustrated, a toroid is the shape created by rotating a circle in a three-dimensional space around an axis coplanar with the circle that does not touch the circle. Usually, a toroid contains a circular shape that is rotated; however, as used herein, a toroid may include approximately circular shapes, such as an oval.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Toroiddiffusor 40 allgemein eine konische Leiteinrichtung 45, die als die anfängliche Leiteinrichtung für den Dampf dient, wenn dieser den letzten Turbinenabschnitt verlässt, einen toroidalen Abschnitt 42, der, wie veranschaulicht, die obere Hälfte des Hauptkörpers oder der Hauptkammer des Diffusors definiert, und einen geradlinigen Abschnitt 43, der die untere Hälfte des Hauptkörpers oder der Hauptkammer des Diffusors definiert und den Strömungspfad zu dem Auslass 46 bereitstellt. Der toroidale Abschnitt 42 kann ungefähr die Hälfte einer Toroidgestalt aufweisen, obwohl andere Konfigurationen ebenfalls möglich sind. Der toroidale Abschnitt 42 ist mit dem geradlinigen Abschnitt 43 an einer Umfangsstelle verbunden und geht in diesen an eine Umfangsstelle über, die ungefähr horizontal zu dem Rotor 112 liegt. Die Achse des Toroids, die den toroidalen Abschnitt 42 bildet, ist im Wesentlichen der Rotor 112.According to a preferred embodiment, the toroidal diffuser 40 generally a conical guide 45 serving as the initial guide for the steam as it leaves the last turbine section, a toroidal section 42 which, as illustrated, defines the upper half of the main body or the main chamber of the diffuser, and a rectilinear portion 43 defining the lower half of the main body or the main chamber of the diffuser and the flow path to the outlet 46 provides. The toroidal section 42 can have about half of a toroid shape, although other configurations are also possible. The toroidal section 42 is with the straight line section 43 connected at a circumferential location and passes into this at a circumferential point, which is approximately horizontal to the rotor 112 lies. The axis of the toroid, which is the toroidal section 42 is essentially the rotor 112 ,

Der Toroiddiffusor 40 kann weitere Komponenten enthalten, die diesem ermöglichen, in einer effizienteren und kostengünstigeren Weise zu funktionieren. In einigen bevorzugten Ausführungsformen kann der Toroiddiffusor 40, wie bereits beschrieben, die konische Leiteinrichtung 45 enthalten. Das stromaufwärtige Ende der konischen Leiteinrichtung 45 kann, wie veranschaulicht, mit dem inneren Gehäuse 116 über eine elastische Verbindung bzw. ein elastisches Gelenk 44 gekoppelt sein. Die konische Leiteinrichtung 45 stellt allgemein die äußere radiale Begrenzung für den die letzte Stufe der Turbine verlassenden Dampf bereit. Wie veranschaulicht, enthält die konische Leiteinrichtung 45 allgemein eine sich aufweitende konische Gestalt, die eine Achse entlang des Rotors 112 aufweist. Demgemäß weist die konische Leiteinrichtung 45 eine sich vergrößernde Querschnittsfläche auf, die dem austretenden Dampf ermöglicht, zu expandieren und dabei seinen Druck zu reduzieren. Insbesondere weist die konische Leiteinrichtung 45 einen Querschnittsdurchmesser auf, der mit einem zunehmenden Abstand zu der elastischen Verbindung 44 zunimmt. Die konische Leiteinrichtung 45 erstreckt sich stromabwärts und endet an einer sich glockenförmig erweiternden Lippe 47. Die sich glockenförmig erweiternde Lippe 47 hilft, den Fluss zu beruhigen und den Druck des in den toroidalen Abschnitt 42 eintretenden Dampfes zu verringern. Wie veranschaulicht, kann sich die konische Leiteinrichtung 45 in den toroidalen Abschnitt 42 und/oder den geradlinigen Abschnitt 43 hinein erstrecken. Insbesondere kann sich die konische Leiteinrichtung 45 über ungefähr die Hälfte der axialen Weite des toroidalen Abschnitts 42 und/oder des geradlinigen Abschnitts 43 hinweg erstrecken. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen kann die innere Begrenzung für den durch die konische Leiteinrichtung 45 strömenden Dampf durch ein zylindrisch geformtes Rotorblech 49 geschaffen werden. Das zylindrische Rotorblech 49 bildet allgemein eine glatte zylind rische Gestalt, die den Rotor umgibt und sich axial von der letzten Stufe der Turbine zu der stromabwärtigen Wand des Toroiddiffusors 40 erstreckt. Die Achse des Rotorblechs 49 kann ebenfalls durch den Rotor 112 gebildet sein.The toroidal diffuser 40 may include other components that enable it to function in a more efficient and cost effective manner. In some preferred embodiments, the toroidal diffuser 40 as already described, the conical guide 45 contain. The upstream end of the conical guide 45 can, as illustrated, with the inner housing 116 via an elastic connection or an elastic joint 44 be coupled. The conical guide 45 generally provides the outer radial boundary for the steam leaving the last stage of the turbine. As illustrated, the conical guide contains 45 generally a flared conical shape, which is an axis along the rotor 112 having. Accordingly, the conical guide 45 an increasing cross-sectional area that allows the exiting vapor to expand while reducing its pressure. In particular, the conical guide 45 a cross-sectional diameter that increases with increasing distance to the elastic connection 44 increases. The conical guide 45 extends downstream and terminates at a bell-flared lip 47 , The bell-shaped widening lip 47 helps to calm the flow and the pressure of the in the toroidal section 42 reduce incoming steam. As illustrated, the conical guide may be 45 in the toroidal section 42 and / or the rectilinear section 43 extend into it. In particular, the conical guide can 45 over about half the axial width of the toroidal section 42 and / or the rectilinear section 43 extend. According to preferred embodiments, the inner boundary may be defined by the conical guide 45 flowing steam through a cylindrically shaped rotor plate 49 be created. The cylindrical rotor plate 49 generally forms a smooth cylindric shape surrounding the rotor and axially from the last stage of the turbine to the downstream wall of the toroidal diffuser 40 extends. The axis of the rotor plate 49 can also by the rotor 112 be formed.

Es ist festgestellt worden, dass die Geometrie des toroidalen Abschnitts 42 gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Ermöglichung, dass der austretende Dampf expandiert und seinen Druck reduziert, effektiv ist. Diese Vorteile werden ferner durch die Kombination aus dem toroidalen Abschnitt 42 und der konischen Leiteinrichtung 45 verstärkt. Der Toroiddiffusor 40 mit dem toroidalen Abschnitt 42 und/oder der konischen Leiteinrichtung 45 ist auch beim Leiten des ausgebreiteten Dampfes zu dem Auslass 46 bei minimalem Druckverlust effektiv. Es versteht sich, dass der Auslass 46 nicht ein nach unten gerichteter Auslass sein muss, sondern dass er auch ein zur Seite oder nach oben gerichteter Auslass sein kann.It has been found that the geometry of the toroidal section 42 According to the present invention, it is effective to allow the exiting steam to expand and reduce its pressure. These benefits are further enhanced by the combination of the toroidal section 42 and the conical guide 45 strengthened. The toroidal diffuser 40 with the toroidal section 42 and / or the conical guide 45 is also when passing the spread steam to the outlet 46 effective with minimal pressure loss. It is understood that the outlet 46 It does not have to be a downward-pointing outlet, but it can also be a sideways or upward-pointing outlet.

Außer der vergrößerten Leistung aufgrund der Ausbreitung des Dampfes in einem Toroid auf der Dampfauslassseite der Turbine liegen noch weitere Vorteile vor. Beispielsweise ist die Auslasshaube in den herkömmlichen Dampfturbinen nach dem Stand der Technik beseitigt, und es besteht kein Bedarf mehr, das innere Gehäuse und zugehörige Dampfpfadteile, wie beispielsweise Leitapparate, von der Auslasshaube tragen zu lassen. Es wird auch eine Kostenreduktion erzielt, weil eine Auslasshaube nicht mehr benutzt wird, um das innere Gehäuse zu umschließen. Dampfleiteinrichtungen, wie sie früher erforderlich waren, sind ebenfalls vollständig beseitigt. Wichtig ist, dass das innere Gehäuse und der Toroiddiffusor der Turbine jeweils unmittelbar von dem Fundament der Turbine gestützt sind. Um dies zu ermöglichen, ist zwischen dem inneren Gehäuse und dem Toroiddiffusor 40 eine elastische Verbindung 44 (2) geschaffen. Die elastische Verbindung kann von vielen unter schiedlichen Arten, wie beispielsweise ein Faltenbalg zum Dehnungsausgleich, sein, um Unterschiede bei der Wärmeausdehnung zuzulassen. Ferner ist die früher verwendete Auslasshaube nicht mehr zur Halterung der Turbinenlager erforderlich. Wie in 2 veranschaulicht, können die Lager 54 an Pfosten 56 gehaltert sein, die wiederum direkt durch das Fundament der Turbine abgestützt sind. Somit erzielen die Pfosten eine steife Unterstützung für die Lager mit einer verbesserten Funktionssicherheit der Turbine als Ergebnis. Der Toroiddiffusor 40 kann aus einem Verbundwerkstoff, Stahlblech oder -rohr, Baustahl, faserverstärktem Kunststoff oder jeder beliebigen Kombination dieser Materialien erzeugt sein, um die erforderliche strukturelle Integrität und die gewünschten Dampfflussausbreitungseigenschaften zu erhalten.Besides the increased power due to the propagation of steam in a toroid on the steam outlet side of the turbine, there are other advantages. For example, the exhaust hood is eliminated in the conventional steam turbines of the prior art, and there is no need to have the inner housing and associated steam path parts, such as diffusers, carried by the exhaust hood. A cost reduction is also achieved because an exhaust hood is no longer used to enclose the inner housing. Vapor control devices, as they were previously required, are also completely eliminated. Importantly, the turbine's inner casing and toroidal diffuser are each supported directly by the turbine's foundation. To enable this is between the inner case and the toroidal diffuser 40 an elastic connection 44 ( 2 ) created. The elastic connection may be of many different types, such as a bellows for expansion compensation, to allow for differences in thermal expansion. Furthermore, the previously used exhaust hood is no longer required for mounting the turbine bearings. As in 2 illustrated, the bearings can 54 at posts 56 be supported, which in turn are supported directly by the foundation of the turbine. Thus, the posts provide stiff support for the bearings with improved turbine reliability as a result. The toroidal diffuser 40 may be made of a composite, steel sheet or pipe, structural steel, fiber reinforced plastic, or any combination of these materials to provide the required structural integrity and vapor flow propagation characteristics.

Aus der obigen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung werden Fachleute Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen erkennen. Derartige Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen innerhalb der Fachkenntnisse sollen durch die beigefügten Ansprüche mit abgedeckt sein. Ferner sollte es verständlich sein, dass das Vorstehende lediglich die beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung anbetrifft und dass zahlreiche Veränderungen und Modifikationen hieran vorgenommen werden können, ohne dass von dem Rahmen und Schutzumfang des Anmeldegegenstandes, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert ist, und seinem Äquivalenten abgewichen wird.From the above description of preferred embodiments of the invention, those skilled in the art will recognize improvements, changes and modifications. Such improvements, changes and modifications within the skill of the art are intended to be covered by the appended claims. Furthermore, it should be understood that the foregoing is merely to the described embodiments of the present application and that numerous changes and modifications may be made thereto without departing from the scope and scope of the subject matter disclosed by the following is deviated from, and its equivalents deviated.

Ein Strömungspfad einer axial durchströmten Dampfturbine enthält einen Rotor 112 und ein Gehäuse 116, die einen axialen Dampfströmungspfad definieren; und einen Toroiddiffusor 40 zur Ausbreitung des Abdampfes und zum Ablenken des Abdampfes von einer im Wesentlichen axialen Strömungsrichtung in eine im Wesentlichen quer oder vertikal gerichtete und tangentiale Rich tung; wobei der Toroiddiffusor 40 einen Diffusor aufweist, der wenigstens zum Teil, die Gestalt eines Toroids 41 oder eines Abschnitts eines Toroids 41 enthält.A flow path of an axial flow steam turbine includes a rotor 112 and a housing 116 defining an axial vapor flow path; and a toroidal diffuser 40 for propagating the exhaust steam and for deflecting the exhaust steam from a substantially axial flow direction in a substantially transversely or vertically directed and tangential Rich direction; the toroidal diffuser 40 a diffuser having, at least in part, the shape of a toroid 41 or a section of a toroid 41 contains.

1010: Dampfturbinesteam turbine
1212: Rotorrotor
1414: TurbinenlaufschaufelnTurbine blades
1616: Inneres GehäuseInterior casing
1818: Statorschaufelnstator
2020: Dampfeinlasssteam inlet
2222: Äußere AuslasshaubeOuter outlet hood
2424: DampfleiteinrichtungenDampfleiteinrichtungen
2626: Auslassoutlet
4040: Toroidaler Diffusor, Toroiddiffusortoroidal Diffuser, toroidal diffuser
4141: Toroidtoroid
4545: Konische Leiteinrichtungconical guide
4242: Toroidaler Abschnitttoroidal section
4343: Geradliniger Abschnittstraight section
4646: Auslassoutlet
112112: Rotorrotor
116116: Inneres GehäuseInterior casing
4444: Elastische Verbindung, elastisches Gelenkelastic Connection, elastic joint
4747: Sich glockenförmig erweiternde LippeYourself bell-shaped expanding lip
4949: Rotorblechrotor sheet
5454: Lagercamp
5656: Pfostenpost

Claims

Flow path of an axial flow turbine, comprising: a rotor ( 112 ) and a housing ( 116 ) defining the axial vapor flow path; and a toroidal diffuser ( 40 ) for spreading the exhaust steam and for deflecting the exhaust steam from a substantially axial flow direction in a substantially transversely or vertically directed and tangential direction.

Flow path according to claim 1, wherein the toroidal diffuser ( 40 ) has a diffuser which at least partially has the shape of a toroid ( 41 ) or a section of a toroid ( 41 ) contains.

Flow path according to claim 1, wherein the toroidal diffuser ( 40 ): a conical guide ( 45 ) serving as the initial guide for the steam as it leaves the last turbine section; a toroidal section ( 42 ), which covers the upper half of the main chamber of the toroidal diffuser ( 40 ) Are defined; and a straight-line section ( 43 ), which defines the lower half of the main chamber of the diffuser and a flow path to an outlet ( 46 ).

A flow path according to claim 3, wherein the toroidal section ( 42 ) has approximately one half of a toroidal shape.

A flow path according to claim 3, wherein the toroidal section ( 42 ) with the rectilinear section ( 43 ) is connected at a circumferential location which is approximately horizontal with respect to the rotor ( 112 ) is arranged; where the axis of the toroid ( 41 ), the toroidal section ( 42 ), the rotor ( 112 ) of the turbine; the upstream end of the conical guide ( 45 ) with the housing ( 116 ) via an elastic connection ( 44 ) is coupled; the conical guide device ( 45 ) has an outer radial boundary for the vapor leaving a last stage of the turbine; and wherein the conical guide ( 45 ) contains a flared conical shape, so that the cross-sectional diameter of the conical guide ( 45 ) increases when the distance in the downstream direction from the elastic connection ( 44 ) increases.

The flow path of claim 3, wherein: a downstream end of the conical guide (10); 45 ) a bell-shaped widening lip ( 47 ) having; the conical guide ( 45 ) into the toroidal section ( 42 ) and the rectilinear section ( 43 extends into it; and the conical guide ( 45 ) over approximately half the axial width of the toroidal section ( 42 ) and the rectilinear section ( 43 ).

A flow path according to claim 3, wherein an inner boundary for the vapor passing through the conical guide 45 ) flows, a cylindrical rotor plate ( 49 ), which around the rotor ( 112 ) of the turbine is arranged, wherein the cylindrical rotor plate ( 49 ) has a smooth cylindrical shape, the rotor ( 112 ) substantially in the axial direction from the last stage of the turbine to a downstream wall of the toroidal diffuser (FIG. 40 ).

A flow path according to claim 1, wherein the housing ( 116 ) and the toroidal diffuser ( 40 ) are mounted relative to each other on a foundation independently of each other.

Flow path according to claim 1, wherein an elastic connection ( 44 ) the housing ( 116 ) and the toroidal diffuser ( 44 ) connects together; wherein the elastic compound ( 44 ) Has expansion-compensated bellows configured to allow for differences in thermal expansion.

A flow path according to claim 1, wherein bearings ( 54 ) for the rotor ( 112 ) at one or more posts ( 56 ) supported directly by the foundation of the turbine.