DE102010046714B4

DE102010046714B4 - Dampfturbine mit Entlastungsnut am Rotor

Info

Publication number: DE102010046714B4
Application number: DE102010046714.6A
Authority: DE
Inventors: Rabiye Bekyigit; Philipp Brunner; Jian Chen; Rolf DÖBLER; Jozo Drmic; Andreas EHRSAM; Maurus Herzog; Davor Kriz; Thomas MOKULYS; Martin Reigl; Luca Ripamonti; Thomas Schreier; Giorgio ZANAZZI
Original assignee: General Electric Technology GmbH
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2021-07-29
Anticipated expiration: 2030-09-29
Also published as: CN102031996A; JP2011074920A; JP5606251B2; US20110103970A1; CH701914A1; CN102031996B; DE102010046714A1; US8684663B2

Abstract

Dampfturbine (1)mit einem Rotor (2),mit einem Stator (4),mit einem Einlasskanal (5) für eine Frischdampfströmung (11), die nach dem Einlasskanal (5) durch einen Schaufelkanal (1') der Dampfturbine (1) strömt,mit einer Kolbendichtung (7) zwischen dem Rotor (2) und dem Stator (4),mit einem Schubausgleichskolben (6) undmit einer Entlastungsnut (8, 8') an dem Rotor (2),wobei die Entlastungsnut (8, 8') in einem Bereich des Schubausgleichskolbens (6) angeordnet ist und in Umfangsrichtung des Rotors (2) verläuft undwobei die Entlastungsnut (8, 8') in ihrer Öffnung eine Abdeckung (15, 15', 15", 18, 20) aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Dampfturbine mit einer Entlastungsnut am Rotor zur Entlastung von thermischen Spannungen.
Stand der Technik
In Rotoren von Dampfturbinen entstehen während des Anfahrens und Herunterfahrens der Turbinen lokale thermische Spannungen bedingt durch die rasche Veränderung der heißen Dampfströmungen. Solche Spannungen entstehen insbesondere im Bereich des Dampfeinlasses der Hochdruck- und Mitteldruckdampfturbinen und führen oft zu Rissbildungen im Bereich der Schaufelnuten, insbesondere der ersten Schaufelreihen. Diese können die Betriebslebensdauer des Rotors und insbesondere die Anzahl risikofreien Hochfahrens der Turbine einschränken.
DE 24 23 036 A offenbart eine Turbinenrotorscheibe mit Schlitzen, die sich zwischen benachbarten Schaufeln radial nach innen erstrecken. Die Schlitze dienen der Vermeidung von Umfangsspannungen an den Rändern der Rotorscheiben, die aufgrund der Wärmedehnung des Rotors entstehen können. An der Basis jedes Schlitzes befindet sich jeweils ein Bohrloch, In das ein Niet eingesetzt ist.
EP 1 724 437 A1 offenbart eine Dampfturbine mit einem Befestigungsbereich für die Laufschaufeln am Turbinenrotor, dessen radialer Abstand von der Rotorachse sich in Richtung des axialen Laufschaufelschubes verringert. Der Rotor weist zwischen dem Befestigungsbereich der Laufschaufeln und dem Schubausgleichskolben eine über den Rotorumfang durchgängige Ausnehmung auf, die einen Dampfzutritt von der Einströmkammer im Innengehäuse zum Schubausgleichskolben hin gewährleistet und zugleich als Entlastungskerbe für den ersten Laufschaufelschub wirkt.
EP 1 154 123 A1 beschreibt einen Hochdruck-Expansionsabschnitt einer Dampfturbine, der einen Rotor mit einer Welle, einen Stator, einen Einlasskanal für eine Frischdampfströmung, einen Schaufelkanal, durch den die Frischdampfströmung stromabwärts des Einlasskanals strömt, und einen Schubausgleichskolben aufweist, der mit dem zugeführten Frischdampf beaufschlagt wird. Im Bereich des Einlasskanals weist die Welle eine Umfangsnut neben dem Schubausgleichskolben auf. Frischdampf, der durch den Schaufelkanal strömt und eine axiale Kraft auf Laufschaufeln in dem Schaufelkanal bewirkt, drückt gleichzeitig auf eine Stirnfläche der Umfangsnut in der Welle, die gestaltet ist, um hierdurch eine Gegenkraft zu erzeugen, die die axiale Kraft auf die Laufschaufeln näherungsweise oder vollständig ausgleicht.
Ausgleichskolben- und ähnliche Axialschubentlastungseinrichtungen zur Verwendung in Gas- oder Dampfturbinen sind ferner in DE 34 24 138 A1 , DE 16 52 684 U und DE 10 2007 043 764 B3 beschrieben.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung ist die Aufgabe gestellt, eine Dampfturbine, insbesondere eine Hochdruck- oder Mitteldruckturbine zu schaffen, deren Turbinenrotor über eine Vorrichtung zur Entlastung von thermischen Spannungen verfügt.
Eine Dampfturbine für den Betrieb mit Hochdruck- oder Mitteldruckdampf weist einen Rotor, Stator und einen Einlasskanal für Frischdampf auf, der nach dem Einlasskanal in einer Stromabwärtsrichtung der Arbeitsdampfströmung durch den Schaufelkanal der Turbine strömt. Die Turbine weist ferner zwischen Rotor und Stator eine Kolbendichtung sowie einen Schubausgleichskolben auf. Erfindungsgemäß weist die Dampfturbine an ihrem Rotor eine Entlastungsnut zwecks Entlastung von thermischen Spannungen auf, die im Bereich des Schubausgleichskolbens des Rotors angeordnet ist, in Umfangsrichtung des Rotors verläuft und in ihrer Öffnung eine Abdeckung aufweist. Die Entlastungsnut befindet sich also an einer Stelle, die vom Frischdampf-Einlasskanal entfernt ist und zudem bezüglich des Einlasskanals in einer axialen Richtung, die der Richtung der Arbeitsdampfströmung durch den Schaufelkanal entgegengesetzt ist.
Die Entlastungsnut ist bezüglich der ersten Schaufelreihe im Schaufelkanal in einem Bereich angeordnet, in dem typischerweise die größten thermischen Spannungen im Turbinenrotor, insbesondere während des Hoch- und Herunterfahrens der Turbine oder während Laständerungen, entstehen würden. Zudem ist sie außerhalb eines Bereichs am Turbinenrotor angeordnet, in dem die Dampfströmung über den Einlasskanal in den Schaufelkanal der Turbine eintritt. Diese Anordnung der Nut vermindert die thermischen Spannungen wirksam, wobei zugleich die Dampfeintrittsströmung nicht beeinträchtigt wird und somit die Maschinenleistung aufrechterhalten bleibt.
Eine Dampfturbine mit einer Entlastungsnut am Rotor gemäß der Erfindung bewirkt, im Vergleich zu Dampfturbinen des Standes der Technik, eine verlängerte Betriebslebensdauer. Die Entlastungsnut erlaubt nämlich eine erhöhte Anzahl risikofreien Hochfahrens und Herunterfahrens der Dampfturbine ohne Einbuße in der Turbinenleistung. Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Positionierung der Entlastungsnut eine Kühlung der Nut mit geringem Kühlmassenstrom. Schließlich erlaubt die erfindungsgemäße Dampfturbine auch eine erleichterte Inspektion des Rotors, indem eine Inspektion auf Rissbildung in der Entlastungsnut alleine auch einen sicheren Hinweis auf den Zustand der Nut der ersten Schaufelreihe ergibt. Insbesondere wird der Wärmeübergang im Bereich der Nut reduziert und damit eine geringere thermische Belastung bewirkt.
Die Entlastungsnut erstreckt sich vorzugsweise in gleicher Form über den gesamten Umfang des Rotors. Ihre Querschnittsform kann dabei entweder symmetrisch oder auch asymmetrisch ausgeführt sein. In der asymmetrischen Ausführung erstreckt sich die Nut mit zunehmender radialer Tiefe zum Frischdampfeinlasskanal hin.
In einer Ausführung ist die Entlastungsnut im Bereich der Kolbendichtung angeordnet.
Gemäß der Erfindung weist die Entlastungsnut in ihrer Öffnung die Abdeckung auf. Diese bewirkt, dass Wirbelströmungen innerhalb der Nut, die aus der Leckageströmung in der Kolbendichtung entstehen können, reduziert oder sogar gänzlich vermieden werden. Die Anordnung der Entlastungsnut im Bereich der Kolbendichtung zusammen mit einer Abdeckung der Nutöffnung erlaubt in einer weiteren Ausführung der Erfindung die Anordnung von zusätzlichen Dichtungsstreifen auf der Abdeckung, die im Fall einer Entlastungsnut ohne Abdeckung nicht möglich wären. Durch diese Maßnahme wird trotz der Entlastungsnut eine optimierte Dichtwirkung ermöglicht.
Eine Abdeckung der Entlastungsnut kann entweder als integrales Teil des Stators realisiert werden oder als separates Teil hergestellt werden und am Stator befestigt werden, beispielsweise durch Einhängen.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist die Entlastungsnut zusätzlich eine Vorrichtung zur Reduktion des Wärmeübergangs und der Kontrolle von Rotorvibrationen auf. Da die Entlastungsnut sich in der Nähe der heissen Frischdampfeinströmung befindet, kann dies dazu führen, dass der Rotor sich im Innem in unerwünschtem Mass durch hohen Wärmeübergang erhitzt. Des weiteren können im Bereich der Entlastungsnut Anregungen zu Rotorvibrationen stattfinden. Um diese Probleme zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren, weist die Abdeckung der Entlastungsnut einen Kanal auf, der axial auf der Höhe der Rotoroberfläche verläuft. Dies gewährleistet, dass eine heisse Leckageströmung aus der Kolbendichtung statt in die Entlastungsnut zu gelangen durch diesen Kanal hindurch strömen kann.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist die Dampfturbine im Stator einen Kühlstromkanal auf, der, in Richtung der Leckageströmung, vor der Entlastungsnut in den Bereich der Kolbendichtung führt. Die Entlastungsnut weist eine Abdeckung mit einem Kanal auf Höhe der Rotoroberfläche auf.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist die Dampfturbine einen Kühlstromkanal durch den Stator auf, der zu einer Entlastungsnut ohne Abdeckung führt. Der Teil des Stators, welcher die Wand des Frischdampf-Einlasskanals bildet erstreckt sich radial einwärts bis in den Bereich der Krümmung des Einlasskanals, wo der Kanal in den Schaufelkanal der Turbine mündet. Ein Spalt zwischen Stator und Rotor erstreckt sich vom Einlasskanal teils radial teils axial bis zur Entlastungsnut. Kühldampf, der über den Kühlstromkanal in die Nut gelangt, strömt von der Entlastungsnut durch den Kanal zwischen Stator und Rotor in den Frischdampf-Einlasskanal. Diese Kühlmassnahmen ermöglichen eine Reduzierung oder gar Vermeidung einer übermässigen Erhitzung des Rotors.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Rotor insbesondere ein geschweisster Rotor.
Figurenliste
Es zeigen

1 eine Dampfturbine in einer Querschnittsansicht entlang der Rotorachse mit einer erfindungsgemässen Entlastungsnut in einer Anordnung im Bereich des Schubausgleichskolbens und der Kolbendichtung,
2 eine nähere Ansicht gemäss dem Ausschnitt II in 1 der erfindungsgemässen Entlastungsnut,
2a eine Detailansicht der Erfindung mit einer Entlastungsdichtung mit einer Abdeckung in ihrer Anordnung in der Kolbendichtung,
3 eine weitere Ausführung der Erfindung mit einer Entlastungsnut mit einer Abdeckung in der Ausführung eines Schaufelfusses,
4 eine weitere Ausführung der Erfindung mit einer Entlastungsnut mit einem Kanal für die Leckageströmung,
5 eine weitere Ausführung der Erfindung mit einer Entlastungsnut und einer zusätzlichen Kühlvorrichtung im Stator der Dampfturbine.
6 eine weitere Ausführung der Erfindung mit einer Kühlung der Entlastungsnut aus einem zusätzlichen Kühlkanal,
7 eine weitere Ausführung einer Entlastungsnut mit asymmetrischer Querschnittsform und einer radial begrenzten Abdeckung,
7a eine weitere Ausführung einer asymmetrischen Entlastungsnut mit einer radial verlängerten Abdeckung,
7b eine Ansicht eines Querschnitts entlang der Rotorachse der Entlastungsnut mit Abdeckung gemäss 7 und 7a entlang der Linie Vllb-Vllb, insbesondere der Querschnittsform des inneren Bereichs des Kanals für die Leckageströmung durch die Abdeckung.

Gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren bedeuten jeweils gleiche Bauteile.
Ausführung der Erfindung
1 zeigt in einem meridionalen Querschnitt eine Dampfturbine 1, beispielsweise eine Hochdruckdampfturbine, dessen Rotor 2 mit Rotorachse 3 und Stator oder Innengehäuse 4 einen Schaufelkanal 1' bilden, wobei Lauf- und Leitschaufeln 3', 4' am Rotor bzw. am Stator befestigt sind. Die Dampfturbine 1 ist von einem Aussengehäuse 1" umschlossen. Ein Einlasskanal 5 für den Arbeitsdampf führt von einer Einlassspirale 9 in den axial verlaufenden Schaufelkanal 1', wobei dieser durch den Stator 4 und einen Schubausgleichskolben 6 gebildet wird. Der Arbeitsdampf strömt in axialer Stromabwärtsrichtung vom Ende des Einlasskanals durch den Schaufelkanal, wobei er dort entspannt wird. In axialer Stromaufwärts-Richtung vom Einlasskanal 5, d.h. in von der Stromabwärtsrichtung entgegengesetzten Richtung, erstreckt sich zwischen Stator 4 und Rotor 2 eine Kolbendichtung 7. Ebenfalls in axialer Stromauf-Richtung vom Einlasskanal entfernt und in der Kolbendichtung 7 ist im Rotor 2 eine umlaufende Entlastungsnut 8 angeordnet.
2 zeigt im Detail die Einlassspirale 9, von der aus eine Frischdampfströmung 11 über ein Leitreihe 10 durch den Einlasskanal 5 strömt und von dort auf die erste Laufschaufelreihe 12 trifft. Aus der Frischdampfströmung 11 gelangt ein Leckagestrom 14 durch die Kolbendichtung 7 mit Dichtungsstreifen 13. Axial entfernt vom Einlasskanal 5 und im Bereich des Schubausgleichskolbens 6 ist die Entlastungsnut 8 angeordnet. In diesem Bereich kann sie möglichst nah der von thermischen Spannungen am meisten betroffenen ersten Laufschaufelreihe 12 angeordnet sein und zugleich entfernt vom heissen Einlassdampfstrom 11. Dadurch kann die Einlass- und Arbeitsströmung möglichst ohne Behinderung durch die Entlastungsnut und ohne Verlust in den Schaufelkanal 1' strömen.
Die Nut 8 verläuft über den gesamten Umfang des Rotors 2 und erstreckt sich von ihrer Öffnung an der Rotoroberfläche im wesentlichen radial einwärts. Beispielsweise erstreckt sie sich radial bis in den Bereich der Tiefe der Schaufelnuten der Laufschaufeln 12. An ihrem radial inneren Ende ist die Entlastungsnut im Vergleich zu ihrer Öffnung an der Rotoroberfläche aufgeweitet. Die Aufweitung am radial inneren Ende dient im wesentlichen dazu, dass eine Kerbwirkung möglichst vermindert wird. Die relativ schmale Öffnung an der Rotoroberfläche bezweckt, dass möglichst kein heisser Dampf aus der Leckageströmung 14 in die Nut 8 gelangen kann und somit dort möglichst keine Wirbelströme entstehen können, welche sonst zu einer lokalen Erhitzung des Rotors führen würde.
2a zeigt eine Ausführung der erfindungsgemässen Entlastungsnut 8, wobei diese an ihrer Öffnung eine Abdeckung 15 aufweist, um Wirbelströme weiter zu vermindern. Die Abdeckung ist die einseitig der Nut 8 mit dem Rotor 2 durch eine Schweissnaht verbunden. Beispielsweise weist die Nut 8 im Bereich ihrer Öffnung einen Absatz 17, auf dem die Abdeckung angeordnet ist. Die Abdeckung erstreckt sich über einen Grossteil der Nutöffnung, wobei ein offener Spielraum 16 zwischen der Abdeckung 15 und dem Rand der Öffnung verbleibt, welcher freie thermische Dehnungen gewährt. Die Abdeckung 15 ermöglicht zudem, dass am Innengehäuse 4 befestigte Dichtstreifen 13 bis zur Abdeckung 15 reichen können und so die Dichtwirkung der Kolbendichtung 7 optimieren. Zudem können an der Abdeckung 15 weitere Dichtstreifen 13' befestigt werden, um die Dichtwirkung weiter zu vervollständigen. Die Abdeckung ist insbesondere bezüglicher ihrer radialen und axialen Dimensionen so ausgebildet, dass sie potentiellen Vibrationen widerstehen kann. Beispielsweise kann die Abdeckung eine radiale Tiefe aufweisen, die bis zu drei Viertel der gesamten radialen Tiefe der Entlastungsnut beträgt. Insbesondere kann die radiale Tiefe der Abdeckung zwischen einer Hälfte bis zu drei Viertel der gesamten radialen Tiefe der Entlastungsnut betragen.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung gemäss 3 ist die Entlastungsnut 8, zumindest im Bereich der Rotoroberfläche, in der Form einer Schaufelnut 17 realisiert mit radial einwärts aufgeweitetem Bereich. Zusätzlich ist eine dazugehörige Abdeckung 18 der Entlastungsnut 8 in der Form eines in die Nut passenden Schaufelfusses realisiert. Dabei ist die Abdeckung 18 leicht kleiner als die Nut ausgeführt, sodass durch thermische Dehnungen bedingte Bewegungen weiterhin frei gewährt sind. Die Schaufelfuss-förmige Abdeckung 18 kann zudem in dieser Ausführung eine oder mehrere Dichtstreifen 19 aufweisen, die sich zum Innengehäuse 4 hin erstrecken.
In einer Ausführung der Erfindung gemäss 4 weist die Dampfturbine wiederum eine Entlastungsnut 8 auf sowie eine Abdeckung der Nutöffnung auf Höhe der Rotoroberfläche. Die Abdeckung wird hier durch ein Teil 20 des Innengehäuses 4 realisiert, der sich radial einwärts in die Nut hinein erstreckt. Auf Höhe der Rotoroberfläche weist dieses Teil 20 einen Kanal 21 auf, der dazu dient die Leckageströmung 14 durch die Abdeckung zu führen und zu verhindern, dass die heisse Strömung in die Nut hinein gelangt. In einer besonderen Ausführung weist der Kanal 21 eine erste Aufweitung 22 am Strömungseingang der Bohrung auf. Als Option kann der Kanal 21 auch eine zweite Aufweitung 23 am Strömungsausgang aufweisen, um die Strömung durch den Kanal weiter zu begünstigen. Der Kanal 21 kann beispielsweise mittels Bohrung mit rundem Querschnitt realisiert werden. Alternativ kann er auch durch Ausfräsen realisiert werden, wobei auch andere strömungsdynamisch vorteilhaftere Querschnitte realisiert werden können. Zudem können damit solche Kanäle auch kostengünstiger hergestellt werden.
In der Ausführung gemäss 4 ist die Abdeckung als integraler Teil des Stators dargestellt. Alternativ zu dieser Realisierung ist auch die Abdeckung auch als separate hergestelltes Teil denkbar, das durch Einhängen oder Einlegen eines geschlossenen Rings in eine Nut am Stator befestigt werden kann, was herstellungstechnisch einfacher und kostengünstiger ist.
5 zeigt eine Dampfturbine mit einer Entlastungsnut 8 mit einer Abdeckung 20 der Art wie in 4 gezeigt. Zusätzlich weist die Dampfturbine einen Kühlstromkanal 25 auf, der beispielsweise von einem nicht gezeigten Überhitzer durch das Innengehäuse 4 in einen Raum im Bereich der Kolbendichtung und vor der Abdeckung 20 führt. Eine Leckageströmung 14 strömt durch die Kolbendichtung und durch den Kanal 21 der Abdeckung 20. Eine Kühlströmung aus dem Kanal 25 kann in die Entlastungsnut gelangen und um die Abdeckung herum strömen, wodurch sie gekühlt wird.
6 zeigt eine weitere Ausführung einer Dampfturbine mit einer Entlastungsnut 8 und einer Vorrichtung zur aktiven Kühlung der Nut. Die Entlastungsnut 8 ist von der Art wie in 1 gezeigt, wobei die Nut jedoch keine Abdeckung aufweist. Insbesondere weist die Dampfturbine eine Kolbendichtung 13 auf, die sich erst ab der Entlastungsnut 8 und in axialer Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Dampfströmung durch den Schaufelkanal 1' der Turbine erstreckt. Zwischen dem Frischdampfeinströmkanal und der Entlastungsnut 8 befindet sich keine Kolbendichtung. Stattdessen erstreckt sich der Stator in einem Fortsatz 28 radial einwärts bis zur Bereich der Krümmung des Einlasskanals 5. Ein Kühlstromkanal 26 verläuft von einer geeigneten Kühldampfquelle durch das Innengehäuse 4 zur Öffnung der Entlastungsnut an der Rotoroberfläche. Die Kühlströmung gelangt von der Entlastungsnut in den Frischdampf-Einlasskanal 5, wobei sie durch einen Spalt 27 zwischen dem Schubausgleichkolben 6 und dem Statorteil 28 hindurch in den Einlasskanal 5 strömt. Zweckmässigerweise besitzt der Kühldampfstrom einen Dampfdruck, der höher ist als der des Dampfstroms 11 im Einlasskanal.
7 zeigt ein Beispiel einer Entlastungsnut 8', die in ihrer Querschnittskontur asymmetrisch ausgebildet ist. Insbesondere erstreckt sie sich in Richtung zur Rotorachse hin zunehmend auch zum Einlasskanal 5 hin. Diese Kontur ist vorteilhaft, indem sie einerseits Krümmungsradien aufweist, die geringere Spannungen ergeben. Zusätzlich ist durch diese Form der Entlastungsnut die Entfernung zwischen Entlastungsnut und der ersten Laufschaufelreihe geringer, was die Entlastung zusätzlich verbessert. Die Entlastungsnut 8' kann mit oder ohne Abdeckung ausgeführt sein. Eine Abdeckung 15' erstreckt sich beispielsweise radial nur über einen Teil der radialen Tiefe der Entlastungsnut. 7a zeigt eine Variante dieser asymmetrischen Entlastungsnut mit einer Abdeckung 15", die sich über einen Grossteil der Nut erstreckt. Die radiale und axiale Dimension der Abdeckung beeinflusst jeweils den Wärmeübergang sowie den Massenstromwiderstand in der Entlastungsnut.
Zudem weist die Abdeckung 15' oder 15" aus den 7 und 7a einen Kanal 21' mit einer Querschnittsform gemäss 7b auf. Die konvexen Konturen der Innenwände des Kanals 21' sind einerseits durch Ausfräsen kostengünstig herstellbar und bewirken zudem, dass die Rotordynamik und der Wärmeübergang in der Entlastungsnut vorteilhaft beeinflusst wird.
Bezugszeichenliste

1: Dampfturbine
1': Schaufelkanal
1'': Aussengehäuse
2: Rotor
2': Laufschaufeln
3: Rotorachse
4: Stator, Innengehäuse
4': Leitschaufeln
5: Einlasskanal
6: Schubausgleichkolben
7: Kolbendichtung
8: Entlastungsnut, symmetrisch
8': Entlastungsnut, asymmetrisch
9: Einlassspirale
10: Leitrad
11: Dampfströmung im Einlasskanal
12: erste Laufschaufel
13: Dichtstreifen
14: Leckageströmung
15: Abdeckung
15': „kurze“ Abdeckung
15'': „lange“ Abdeckung
16: Spielraum
17: Nut in der Form einer Schaufelnut
18: Schaufelfuss-förmige Abdeckung
19: Dichtstreifen
20: Teil des Innengehäuses
21: Ausfräsung, Leckagestromkanal
21': Ausfräsung, Leckagestromkanal
22: erste Aufweitung
23: zweite Aufweitung
24: Dichtstreifen
25: Kühlstromkanal
26: Kühlstromkanal
27: Spalt zwischen Rotor und Stator
28: Statorteil, radial einwärts sich erstreckend

Claims

Dampfturbine (1) mit einem Rotor (2), mit einem Stator (4), mit einem Einlasskanal (5) für eine Frischdampfströmung (11), die nach dem Einlasskanal (5) durch einen Schaufelkanal (1') der Dampfturbine (1) strömt, mit einer Kolbendichtung (7) zwischen dem Rotor (2) und dem Stator (4), mit einem Schubausgleichskolben (6) und mit einer Entlastungsnut (8, 8') an dem Rotor (2), wobei die Entlastungsnut (8, 8') in einem Bereich des Schubausgleichskolbens (6) angeordnet ist und in Umfangsrichtung des Rotors (2) verläuft und wobei die Entlastungsnut (8, 8') in ihrer Öffnung eine Abdeckung (15, 15', 15", 18, 20) aufweist.
Dampfturbine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungsnut (8, 8') bezüglich einer ersten Schaufelreihe (12) in dem Schaufelkanal (1') in einem Bereich angeordnet, in dem die größten thermischen Spannungen in dem Rotor (2) entstehen können, wobei sie außerhalb eines Bereichs an dem Rotor (2) angeordnet ist, in dem die Dampfströmung (11) über den Einlasskanal in den Schaufelkanal (1') eintritt.
Dampfturbine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungsnut (8, 8') im Bereich der Kolbendichtung (7) angeordnet ist.
Dampfturbine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungsnut (8) in einem Querschnitt durch die Rotorachse (3) der Dampfturbine (1) eine symmetrische Form aufweist.
Dampfturbine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungsnut (8') in einem Querschnitt durch die Rotorachse (3) der Dampfturbine (1) eine asymmetrische Form aufweist, wobei die Entlastungsnut (8') sich mit zunehmender radialer Tiefe in Richtung zu dem Frischdampf-Einlasskanal (5) hin erstreckt.
Dampfturbine (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungsnut (8) die Form einer Schaufelnut (17) aufweist und die Abdeckung (18) die Form eines Schaufelfußes besitzt.
Dampfturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abdeckung (15, 15', 15'', 18) Dichtungsstreifen (13') angeordnet sind.
Dampfturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (15', 15'', 20) durch einen Teil (20) des Stators (4) gebildet ist.
Dampfturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung durch ein separates Teil gebildet ist, das an dem Stator (4) befestigt ist.
Dampfturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, die Abdeckung (20) auf Höhe der Oberfläche des Rotors (2) einen Kanal (21, 21') aufweist.
Dampfturbine (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (21, 21') eine erste Aufweitung (22) an seinem Strömungseingang aufweist.
Dampfturbine (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (21, 21') eine zweite Aufweitung (23) an seinem Strömungsausgang aufweist.
Dampfturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfturbine (1) eine Vorrichtung zur Kühlung der Entlastungsnut (8) aufweist.
Dampfturbine (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfturbine (1) einen Kühlkanal (25, 26) aufweist, der von einer Kühldampfquelle durch den Stator (4) zu der Entlastungsnut (8) führt.
Dampfturbine (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (4) sich radial einwärts bis zu einer Krümmung des Frischdampf-Einlasskanals (5) erstreckt und ein Spalt (27) zwischen Stator (4) und Rotor (2) sich vorn Frischdampf-Einlasskanal (5) teils axial in Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Arbeitsdampfströmung in dem Schaufelkanal (1') und teils radial auswärts bis in die Entlastungsnut (8) erstreckt.
Dampfturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (15, 15', 15") eine radiale Tiefe besitzt, die bis zu drei Viertel der gesamten radialen Tiefe der Entlastungsnut (8, 8') betragen kann.
Dampfturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) ein geschweißter Rotor ist