DE102011003511B4

DE102011003511B4 - Elastisches Mantelrohr

Info

Publication number: DE102011003511B4
Application number: DE201110003511
Authority: DE
Inventors: Ulrich Ehehalt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-02-02
Filing date: 2011-02-02
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2031-02-03
Also published as: DE102011003511A1

Abstract

Elastisches Metallrohr M zum Verbinden eines Turbinenausgangs mit einem nachfolgenden Wärmeübertrager, das einen als Balg ausgebildeten Bereich mit mehreren Balgwellen zur axialen lateralen und Winkel-Kompensation aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass drei in direkter Wirkverbindung zueinander stehende Balgwellen in radialer Richtung des elastischen Metallrohres übereinander angeordnet sind, in axialer Richtung ausgerichtet sind, in axialer Richtung mit ihren Enden jeweils paarweise auf einer Seite miteinander verbunden sind, so dass eine ineinander verschachtelte Reihenschaltung der drei radial übereinander angeordneten Balgwellen entsteht.

Description

Die Erfindung betrifft ein elastisches Mantelrohr zum Verbinden eines Turbinenausgangs mit einem nachfolgenden Wärmeübertrager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein elastisches Mantelrohr mit einem als Balg ausgebildeten Bereich mit mehreren Balgwellen wird häufig auch als Kompensator bezeichnet. Je nach Ausführungsform kann mit einem solchen Kompensator eine axiale, laterale oder auch eine Winkel-Kompensation der damit verbundenen Anlagenkomponenten erreicht werden. So kommt es beispielsweise bei Turbinen aufgrund der hohen Betriebstemperatur zu unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der miteinander verbundenen Anlagenkomponenten, die eine axiale und radiale Längenkompensation durch den Kompensator erfordern. Zudem kann beim Verbinden der Anlagenkomponenten eine axiale laterale und/oder Winkel-Kompensation gefordert sein, gerade dann wenn die Komponenten nicht maßgenau gefertigt und montiert werden können oder weil es zu betriebsbedingten Verlagerungen der zu verbindenden Anlagenkomponenten kommt.
Heute übliche Kompensatoren zwischen einer Turbine und einem nachgeschalteten Wärmeübertrager weisen in ihrer axialen Ausdehnung ein längeres starres Teilstück zwischen zwei Balgwellen auf. Die Balgwellen dienen dabei der axialen Kompensation und zudem zusammen mit dem dazwischen liegenden starren Teilstück einer ausreichenden lateralen und Winkel-Kompensation. Eine solche Ausführungsform hat aber den Nachteil, dass der Kompensator in axialer Richtung ausgedehnt ist und damit viel Platz in Anspruch nimmt. Zudem ist es aufgrund der axialen Längenausdehnung und der dadurch bewirkten großen Distanz der beiden Kompensatorenden schwierig, die Deformation des Kompensators zu ermitteln.
Solche Kompensatoren sind beispielsweise aus der JP 2000-303 857 A und der DE 10 2009 059 318 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein elastisches Metallrohr bereit zu stellen, das die zuvor beschriebenen Nachteile überwindet.
Diese Aufgabe wird mit dem elastischen Metallrohr mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Dadurch, dass zumindest zwei in direkter Wirkverbindung zueinander stehende Balgwellen in radialer Richtung des elastischen Metallrohres übereinander angeordnet sind, kommt es zu einer Reduzierung des axialen Bauraums, ohne das die Funktion des elastischen Metallrohres beeinträchtigt wird. Sowohl die axiale als auch die laterale und Winkel-Kompensationswirkung des elastischen Metallrohres – welches auch als Kompensator bezeichnet wird – bleiben bei einer solchen erfindungsgemäß axial verkürzten Ausführungsform erhalten. Die aufgrund der geforderten Funktionen notwendigen Balgwellenabmessungen werden erfindungsgemäß weitgehend in radialer Richtung des Kompensators verlagert. Dies kann durch eine Ineinanderschachtelung bzw. radiale Anordnung einzelner Balgwellen erreicht werden. Durch die Verkürzung des Kompensators können zudem Kosten eingespart werden, da die effektive Montagefläche der Anlagenkomponenten und damit die der gesamten Anlage verringert werden kann. Zudem kann durch einen solchen verkürzten Kompensator ein möglicher axialer, lateraler und/oder Winkel-Versatz zwischen den zu verbindenden Anlagenkomponenten aufgrund der geringeren Distanz messtechnisch einfacher ermittelt werden.
Die Erfindung soll nun anhand der nachfolgenden Figuren beispielhaft erläutert werden. Es zeigen:
1 schematisch eine aus dem Stand der Technik bekannter Kompensator,
2 schematisch ein erfindungsgemäßer Kompensator,
3 eine Detailansicht des Kompensators aus 2,
1 zeigt schematisch das Anschlussstück KA eines Kondensators K einer Dampfturbinenanlage, an den über ein elastisches Metallrohr als Kompensator die eigentliche Dampfturbine T angeschlossen werden kann. Die Anlagenkomponenten Dampfturbine, Kompensator und Kondensator kommen somit in einer gemeinsamen Achse A zum Liegen. Das Metallrohr weist üblicherweise an seinen beiden Enden jeweils einen Flansch KA und TA zum Anschließen der jeweiligen Anlagenkomponente auf. Durch die hier gezeigte Ausführung mit zwei Balgwellen B1 und B2 an einem dazwischen liegenden längeren starren Teilstück R1 wird das Metallrohr insgesamt elastisch und kann damit axiale, laterale und Winkel-Verformungen reversibel aufnehmen. Die einzelnen Balgwellen B1 und B2 verlaufen dabei jeweils über den gesamten Umfang des Metallrohrs und werden üblicherweise mittels Umformverfahren aus der Metallwandung des Metallrohres herausgebildet. Durch diese so ausgebildeten Balgwellen B1 und B2 können thermische Ausdehnungen als auch axiale, radiale und Winkel-Versätze der Anlagenkomponenten untereinander ausgeglichen werden. Um aber einen hinreichenden radialen Versatz realisieren zu können, muss das starre Zwischenstück R1 aber entsprechend lang sein, um auch mit kleinen radialen Winkeländerungen an den Balgwellen einen größeren Versatz kompensieren zu können. Dies führt zwangsläufig zu großen axialen Einbaumaßen und damit zu großen und teuren Anlagen.
Jede Einsparung von Bauraum in einer Anlage führt zu kostengünstigeren Anlagen. Eine Möglichkeit dies zu erreichen, ohne dass die Wirkung des Kompensators eingeschränkt wird, ist in 2 schematisch dargestellt. 2 zeigt einen um die Achse A rotationssymmetrischen und axial verkürzten Kompensator M, bei dem die Balgwellen B1–B3 radial übereinander angeordnet sind. Damit die Gesamtwirkung des Kompensators erhalten bleibt, müssen die einzelnen in axialer Richtung ausgerichteten Balgwellen B1 bis B3 in axiale Richtung mit ihren Enden jeweils paarweise auf einer Seite miteinander verbunden sein.
Dadurch entsteht quasi eine ineinander verschachtelte Reihenschaltung der axialen Wirkung der drei radial übereinander angeordneten Balgwellen.
3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines radialen Schnitts durch die in 2 dargestellte verschachtelte Ausführung mit den drei Balgwellen B1, B2 und B3. Ein Ende der Balgwelle B1 ist mit dem Teil der Wandung KA des Kompensators M verbunden, der zum Anschluss des Kondensators K als Wärmeübertrager vorgesehen ist. Das andere Ende dieser Balgwelle ist über ein Verbindungsstück V1 mit einem Ende der radial weiter innen liegenden zweiten Balgwelle B2 verbunden. Das zweite Ende der Balgwelle B2 ist wiederum über ein weiteres Verbindungsstück V2 mit einem Ende der Balgwelle B3 verbunden. Das andere Ende der Balgwelle B3 ist schließlich wiederum mit einem Teil der Wandung TA verbunden, das zum Anschluss an eine Turbine vorgesehen ist. Insgesamt ergibt sich so ein gefaltetes und damit axial verkürztes elastisches Strahlrohr mit flexiblen Bereichen B1, B2 und B3 und eher starren Bereichen KA, V1, V2 und TA. Dieses elastische Metallrohr kann somit als Kompensator zwischen einer Turbine, wie beispielsweise einer Gas- oder Dampfturbine, und einem nachgeschalteten Wärmeübertrager, wie beispielsweise ein Abhitzekessel oder Kondensator, zur axialen und lateralen Kompensation vorgesehen werden.
Der erfindungsgemäße Kompensator lässt sich überall dort einsetzen, wo ein kleines axiales Einbaumaß wünschenswert ist. Neben der damit verbundenen Kostenreduktion ist es gerade bei großen Turbinenanlagen wichtig, dass ein Versatz zwischen Turbine und nachfolgendem Wärmeübertrager einfach messtechnisch erfassbar sein muss um so den dazwischen liegenden Kompensator entsprechend auszulegen. Kann diese Messung aufgrund einer großen Differenz nicht exakt erfolgen, besteht nämlich die Gefahr, dass der eingebaute Kompensator in unzulässiger Weise verformt und damit gegebenenfalls beschädigt wird. Kürze axiale Distanzen, die nun aufgrund der Erfindung möglich sind, ermöglichen nun aber gerade die genauere Vermessung und mindern damit das Risiko einer Beschädigung des Kompensators. Zudem kann aufgrund der einfacheren Vermessung sowohl bei der Neuausrichtung der Anlagenkomponenten als auch im Servicefall der notwendige Arbeitsaufwand verringern wodurch auch eine Kostenreduktion erreicht wird

Claims

Elastisches Metallrohr M zum Verbinden eines Turbinenausgangs mit einem nachfolgenden Wärmeübertrager, das einen als Balg ausgebildeten Bereich mit mehreren Balgwellen zur axialen lateralen und Winkel-Kompensation aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass drei in direkter Wirkverbindung zueinander stehende Balgwellen in radialer Richtung des elastischen Metallrohres übereinander angeordnet sind, in axialer Richtung ausgerichtet sind, in axialer Richtung mit ihren Enden jeweils paarweise auf einer Seite miteinander verbunden sind, so dass eine ineinander verschachtelte Reihenschaltung der drei radial übereinander angeordneten Balgwellen entsteht.
Elastisches Metallrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Metallrohr beidseitige Anschlüsse zum Verbinden eines Dampfturbinenausgangs mit einem nachfolgenden Kondensator als Wärmeübertrager aufweist.
Elastisches Metallrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Metallrohr beidseitige Anschlüsse zum Verbinden eines Gasturbinenausgangs mit einem nachfolgenden Abhitzekessel als Wärmeübertrager aufweist.