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Hintergrund der Erfindung
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Gegenstand der hier beschriebenen Erfindung ist ein Turbinengehäuse. Insbesondere betrifft der Gegenstand der hier beschriebenen Erfindung ein Dampfturbinengehäuse mit einer Verstärkungsringtrennwandöffnung (oder einem Ausschnitt) welche eine bündige Schnittstelle zwischen einer Absaugleitung und einem Verstärkungsring ermöglicht.
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Herkömmliche Turbinengehäusesegmente (zum Beispiel in Niederdruck- oder LP-Dampfturbinengehäusesegmenten) enthalten üblicherweise als Absaugkästen bezeichnete, angebaute Schnittstellen zum Verbinden von Absaugleitungen mit dem Gehäusesegment. Typischerweise hat jede Absaugleitung einen breiteren Durchmesser als die axiale Länge ihrer entsprechenden Turbinenstufe. Der Absaugkasten stellt eine Schnittstelle zwischen der breiteren Absaugleitung und dem schmäleren Turbinenstufensegment dergestalt bereit, dass eine gewünschte Menge an Arbeitsfluid (zum Beispiel Dampf) aus der gewünschten Stufe der Turbine abgesaugt werden kann.
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In einigen Turbinenanwendungen kann der Einbau von Absaugkästen in das Turbinengehäuse nicht ausführbar sein. Beispielsweise können die Absaugkästen in einigen Fällen eine unerwünschte Menge an Platz in dem Gehäusesegment einnehmen und können die Herstellung des Gehäusesegmentes verkomplizieren.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Es wird ein Turbinengehäusesegment offengelegt. In einer Ausführungsform wird ein Turbinengehäusesegment offengelegt, das enthält: mehrere Stufensegmente, mehrere Verstärkungsringtrennwände, die die mehreren Stufensegmente trennen, wobei wenigstens eine von den mehreren Verstärkungsringtrennwänden eine sich axial dadurch hindurch erstreckende Öffnung hat; und eine im Wesentlichen gerundete Absaugöffnung, die bündig zu einer Innenoberfläche von einem der mehreren Stufensegmente angeordnet ist.
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Ein erster Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Turbinengehäuse mit mehreren Stufensegmenten; mehrere Verstärkungsringtrennwände, die die mehreren Stufensegmente trennen, wobei wenigstens eine von den mehreren Verstärkungsringtrennwänden eine sich axial dadurch hindurch erstreckende Öffnung hat; und eine im Wesentlichen gerundete Absaugöffnung, die bündig zu einer Innenoberfläche von einem der mehreren Stufensegmente angeordnet ist.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Turbinengehäusesegment mit: mehreren Stufensegmenten; mehreren Verstärkungsringtrennwänden, die die mehreren Stufensegmente trennen, wobei eine erste von den mehreren Verstärkungsringtrennwänden eine sich axial dadurch hindurch erstreckende Öffnung hat; eine Absaugöffnung, die fluidmäßig mit einer Innenoberfläche von einer der mehreren Stufensegmente unmittelbar an der sich axial erstreckenden Öffnung verbunden ist; und eine Absaugleitung, die fluidmäßig mit der Absaugöffnung verbunden ist, wobei sich die Absaugleitung und die Absaugöffnung einen im Wesentlichen identischen Innendurchmesser über eine gesamte Länge der Absaugleitungen teilen.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Turbinengehäuse mit: einem oberen Gehäusesegment; und einem unteren Gehäusesegment, das mit dem oberen Gehäusesegment verbunden ist, wobei das untere Gehäusesegment enthält: mehrere Verstärkungsringtrennwände, die mehrere Stufensegmente definieren, wobei wenigstens zwei von den mehreren Verstärkungsringtrennwänden Abschnitte eines ersten Stufensegmentes radial innerhalb eines angrenzenden zweiten Stufensegmentes definieren; und eine Absaugöffnung, die bündig zu einer Innenoberfläche von einem von dem ersten Stufensegment und dem zweiten Stufensegment angeordnet ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Diese und weitere Merkmale dieser Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leichter verständlich, die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung darstellen, in welchen:
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1 eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines Turbinengehäuseabschnittes gemäß Ausführungsformen der Erfindung darstellt.
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2 eine dreidimensionale perspektivische Draufsicht auf ein Turbinengehäusesegment gemäß Ausführungsformen der Erfindung darstellt.
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3 eine Unterseitenansicht eines Turbinengehäusesegments gemäß Ausführungsformen der Erfindung darstellt.
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Es sei angemerkt, dass die Zeichnungen der Erfindung nicht notwendigerweise maßstäblich sind. Die Zeichnungen sind nur für die Darstellung typischer Aspekte der Erfindung gedacht und sollten daher nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung betrachtet werden. In den Zeichnungen stellt eine gleiche Bezeichnung gleiche Elemente unter den Zeichnungen dar.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Aspekte der Erfindung betreffen ein Turbinengehäusesegment (zum Beispiel ein Dampfturbinengehäusesegment), das eine Verstärkungsringtrennwandöffnung (oder einen Ausschnitt) enthält, die eine bündige (oder zusammenhängende, oder ununterbrochene) Schnittstelle mit einer Absaugleitung ermöglicht. Ein spezieller Aspekt der Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse mit einer Absaugöffnung und einer entsprechenden Absaugleitung, jede mit im Wesentlichen identischen Innendurchmessern.
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Wie hierin angemerkt, enthalten herkömmliche Turbinengehäusesegmente (zum Beispiel in Niederdruck- oder LP-Dampfturbinengehäusesegmenten), üblicherweise als Absaugkästen bezeichnete, angebaute Schnittstellen zum Verbinden von Absaugleitungen mit dem Gehäusesegment. Diese Absaugkästen haben bestimmte Innenabmessungen (zum Beispiel Länge und Breite) von den Absaugleitungen aus, mit welchen sie verbunden sind. In einigen Turbinenanwendungen kann der Einbau von Absaugkästen in das Turbinengehäuse nicht ausführbar sein. Beispielsweise können die Absaugkästen in einigen Fällen eine unerwünschte Menge an Platz in dem Gehäusesegment einnehmen und können die Herstellung des Gehäusesegmentes verkomplizieren. Zusätzlich ist es in einigen Konstruktionen erwünscht, zusätzliche Absaugleitung zu integrieren, und die Verwendung von Absaugkästen kann Abstandsbeschränkungen in derartigen Konstruktionen verletzen.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Turbinengehäusesegment. Dieses Turbinengehäusesegment kann enthalten: mehrere Stufensegmente; mehrere Verstärkungsringtrennwände, die die mehreren Stufensegmente trennen, wobei wenigstens eine von den mehreren Verstärkungsringtrennwänden eine sich axial dadurch hindurch erstreckende Öffnung hat; und eine im Wesentlichen gerundete Absaugöffnung, die bündig zu einer Innenoberfläche von einem der mehreren Stufensegmente angeordnet ist. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Turbinengehäusesegment mit: mehreren Stufensegmenten; mehreren Verstärkungsringtrennwänden, die die mehreren Stufensegmente trennen, wobei eine erste von den mehreren Verstärkungsringtrennwänden eine sich axial dadurch hindurch erstreckende Öffnung hat; eine Absaugöffnung, die fluidmäßig mit einer Innenoberfläche von einer der mehreren Stufensegmente unmittelbar an der sich axial erstreckenden Öffnung verbunden ist; und eine Absaugleitung, die fluidmäßig mit der Absaugöffnung verbunden ist, wobei sich die Absaugleitung und die Absaugöffnung einen im Wesentlichen identischen Innendurchmesser über eine gesamte Länge der Absaugleitungen teilen.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse mit: einem oberen Gehäusesegment; und einem unteren Gehäusesegment, das mit dem oberen Gehäusesegment verbunden ist, wobei das untere Gehäusesegment enthält: mehrere Verstärkungsringtrennwände, die mehrere Stufensegmente definieren, wobei wenigstens zwei von den mehreren Verstärkungsringtrennwänden Abschnitte eines ersten Stufensegmentes radial innerhalb eines angrenzenden zweiten Stufensegmentes definieren; und eine Absaugöffnung, die bündig zu einer Innenoberfläche von einem von dem ersten Stufensegment und dem zweiten Stufensegment angeordnet ist. In dieser Ausführungsform können die Verstärkungsringtrennwände einen bestimmten Fluidkanal radial innerhalb der Gehäuseinnenoberfläche (oder der Wand) definieren.
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Im Gegensatz zu herkömmlichen Turbinengehäusesegmenten, welche Absaugkästen verwenden, betreffen Aspekte der Erfindung Turbinengehäusesegmente mit einer Absaugöffnung, die bündig zu einer Innenoberfläche von einer der Turbinenstufensegmente angeordnet sind. Diese Absaugöffnung kann eine fortgesetzte Verlängerung einer Absaugleitung sein, die für die Absaugung einer Arbeitsfluids (zum Beispiel Dampf) aus dem Turbinengehäuse ausgelegt ist. Ein Aspekt der Erfindung, der diese bündigen Absaugöffnungen (und entsprechenden Leitungen) ermöglicht, betrifft die Implementation von Verstärkungsringtrennwänden (oder Stufentrennwänden) mit Öffnungen oder Ausschnitten, die sich axial dadurch hindurch erstrecken. Diese Ausschnitte ermöglichen die bündige Platzierung der Absaugöffnungen gegenüber der Innenoberfläche des Turbinengehäuses und ein axiales Überspannen von zwei von den Turbinenstufen.
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In 1 ist eine dreidimensionale perspektivische Ansicht eines Turbinenabschnittes (zum Beispiel eines Dampfturbinengehäuseabschnittes) 2 dargestellt. Gemäß Darstellung kann der Turbinengehäuseabschnitt 2 ein oberes Gehäusesegment 4 (mit einem Dampfeinlass 5) und ein unteres Gehäusesegment 6 enthalten, die an einer horizontalen Verbindungsoberfläche (Kennzeichnung weggelassen) verbunden sind. Das untere Gehäusesegment 6 enthält mehrere (auch in 2 dargestellt) Stufenelemente 8 und mehrere Verstärkungsringtrennwände 10 (mehrere dargestellt), die die mehreren Stufensegmente 8 trennen. Wie hierin offengelegt, und im Gegensatz zu herkömmlichen Turbinengehäusesegmenten können die Verstärkungsringtrennwände 10 eine oder mehrere Öffnungen (oder Durchtritte oder Ausschnitte) 11 enthalten, welche sich axial dadurch hindurch erstrecken, wenn die Verstärkungsringtrennwände 10 in dem Gehäuseabschnitt 2 positioniert sind. In einigen Ausführungsformen können die Verstärkungsringtrennwände 10 teilweise sich wenigstens teilweise in Umfangsrichtung erstreckende Kanäle (zum Beispiel einen Kanal 13, am besten in 2 zu sehen) radial innerhalb eines angrenzenden Stufensegmentes 8 definieren, wie es hierin weiter diskutiert wird. Zusätzlich können die die Öffnungen (oder Ausschnitte) 11 enthaltenden Verstärkungsringtrennwände 10 ermöglichen, dass bei dem Gehäusesegment (zum Beispiel dem Gehäusesegment 6) im Wesentlichen bündige Absaugöffnungen 12 verwendet werden, die sich radial zwischen zwei Stufen des Gehäuses in sich axial erstreckenden Durchlässen radial außerhalb der sich wenigstens teilweise in Umfangsrichtung erstreckenden Kanäle 13 erstrecken. Diese Absaugöffnungen 12 (einige sind dargestellt) können im Wesentlichen gerundet sein und können bündig zu einer Innenoberfläche 14 von einem der mehreren Stufensegmente 8 angeordnet sein. In einer (dargestellten) Ausführungsform kann die Absaugöffnung 12 eine im Wesentlichen gerundete Öffnung sein, wobei jedoch in alternativen Ausführungsformen die Absaugöffnung 12 eine Vielzahl von Formen (zum Beispiel im Wesentlichen oval, quadratisch, polygonal, usw.) annehmen kann. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Turbinengehäusesegment 6 eine Absaugleitung 16 (mehrere sind dargestellt) enthalten, die fluidmäßig mit der Absaugöffnung 12 verbunden sind, wobei die Absaugleitung 16 und die Absaugöffnung 12 sich im Wesentlichen identische Innendurchmesser über eine Länge (zum Beispiel eine radiale Länge) der Absaugleitung 16 teilen.
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2 bis 3 stellen eine dreidimensionale perspektivische Draufsicht und eine Unterseitenansicht des Turbinengehäusesegmentes 6 von 1 dar. 2 bis 3 veranschaulichen deutlicher die Wechselwirkung zwischen der Absaugöffnung 12, der Absaugleitung 16 und der Innenoberfläche 14 des Stufensegmentes 8. Das heißt, dass, wie man aus der perspektivischen Ansicht von 2 und der Unterseitenansicht von 3 sehen kann, in einem Aspekt der Erfindung eine Absaugleitung 16 eine Absaugöffnung 12 mit einem gemeinsamen (zum Beispiel im Wesentlichen identischen) Innendurchmesser (d1 oder d2) hat. Das heißt, für jede entsprechende Absaugleitung 16 gibt es eine entsprechende Absaugöffnung 12 mit einem im Wesentlichen identischen Innendurchmesser (zum Beispiel d1 oder d2). Der Innendurchmesser (d1 oder d2) jedes entsprechenden Paars einer Absaugöffnung 12 und einer Absaugleitung 16 kann übe Bereiche des Turbinengehäusesegmentes hinweg variieren (zum Beispiel dort, wo Öffnungs/Leitungs-Paare an den Niederdruckstufen (weiter weg von der Einlassstufe 20) größere Durchmesser haben (zum Beispiel d1) als Öffnungs/Leitungs-Paare an den Stufen mit höherem Druck (zum Beispiel d2). Wie man insbesondere in 3 sehen kann, können sich die Absaugöffnungen 12 (und entsprechende Leitungen 16) axial zwischen wenigstens zwei von den Stufen 8 des Turbinengehäusesegmentes 6 erstrecken. Das heißt, im Gegensatz zu herkömmlichen Absaug-”Kästen” können sich Absaugöffnungen 12 und die Absaugleitungen 16 zwischen mehr als einer Stufe 8 des Turbinengehäusesegmentes 6 erstrecken. Zusätzlich enthalten, wie es in 2 dargestellt ist (und auch in 1 zu sehen ist) die Verstärkungsringtrennwände 10 mit den Öffnungen (oder Ausschnitten) 11 Abschnitte 18, die radial innerhalb und getrennt von der Innenoberfläche 14 der Stufensegmente 8 angeordnet sind. Das heißt, Abschnitte 18 der Verstärkungsringtrennwände 10 können radial von der Innenoberfläche 14 der Stufensegmente 8 getrennt sein, und dadurch offene oder ununterbrochene Absaugöffnungen 12 mit der Innenoberfläche 14 der Stufensegmente 8 ermöglichen. In einer Ausführungsform können Abschnitte 18 der Verstärkungsringtrennwände 10 von der Innenoberfläche 14 der Stufensegmente 8 über einen Abstand von angenähert 20,3 bis 25,4 cm (8 bis 10 inches) oder mehr getrennt sein. Dieser (auch als die radiale Tiefe Crd bekannte) Abstand des Ausschnittes 11 kann durch den Dampfpfad innerhalb eines speziellen Abschnittes der Turbine vorgegeben sein. Das heißt, die radiale Tiefe (Crd) jedes Ausschnittes 11 kann in einer Verstärkungsringtrennwand 10 abhängig davon variieren, ob der Ausschnitt 11 sich in dem oberen Gehäusesegment 4 oder dem unteren Gehäusesegment 6 befindet. Zusätzlich kann die radiale Tiefe (Crd) jedes Ausschnittes 11 zwischen bestimmten Verstärkungsringtrennwänden 10 abhängig von der Turbinenstufe variieren. Ferner entspricht, wie es in 2 sichtbar ist, die radiale Tiefe (Crd) jedes Ausschnittes 11 dem Abstand, in dem der Umfangsdurchtritt 13 gegenüber der Innenoberfläche 14 des Stufensegmentes 8 versetzt ist. Diese sich wenigstens teilweise in Umfangsrichtung erstreckenden Kanäle 13 können ferner durch Innenwände 19, radial innerhalb der Innenoberfläche 14 definiert sein, welche sich in einigen Ausführungsformen nur teilweise in Umfangsrichtung mit dem unteren Turbinengehäusesegment 6 erstrecken. In einigen Ausführungsformen sind diese sich wenigstens teilweise in Umfangsrichtung erstreckenden Kanäle 13 fluidmäßig mit einer Absaugöffnung 12 verbunden, welche in einem Senkenbereich (oder Senke) 21 angeordnet sein können. Es dürfte sich verstehen, dass in einigen Fällen die in dem Senkenbereich angeordneten Absaugöffnungen 12 fluidmäßig von den bündig zu den Innenoberflächen 14 angeordneten Absaugöffnungen durch die Verstärkungsringtrennwände 10 getrennt sein können.
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In jedem Falle dürfte es sich verstehen, dass Aspekte der Erfindung Verstärkungsringtrennwände 10 mit Öffnungen oder Ausschnitten 11 betreffen, welche Absaugleitungen 16 ermöglichen, die direkt mit der Innenoberfläche der Turbinenstufensegmente (zum Beispiel der Innenoberfläche 14 des unteren Gehäusesegmentes 6) in Kontakt stehen. Aufgrund der Auslegung der Verstärkungsringtrennwände können zusätzliche Absaugleitungen (und Absaugöffnungen) in die Konstruktion des unteren Gehäuseelementes (im Vergleich zu den herkömmlichen Konstruktionen) dergestalt integriert werden, dass eine gewünschte Dampfmenge aus dem unteren Gehäusesegment ohne die Verwendung von Absaug-”Kästen” abgesaugt werden kann. Es versteht sich, dass herkömmlicherweise Gehäusesegmente hergestellt werden können (zum Beispiel durch Herstellen aus einem oder mehreren Materialteilen, wie zum Beispiel Metall), und dass eine Verringerung der Komplexität dieses Herstellungsprozesses die Endproduktausbeute verbessern und Kosten reduzieren kann. Im Vergleich zu der herkömmlichen Absaugkasten-Ausgestaltung können Aspekte der Erfindung die Komplexität der Herstellung von Turbinengehäusesegmenten (zum Beispiel des Turbinengehäusesegmentes 6) verringern. Beispielsweise können Aspekte der Erfindung die Komplexität der Herstellung eines Turbinengehäusesegmentes (zum Beispiel des Gehäusesegmentes 6) verringern, da die Absaugleitung und die Absaugöffnung im Wesentlichen identische Innendurchmesser haben (und dadurch eine Schnittstellenstufe oder Verstärkungsring erübrigen). Zusätzlich kann ohne die zusätzliche Herstellung, die für einen Absaug-”Kasten” (wie in herkömmlichen Gehäusesegmenten) erforderlich ist, die Herstellung des hierin offengelegten Turbinengehäusesegmentes 6 Kosten und Komplexität verringern. Des Weiteren kann zusätzlicher Dampf aus dem Turbinengehäuse 6 unter Verwendung von Absaugöffnungen 12 und Leitungen 16 abgesaugt werden, die sich axial zwischen mehr als nur einem Gehäusesegment 8 erstrecken.
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Die hierin verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung spezieller Ausführungsformen und soll nicht die Offenlegung einschränken. So wie hierin verwendet, sollen die Singularformen ”einer, eine, eines” und ”der, die, das” auch die Pluralformen mit einschließen, soweit der Kontext nicht deutlich anderes anzeigt. Es dürfte sich ferner verstehen, dass die Begriffe ”weist auf” und/oder ”aufweisend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorliegen festgestellter Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht das Vorliegen oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
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Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart offenzulegen, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
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Es wird ein Turbinengehäusesegment 6 offengelegt. In einer Ausführungsform wird ein Turbinengehäusesegment 6 offengelegt, das enthält: mehrere Stufensegmente 8, mehrere Verstärkungsringtrennwände 10, die die mehreren Stufensegmente 8 trennen, wobei wenigstens eine von den mehreren Verstärkungsringtrennwänden 10 eine sich axial dadurch hindurch erstreckende Öffnung 11 hat; und eine im Wesentlichen gerundete Absaugöffnung 12, die bündig zu einer Innenoberfläche 14 von einem der mehreren Stufensegmente 8 angeordnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Turbinengehäuseabschnitt
- 4
- oberes Gehäusesegment
- 5
- Dampfeinlass
- 6
- unteres Gehäusesegment
- 8
- Stufensegmente
- 10
- Verstärkungsringtrennwände
- 11
- sich axial erstreckende Öffnung
- 12
- Absaugöffnungen
- 13
- Kanal
- 14
- Innenoberfläche
- 16
- Absaugleitung
- 18
- Verstärkungsringtrennwandabschnitte
- 19
- Innenwände
- 20
- Einlassstufe
- 21
- Senkenbereich
