DE102013214743A1

DE102013214743A1 - Concentric milling on an exhaust steam housing

Info

Publication number: DE102013214743A1
Application number: DE201310214743
Authority: DE
Inventors: Mario Rolle; Mathias Schütz; Bodo Weitz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2015-01-29
Also published as: WO2015014521A1; EP3027858A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abdampfgehäuse für eine Dampfturbine. Das Abdampfgehäuse weist einen Gehäusekörper (101), welcher eine Mittelachse (102) aufweist, und einen Flansch (110), welcher an dem Gehäusekörper (101) befestigt ist, auf. Der Flansch (110) erstreckt sich entlang einer Umfangsrichtung (201) um die Mittelachse (102), wobei der Flansch (110) einen Befestigungsbereich (111) aufweist, an welchem ein Hauptflansch (121) eines Hauptgehäuses (120) der Dampfturbine befestigbar ist. Der Flansch (110) weist eine Nut (112) auf, welche entlang der Umfangsrichtung (201) verlaufend ausgebildet ist.The present invention relates to an exhaust steam housing for a steam turbine. The exhaust steam housing has a housing body (101) having a central axis (102) and a flange (110) fixed to the housing body (101). The flange (110) extends along a circumferential direction (201) about the central axis (102), the flange (110) having a mounting area (111) to which a main flange (121) of a main housing (120) of the steam turbine is attachable. The flange (110) has a groove (112) formed along the circumferential direction (201).

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abdampfgehäuse für eine Dampfturbine, eine Dampfturbine sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Abdampfgehäuses einer Dampfturbine. The present invention relates to a Abdampfgehäuse for a steam turbine, a steam turbine and a method for producing a Abdampfgehäuses a steam turbine.

Hintergrund der Erfindung Background of the invention

Heutzutage werden Dampfturbinen zur Erzeugung mechanischer Energie, beispielsweise zum Antrieb eines Generators, eingesetzt. In Dampfturbinen wird als Arbeitsmedium Wasserdampf verwendet. Im Außengehäuse der Dampfturbine sind die Hochdruckturbinenstufen angeordnet. Today, steam turbines are used to generate mechanical energy, for example for driving a generator. In steam turbines, water vapor is used as the working medium. In the outer casing of the steam turbine, the high-pressure turbine stages are arranged.

Ein Abdampfgehäuse wird beispielsweise bei Kondensationsturbinen in geschweißter Form eingesetzt, wobei das Abdampfgehäuse den Dampf zu einem nachgeschalteten Kondensator führt. Das dort entstehende Kondensat wird als Speisewasser einem Dampferzeuger zugeführt und gelangt nach seiner Verdampfung erneut in die Dampfturbine. An exhaust steam housing is used, for example, in condensing turbines in welded form, the exhaust steam housing leading the steam to a downstream condenser. The resulting condensate is fed as feedwater to a steam generator and, after its evaporation, returns to the steam turbine.

Das Abdampfgehäuse kann zudem beispielsweise als Träger einer integrierten Wellenlagerung dienen, wodurch das Abdampfgehäuse zusätzlich neben einer thermischen Beanspruchung mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. The exhaust steam housing can also serve, for example, as a carrier of an integrated shaft bearing, whereby the exhaust steam housing is additionally exposed to mechanical stresses in addition to thermal stress.

Der Wasserdampf wird nach Durchströmen des Hauptgehäuses über das Abdampfgehäuse abgeführt, wodurch zwischen dem Hauptgehäuse der Dampfturbine und dem Abdampfgehäuse üblicherweise große thermische Differenzen auftreten. Dies führt zu erheblichen thermischen Spannungen im Anschlussbereich des Abdampfgehäuses (Kreuzteilfuge). The steam is discharged after flowing through the main housing via the Abdampfgehäuse, whereby between the main housing of the steam turbine and the Abdampfgehäuse usually large thermal differences occur. This leads to considerable thermal stresses in the connection area of the exhaust steam housing (cross-part joint).

Insbesondere muss aufgrund des an dem Abdampfgehäuse axial angeflanschten Hauptgehäuses das Abdampfgehäuse thermischen Belastungen, Druckbelastungen im Unterdruck und/oder im Überdruckbereich sowie mechanischen Beanspruchungen widerstehen. In particular, owing to the main housing axially flanged to the exhaust-steam housing, the exhaust-steam housing must be able to withstand thermal loads, pressure loads in the negative pressure and / or in the overpressure region and mechanical stresses.

Konventionelle Abdampfgehäuse bestehen aus Blechen, welche derart an das Hauptgehäuse angeschraubt werden, dass sich die Bleche im Betriebszustand der Dampfturbine verformen und dementsprechend elastisch arbeiten können. Conventional Abdampfgehäuse consist of sheets which are screwed to the main housing, that deform the sheets in the operating state of the steam turbine and can work accordingly elastic.

Darstellung der Erfindung Presentation of the invention

Die vorliegende Erfindung liefert eine Lösung, die ein robustes und dichtes Abdampfgehäuse für eine Dampfturbine bereitstellt. The present invention provides a solution that provides a rugged and dense exhaust steam housing for a steam turbine.

Diese Lösung wird mit einem Abdampfgehäuse für eine Dampfturbine, eine Dampfturbine mit dem Abdampfgehäuse und einem Herstellerverfahren für ein Abdampfgehäuse einer Dampfturbine gemäß den unabhängigen Ansprüchen erzielt. This solution is achieved with an exhaust steam housing for a steam turbine, a steam turbine with the exhaust steam housing and a manufacturer process for an exhaust steam housing of a steam turbine according to the independent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Abdampfgehäuse für eine Dampfturbine beschrieben. Das Abdampfgehäuse weist einen Gehäusekörper, welcher eine Mittelachse aufweist, und einen Flansch, welcher an dem Gehäusekörper befestigt ist, auf. Der Flansch erstreckt sich entlang einer Umfangsrichtung um die Mittelachse (z.B. ein sog. Radialflansch als Flansch), wobei der Flansch einen Befestigungsbereich aufweist, an welchem ein Hauptflansch eines Hauptgehäuses der Dampfturbine befestigbar ist. Der radiale Flansch weist eine Nut auf, welche entlang der Umfangsrichtung verlaufend ausgebildet ist. According to a first aspect of the present invention, an exhaust steam casing for a steam turbine is described. The exhaust steam casing has a casing body having a central axis and a flange fixed to the casing body. The flange extends along a circumferential direction about the central axis (e.g., a so-called radial flange as a flange), the flange having a mounting portion to which a main flange of a main body of the steam turbine is mountable. The radial flange has a groove which is formed running along the circumferential direction.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Dampfturbine beschrieben, welche ein Hauptgehäuse mit einem Hauptflansch und ein oben beschriebenes Abdampfgehäuse aufweist, wobei an dem Befestigungsbereich des Flansches der Hauptflansch befestigt ist. According to another aspect of the present invention, there is described a steam turbine having a main housing with a main flange and an exhaust housing as described above, the main flange being secured to the mounting area of the flange.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellverfahren für ein Abdampfgehäuse einer Dampfturbine beschrieben. Gemäß dem Herstellverfahren wird ein Hauptflansch eines Hauptgehäuses der Dampfturbine an einen Befestigungsbereich des Radialflansches vom Abdampfgehäuse befestigt. Der Flansch erstreckt sich entlang einer Umfangsrichtung um die Mittelachse. Eine Nut wird in dem Flansch ausgebildet, wobei die Nut entlang der Umfangsrichtung verlaufend ausgebildet bzw. gefertigt ist. According to a further aspect of the present invention, a production method for an exhaust steam housing of a steam turbine is described. According to the manufacturing method, a main flange of a main casing of the steam turbine is attached to a fixing portion of the radial flange of the exhaust steam casing. The flange extends along a circumferential direction about the central axis. A groove is formed in the flange, wherein the groove is formed or made to extend along the circumferential direction.

Das Hauptgehäuse beschreibt das Dampfturbinengehäuse, in welchen die funktionalen Bauteile der Dampfturbine, wie beispielsweise die einzelnen Turbinenstufen sowie die Dampfturbinenwelle, angeordnet sind. Innerhalb des Hauptgehäuses befindet sich der Arbeitsbereich der Dampfturbine, in welchen der Wasserdampf entspannt und die Turbine antreibt. The main housing describes the steam turbine housing, in which the functional components of the steam turbine, such as the individual turbine stages and the steam turbine shaft, are arranged. Within the main housing is the working area of the steam turbine, in which the water vapor relaxes and drives the turbine.

Der Gehäusekörper des Abdampfgehäuses bildet einen Strömungskanal zwischen dem Hauptgehäuse der Dampfturbine und dem Kondensator. Der Gehäusekörper besteht aus verschweißten dünnwandigen Blechen. Der Gehäusekörper ist derart ausgelegt, dass sich dieser an thermische und mechanische Belastungen sowie Druckbelastungen im Betrieb der Dampfturbine anpassen kann und stabil bleibt. The housing body of the exhaust steam housing forms a flow channel between the main housing of the steam turbine and the condenser. The housing body consists of welded thin-walled sheets. The housing body is designed so that it can adapt to thermal and mechanical loads and pressure loads during operation of the steam turbine and remains stable.

Der Gehäusekörper kann in dem Bereich zum Übergang des Hauptgehäuses einen rotationssymmetrischen Strömungskanal ausbilden, welcher die Mittelachse aufweist. Die Mittelachse kann in dem Bereich am Übergang des Hauptgehäuses parallel mit einer weiteren Mittelachse der Dampfturbine bzw. mit der Rotationsachse der Dampfturbinenwelle ausgebildet sein. Der Gehäusekörper kann einen zylindrischen Strömungskanal ausbilden, wobei der zylindrische Strömungskanal beispielsweise eine kreisförmige, elliptische oder mehreckige Grundfläche bzw. Projektionsfläche aufweist. The housing body may form a rotationally symmetrical flow channel in the area for the transition of the main housing, which surrounds the housing Center axis has. The central axis may be formed in the region at the junction of the main housing in parallel with a further central axis of the steam turbine or with the axis of rotation of the steam turbine shaft. The housing body may form a cylindrical flow channel, wherein the cylindrical flow channel, for example, has a circular, elliptical or polygonal base or projection surface.

Im Übergangsbereich zwischen dem Hauptgehäuse und dem Gehäusekörper sind der Hauptflansch des Hauptgehäuses und der Flansch des Abdampfgehäuses miteinander verschraubt. In the transition region between the main housing and the housing body, the main flange of the main housing and the flange of the exhaust steam housing are screwed together.

An dem Flansch ist der Gehäusekörper des Abdampfgehäuses befestigt. Der Gehäusekörper besteht aus dünnwandigen Blechen, welche an dem Flansch dicht angeschweißt sind. On the flange of the housing body of the exhaust steam housing is attached. The housing body consists of thin-walled sheets, which are welded tightly to the flange.

Der Flansch weist ferner einen Befestigungsbereich auf, an welchen Befestigungsmittel befestigbar sind, mittels welchem der Flansch an den Hauptflansch befestigt werden kann. The flange further has a fastening region, to which fastening means can be fastened, by means of which the flange can be fastened to the main flange.

In dem Befestigungsbereich befindet sich beispielsweise ein Gewinde für eine Schraube als Befestigungsmittel. Ferner kann in dem Befestigungsbereich eine Anplanung zum Versenken eines Schraubenkopfes ausgebildet sein. Ferner kann in dem Befestigungsbereich eine einfache Durchgangsbohrung zum Durchstecken eines Befestigungsmittels (Schraubenbolzen, Schraube) ausgebildet werden. In the attachment area, for example, there is a thread for a screw as a fastener. Furthermore, planning can be designed for countersinking a screw head in the attachment area. Further, in the attachment area, a simple through hole for inserting a fastener (bolt, screw) can be formed.

Der Hauptflansch weist zu dem Befestigungsbereich des Flansches korrespondierende weitere Befestigungsbereiche auf, so dass mittels Befestigungsmitteln der Flansch an den Hauptflansch befestigt werden kann. The main flange has further attachment regions corresponding to the attachment region of the flange, so that the flange can be fastened to the main flange by means of fastening means.

Der Hauptflansch ist an das Hauptgehäuse befestigt. Der Hauptflansch kann beispielsweise mittels lösbaren Befestigungsmitteln (Bolzen, Schrauben) oder mittels Schweißens an das Hauptgehäuse befestigt werden. Ferner kann der Hauptflansch in einem Gießvorgang integral mit dem Hauptgehäuse hergestellt werden. The main flange is attached to the main body. For example, the main flange may be attached to the main housing by means of releasable fasteners (bolts, screws) or by welding. Further, the main flange can be made integral with the main body in a casting process.

Zwischen dem Flansch samt Stirnseite des Abdampfgehäuses und dem Hauptflansch können im Betrieb der Dampfturbine hohe thermische Spannungen generiert werden, da im Allgemeinen der Hauptflansch heißer als die Stirnseite des Abdampfgehäuses ist. Um diese thermischen Spannungen zu reduzieren, weist der Flansch erfindungsgemäß eine Nut auf, welche entlang der Umfangsrichtung um die Mittelachse des Abdampfgehäuses verlaufend ausgebildet ist. Die in Umfangsrichtung verlaufende Nut reduziert insbesondere lokale Spannungen in der Stirnseite des Abdampfgehäuses. Diese lokalen Spannungen entstehen durch radiale Ausdehnungen des Hauptflansches, die bei einem steif ausgebildeten Flansch behindert werden. High thermal stresses can be generated between the flange together with the end face of the exhaust steam housing and the main flange during operation of the steam turbine, since in general the main flange is hotter than the end face of the exhaust steam housing. In order to reduce these thermal stresses, the flange according to the invention has a groove, which is designed to extend along the circumferential direction about the center axis of the exhaust steam housing. The groove extending in the circumferential direction reduces in particular local stresses in the end face of the exhaust steam housing. These local stresses are caused by radial expansions of the main flange, which are hindered by a stiff flange.

Die Umfangsrichtung weist zumindest eine Komponente auf, welche in einem Punkt eine Tangente zu einem Radius hat, wobei der Radius den Punkt mit der Mittelachse verbindet. Die Umfangsrichtung ist insbesondere nicht parallel zu der Radialrichtung zwischen einem Punkt und der Mittelachse. Die Radialrichtung schneidet insbesondere die Mittelachse und ist senkrecht zu einer Axialrichtung bzw. dem axialen Verlauf der Mittelachse und der Komponente (Tangente) der Umfangsrichtung. The circumferential direction has at least one component which has a tangent to a radius at a point, the radius connecting the point to the central axis. In particular, the circumferential direction is not parallel to the radial direction between a point and the central axis. The radial direction intersects in particular the central axis and is perpendicular to an axial direction or the axial course of the central axis and the component (tangent) of the circumferential direction.

Die Nut kann beispielsweise eine Tiefe entlang der Axialrichtung bezüglich der Mittelachse von ungefähr 50% bis 60% der axialen Dicke des Flansches aufweisen. Beträgt die axiale Dicke des Flansches beispielsweise ungefähr 80 mm bis 200 mm, so kann die Tiefe der Nut entlang der Axialrichtung beispielsweise ungefähr 40 mm bis 120 mm (Millimeter) betragen, um lokal aufweichend zu wirken. For example, the groove may have a depth along the axial direction with respect to the central axis of about 50% to 60% of the axial thickness of the flange. For example, if the axial thickness of the flange is about 80 mm to 200 mm, the depth of the groove along the axial direction may be, for example, about 40 mm to 120 mm (millimeters) to locally soften.

Die Nut kann beispielsweise einen U-förmigen oder einen V-förmigen Profilquerschnitt aufweisen. The groove may for example have a U-shaped or a V-shaped profile cross-section.

Mittels der erfindungsgemäßen in Umfangsrichtung verlaufenden Nut in dem Flansch wird dieser insbesondere in Radialrichtung flexibler, so dass bei hohen thermischen Differenzen zwischen dem Flansch und dem Hauptflansch die Verbindung zwischen dem Flansch und dem Hauptflansch und entsprechende Verbindung zwischen dem Abdampfgehäuse und dem Hauptgehäuse der Dampfturbine dicht und robust ist. Mit anderen Worten wird der Flansch in Radialrichtung flexibler mittels der Nut ausgebildet, ohne seine strukturelle Stabilität in Axialrichtung zu verlieren. By means of the circumferential groove in the flange according to the invention in the latter becomes more flexible in particular in the radial direction, so that at high thermal differences between the flange and the main flange, the connection between the flange and the main flange and corresponding connection between the Abdampfgehäuse and the main body of the steam turbine is robust. In other words, the flange is formed more flexibly in the radial direction by means of the groove, without losing its structural stability in the axial direction.

Im Folgenden werden weitere beispielhafte Ausführungen der Nut konkreter ausgeführt:
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Flansch eine erste Stirnfläche auf, welche dem Hauptflansch zugewandt ist, auf, wobei die Nut in der ersten Stirnfläche ausgebildet ist. In the following, further exemplary embodiments of the groove are made more concrete:
According to a further exemplary embodiment, the flange has a first end face, which faces the main flange, wherein the groove is formed in the first end face.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Flansch eine zweite Stirnfläche auf, welche dem Gehäusekörper zugewandt ist, wobei die Nut in der zweiten Stirnfläche ausgebildet ist. According to a further exemplary embodiment, the flange has a second end face, which faces the housing body, wherein the groove is formed in the second end face.

Die erste Stirnfläche des Flansches weist eine Normale auf, welche mit zumindest einer Komponente entlang der Axialrichtung und in Richtung des Hauptgehäuses zeigt. Die zweite Stirnfläche des Flansches weist eine Normale auf, welche mit zumindest einer Komponente entlang der Axialrichtung und in Richtung des Gehäusekörpers zeigt. The first end surface of the flange has a normal, which shows with at least one component along the axial direction and in the direction of the main housing. The second end face of the flange has a normal, which shows with at least one component along the axial direction and in the direction of the housing body.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Nut zumindest zwei voneinander in Umfangsrichtung beabstandete Nutsegmente auf, welche jeweils entlang der Umfangsrichtung verlaufend ausgebildet sind. According to a further exemplary embodiment, the groove has at least two mutually circumferentially spaced groove segments, which are each designed to extend along the circumferential direction.

Die Nut kann gemäß der beispielhaften Ausführungsform entlang der Umfangsrichtung abschnittsweise Nutsegmente aufweisen, welche abschnittsweise in den Flansch gefräst werden. Somit kann gezielt eine gewünschte Steifigkeit bzw. Flexibilität in Radialrichtung des Flansches eingestellt werden. According to the exemplary embodiment, the groove can have groove segments in sections along the circumferential direction, which are milled in sections into the flange. Thus, a desired rigidity or flexibility in the radial direction of the flange can be adjusted specifically.

Die gewünschte Steifigkeit bzw. Flexibilität in Radialrichtung des Flansches kann ferner beispielsweise derart eingestellt werden, dass die Nut in Umfangsrichtung eine variierende und inkonstante Nuttiefe aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann die Nut in Umfangsrichtung eine variierende und unterschiedliche Nutbreite entlang der Radialrichtung aufweisen. The desired stiffness or flexibility in the radial direction of the flange can furthermore be set, for example, in such a way that the groove has a varying and inconstant groove depth in the circumferential direction. Additionally or alternatively, the groove may have a varying and different groove width in the circumferential direction along the radial direction.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Flansch eine weitere Nut auf, welche entlang der Umfangsrichtung verlaufend ausgebildet ist, wobei die weitere Nut in Radialrichtung bezüglich der Mittelachse von der Nut beabstandet ist. According to a further exemplary embodiment, the flange has a further groove, which is formed running along the circumferential direction, wherein the further groove is spaced in the radial direction with respect to the central axis of the groove.

Die gewünschte Steifigkeit bzw. Flexibilität in Radialrichtung des Flansches kann ferner beispielsweise derart eingestellt werden, indem die weitere Nut in Radialrichtung beabstandet von der Nut in den Flansch gefräst ist. Die weitere Nut kann in Umfangsrichtung über den gesamten Flansch verlaufend ausgebildet sein oder in Umfangsrichtung eine Vielzahl von weiteren Nutsegmenten aufweisen. The desired stiffness or flexibility in the radial direction of the flange can also be set, for example, such that the further groove is milled in the radial direction at a distance from the groove into the flange. The further groove may be designed to extend in the circumferential direction over the entire flange or in the circumferential direction have a plurality of further groove segments.

Ferner kann zur Einstellung der gewünschten Steifigkeit bzw. Flexibilität des Flansches die Nut in die erste Stirnfläche des Flansches gefräst werden und die weitere Nut in die zweite Stirnfläche des Flansches gefräst werden. Furthermore, to set the desired stiffness or flexibility of the flange, the groove can be milled into the first face of the flange and the further groove can be milled into the second face of the flange.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der Flansch derart um die Mittelachse verlaufend ausgebildet, dass der Flansch ein geschlossenes Profil ausbildet. Die Nut in dem Flansch ist derart ausgebildet, dass die Nut entlang der Umfangsrichtung verlaufend ein geschlossenes Profil bzw. einen geschlossenen Verlauf ausbildet. Die Nut wird somit entlang des gesamten Flansches in Umfangsrichtung gefräst. Mit anderen Worten verläuft die Nut unterbrechungsfrei über die gesamte Umfangsrichtung des Flansches. According to a further exemplary embodiment, the flange is designed such that it extends around the center axis such that the flange forms a closed profile. The groove in the flange is formed such that the groove along the circumferential direction forms a closed profile or a closed course. The groove is thus milled along the entire flange in the circumferential direction. In other words, the groove runs uninterrupted over the entire circumferential direction of the flange.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der Flansch in zumindest zwei Flanschsegmente geteilt, wobei die Flanschsegmente in Umfangsrichtung nacheinander bzw. hintereinander angeordnet sind. According to a further exemplary embodiment, the flange is divided into at least two flange segments, wherein the flange segments are arranged one after the other in the circumferential direction.

Üblicherweise weist der Flansch zwei Flanschsegmente auf, wobei jedes Flanschsegment einen halbkreisringförmigen Querschnitt aufweist. An den jeweiligen zwei Trennungsfugen zwischen den Flanschsegmenten werden die Flanschsegmente miteinander dichtend befestigt. Usually, the flange has two flange segments, each flange segment having a semicircular cross-section. At the respective two separation joints between the flange segments, the flange segments are sealed together.

Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind. It should be noted that the embodiments described herein represent only a limited selection of possible embodiments of the invention. Thus, it is possible to suitably combine the features of individual embodiments with one another, so that for the person skilled in the art with the variants of embodiment that are explicit here, a multiplicity of different embodiments are to be regarded as obviously disclosed.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. In the following, for further explanation and for a better understanding of the present invention, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying figures.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Abdampfgehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung und einen Teil eines Hauptgehäuses einer Dampfturbine im Längsschnitt, 1 shows a schematic representation of a Abdampfgehäuses according to the present invention and a part of a main housing of a steam turbine in longitudinal section,

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Flansches gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 2 shows a schematic representation of a cross section of a flange according to an exemplary embodiment of the present invention and

3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Querschnitts eines Flansches gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 shows a schematic representation of another cross section of a flange according to an exemplary embodiment of the present invention.

Detaillierte Beschreibung von exemplarischen Ausführungsformen Detailed description of exemplary embodiments

Gleiche oder ähnliche Komponenten sind in den Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. The same or similar components are provided in the figures with the same reference numerals. The illustrations in the figures are schematic and not to scale.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Dampfturbine mit einem Hauptgehäuse 120 und einem Abdampfgehäuse gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Abdampfgehäuse weist einen Gehäusekörper 101, welcher eine Mittelachse 102 aufweist, und einen Flansch 110, welcher an dem Gehäusekörper 101 befestigt ist, auf. Der Flansch 110 erstreckt sich entlang einer Umfangsrichtung 201 (siehe 2) um die Mittelachse 102, wobei der Flansch 110 einen Befestigungsbereich 111 aufweist, an welchem ein Hauptflansch 121 des Hauptgehäuses 120 der Dampfturbine befestigbar ist. Der Flansch 110 weist eine Nut 112 auf, welche entlang der Umfangsrichtung 201 verlaufend ausgebildet ist. 1 shows a schematic representation of a steam turbine with a main housing 120 and an exhaust steam box according to an exemplary embodiment of the present invention. The exhaust steam housing has a housing body 101 which is a central axis 102 has, and a flange 110 , which on the housing body 101 is attached, up. The flange 110 extends along a circumferential direction 201 (please refer 2 ) around the central axis 102 , where the flange 110 a mounting area 111 has, on which a main flange 121 of the main housing 120 the steam turbine is fastened. The flange 110 has a groove 112 on, which along the circumferential direction 201 is formed running.

Das Hauptgehäuse 120 beschreibt das Dampfturbinengehäuse, in welches die funktionalen Bauteile der Dampfturbine, wie beispielsweise die einzelnen Turbinenstufen sowie die Dampfturbinenwelle angeordnet sind. Innerhalb des Hauptgehäuses 120 befindet sich der Arbeitsbereich der Dampfturbine, in welchem der Wasserdampf Arbeit verrichtet. The main body 120 describes the steam turbine housing, in which the functional components of the steam turbine, such as the individual turbine stages and the steam turbine shaft are arranged. Inside the main housing 120 is the working area of the steam turbine, in which the water vapor does work.

Der Gehäusekörper 101 des Abdampfgehäuses bildet einen Strömungskanal zwischen dem Hauptgehäuse 120 der Dampfturbine und der Umgebung, bzw. zum Beispiel einem Kondensator aus. Der Gehäusekörper 101 besteht beispielsweise aus miteinander verschweißten dünnwandigen Blechen. The housing body 101 the exhaust steam housing forms a flow channel between the main housing 120 the steam turbine and the environment, or for example a capacitor. The housing body 101 consists for example of welded thin-walled sheets.

Der Gehäusekörper 101 bildet in dem Bereich nahe dem Übergang zu dem Hauptgehäuse 120 einen rotationssymmetrischen Strömungskanal aus, welcher die Mittelachse 102 aufweist. The housing body 101 forms in the area near the transition to the main housing 120 a rotationally symmetrical flow channel, which the central axis 102 having.

Im Übergangsbereich zwischen dem Hauptgehäuse 120 und dem Gehäusekörper 101 sind der Hauptflansch 121 und der Flansch 110 des Abdampfgehäuses miteinander befestigt. An dem Flansch 110 ist der Gehäusekörper 101 des Abdampfgehäuses befestigt. In the transition area between the main housing 120 and the housing body 101 are the main flange 121 and the flange 110 the exhaust steam housing secured together. At the flange 110 is the housing body 101 attached to the exhaust steam housing.

Der Flansch 110 weist ferner einen Befestigungsbereich 111 auf, an welchen Befestigungsmittel (z.B. Schrauben oder Bolzen) befestigbar sind, mittels welchem der Flansch 110 an den Hauptflansch 121 befestigt wird. The flange 110 also has a mounting area 111 on which fastening means (eg screws or bolts) can be fastened, by means of which the flange 110 to the main flange 121 is attached.

Zwischen dem Flansch 110 und dem Hauptflansch 121 können im Betrieb der Dampfturbine hohe thermische Spannungen generiert werden, da im Allgemeinen der Hauptflansch 121 heißer als der Flansch 110 des Abdampfgehäuses ist. Um diese thermischen Spannungen zu reduzieren, weist der Flansch 110 erfindungsgemäß eine Nut 112 auf, welche entlang der Umfangsrichtung 201 um die Mittelachse 102 des Abdampfgehäuses verlaufend ausgebildet ist. Die in Umfangsrichtung verlaufende Nut 112 dämpft insbesondere radiale Spannungen bezüglich der Mittelachse 102. Between the flange 110 and the main flange 121 During operation of the steam turbine, high thermal stresses can be generated, since in general the main flange 121 hotter than the flange 110 of the exhaust steam housing is. To reduce these thermal stresses, the flange points 110 According to the invention a groove 112 on, which along the circumferential direction 201 around the central axis 102 the exhaust steam housing is designed to extend. The circumferentially extending groove 112 dampens in particular radial stresses with respect to the central axis 102 ,

Die Nut 112 kann beispielsweise eine Tiefe entlang der Axialrichtung bezüglich der Mittelachse 102 von ungefähr 50% bis 60% der axialen Breite b des Flansches 110 aufweisen. The groove 112 For example, a depth along the axial direction with respect to the central axis 102 from about 50% to 60% of the axial width b of the flange 110 exhibit.

Der Flansch 110 kann beispielsweise einen inneren Durchmesser Ø von ungefähr 800 mm bis 2500 mm aufweisen. Ferner kann die axiale Breite b des Flansches 110 beispielsweise ungefähr 80 mm aufweisen und die Tiefe der Nut entlang der Axialrichtung 102 beispielsweise ungefähr 40 mm (Millimeter) betragen. The flange 110 For example, it may have an inner diameter Ø of about 800 mm to 2500 mm. Furthermore, the axial width b of the flange 110 For example, about 80 mm and the depth of the groove along the axial direction 102 for example, about 40 mm (millimeters).

In 1 ist ferner eine erste Stirnfläche 113 und eine zweite Stirnfläche 114 des Flansches 110 dargestellt. Die erste Stirnfläche 113 des Flansches 110 weist eine Normale auf, welche mit zumindest einer Komponente entlang der Axialrichtung 102 und in Richtung des Hauptgehäuses 120 zeigt. Die zweite Stirnfläche 114 des Flansches 110 weist eine Normale auf, welche mit zumindest einer Komponente entlang der Axialrichtung 102 und in Richtung des Gehäusekörpers 101 zeigt. In der beispielhaften Ausführungsform in 1 ist die Nut 111 in die erste Stirnfläche 113 gefräst. In 1 is also a first end face 113 and a second end face 114 of the flange 110 shown. The first face 113 of the flange 110 has a normal, which with at least one component along the axial direction 102 and in the direction of the main body 120 shows. The second face 114 of the flange 110 has a normal, which with at least one component along the axial direction 102 and in the direction of the housing body 101 shows. In the exemplary embodiment in FIG 1 is the groove 111 in the first face 113 milled.

In 1 wird insbesondere dargestellt, dass der äußere Durchmesser des Flansches 110 größer als der äußere Durchmesser des Hauptflansches 121 ist. Somit weist der Flansch 120 einen Überstand in Radialrichtung im Vergleich zu dem Hauptflansch 121 auf. Die Nut 112 ist, wie in 1 dargestellt, in dem Bereich des Überstands gefräst. Dies führt dazu, dass der Hauptflansches 121 bei Befestigung an den Flansch 110 die Nut 112 nicht überdeckt und somit die durch die Nut 112 gewonnene radiale Flexibilität nicht einschränkt. In 1 is particularly shown that the outer diameter of the flange 110 larger than the outer diameter of the main flange 121 is. Thus, the flange faces 120 a supernatant in the radial direction compared to the main flange 121 on. The groove 112 is how in 1 milled in the region of the supernatant. This causes the main flange 121 when attached to the flange 110 the groove 112 not covered and thus the through the groove 112 does not restrict radial flexibility gained.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Flansches 110 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 shows a schematic representation of a cross section of a flange 110 according to an exemplary embodiment of the present invention.

In 2 ist die Nut 112 in dem Flansch 110 derart ausgebildet, dass die Nut 112 entlang der Umfangsrichtung 201 verlaufend ein geschlossenes Profil bzw. einen geschlossenen Verlauf ausbildet. Die Nut 112 wird somit entlang des gesamten Flansches 110 in Umfangsrichtung 201 gefräst. Mit anderen Worten verläuft die Nut 112 unterbrechungsfrei und konzentrisch entlang der gesamten Umfangsrichtung 201 des Flansches 110. In 2 is the groove 112 in the flange 110 formed such that the groove 112 along the circumferential direction 201 extending forms a closed profile or a closed course. The groove 112 is thus along the entire flange 110 in the circumferential direction 201 milled. In other words, the groove runs 112 uninterrupted and concentric along the entire circumferential direction 201 of the flange 110 ,

Der Flansch 110 in 2 ist in zwei Flanschsegmente 203 geteilt, wobei die Flanschsegmente 203 in Umfangsrichtung 201 nacheinander bzw. hintereinander angeordnet sind. Die Flanschsegmente 203 weisen jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt auf. Zwischen den Flanschsegmenten 203 ist eine Trennfuge 202 ausgebildet, an welcher die Flanschsegmente 203 miteinander dichtend befestigt sind. The flange 110 in 2 is in two flange segments 203 divided, with the flange segments 203 in the circumferential direction 201 are arranged successively or one behind the other. The flange segments 203 each have a semicircular cross-section. Between the flange segments 203 is a parting line 202 formed, on which the flange segments 203 are sealed together.

Ferner zeigt 2 beispielsweise eine Vielzahl von Befestigungsbereichen 111, welche in Umfangsrichtung 201 verteilt an dem Flansch 110 angeordnet sind, um eine robuste und dichtende Verbindung zwischen dem Flansch 110 und dem Hauptflansch 121 zu schaffen. Further shows 2 For example, a variety of attachment areas 111 , which in the circumferential direction 201 distributed on the flange 110 are arranged to provide a robust and sealing connection between the flange 110 and the main flange 121 to accomplish.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Querschnitts eines Flansches 110 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 shows a schematic representation of another cross section of a flange 110 according to an exemplary embodiment of the present invention.

In 3 ist der Flansch 110 in zwei Flanschsegmente 203 geteilt, wobei die Flanschsegmente 203 in Umfangsrichtung 201 nacheinander bzw. hintereinander angeordnet sind. Die Flanschsegmente 203 weisen jeweils einen halbkreisringförmigen Querschnitt auf. Zwischen den Flanschsegmenten 203 verläuft die Trennfuge 202 waagrecht. In 3 is the flange 110 in two flange segments 203 divided, with the flange segments 203 in the circumferential direction 201 are arranged successively or one behind the other. The flange segments 203 each have a semicircular cross-section. Between the flange segments 203 the parting line runs 202 horizontally.

Die Nut 112 weist beispielhaft in der oberen Flanschhälfte mehrere voneinander in Umfangsrichtung 201 beabstandete Nutsegmente 301 auf, welche jeweils entlang der Umfangsrichtung 201 (insbesondere konzentrisch zu der Mittelachse 102) verlaufend ausgebildet sind. The groove 112 For example, in the upper flange half, there are a plurality of each other in the circumferential direction 201 spaced groove segments 301 on, each along the circumferential direction 201 (in particular concentric with the central axis 102 ) are formed running.

Die Nutsegmente 301 sind abschnittsweise in den Flansch 110 gefräst. Somit kann gezielt eine gewünschte Steifigkeit bzw. Flexibilität in Radialrichtung des Flansches 110 eingestellt werden. The groove segments 301 are in sections in the flange 110 milled. Thus, a desired stiffness or flexibility in the radial direction of the flange can be targeted 110 be set.

In der unteren Flanschhälfte verläuft die Nut 112 entlang der Umfangsrichtung 201 und verläuft insbesondere entlang der gesamten unteren Flanschhälfte des Flansches 110. Ferner weist der Flansch 110 in der unteren Flanschhälfte eine weitere Nut 302 auf, welche entlang der Umfangsrichtung 201 verlaufend ausgebildet ist, wobei die weitere Nut 302 in Radialrichtung bezüglich der Mittelachse 102 von der Nut 112 beabstandet ist. Die weitere Nut 302 kann mehrere beabstandete Nutsegmente aufweisen (siehe 3) oder ungeteilt entlang des Flansches 110 verlaufen. The groove runs in the lower flange half 112 along the circumferential direction 201 and in particular runs along the entire lower flange half of the flange 110 , Furthermore, the flange has 110 in the lower flange half another groove 302 on, which along the circumferential direction 201 is formed extending, wherein the further groove 302 in the radial direction with respect to the central axis 102 from the groove 112 is spaced. The further groove 302 may have a plurality of spaced-apart groove segments (see 3 ) or undivided along the flange 110 run.

Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass "umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen. In addition, it should be noted that "encompassing" does not exclude other elements or steps, and "a" or "an" does not exclude a multitude. It should also be appreciated that features or steps described with reference to one of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.

Claims

Abdampfgehäuse for a steam turbine, the exhaust steam housing comprising a housing body ( 101 ), which has a central axis ( 102 ), a flange ( 110 ), which on the housing body ( 101 ), wherein the flange ( 110 ) along a circumferential direction ( 201 ) about the central axis ( 102 ), wherein the flange ( 110 ) a fastening area ( 111 ), to which a main flange ( 121 ) of a main housing ( 120 ) of the steam turbine is fastened, and wherein the flange ( 110 ) a groove ( 112 ), which along the circumferential direction ( 201 ) is formed running.

Exhaust steam housing according to claim 1, wherein the flange ( 110 ) a first end face ( 113 ), which the main flange ( 121 ), and wherein the groove ( 112 ) in the first end face ( 113 ) is trained.

Exhaust steam housing according to claim 1 or 2, wherein the flange ( 110 ) a second end face ( 114 ), which the housing body ( 101 ), and wherein the groove ( 112 ) in the second end face ( 114 ) is trained.

Exhaust steam housing according to one of claims 1 to 3, wherein the groove ( 112 ) At least two from each other in the circumferential direction ( 201 ) spaced groove segments ( 301 ), which in each case along the circumferential direction ( 201 ) are formed running.

Exhaust steam housing according to one of claims 1 to 4, wherein the flange ( 110 ) another groove ( 302 ), which along the circumferential direction ( 201 ) is formed extending, wherein the further groove ( 302 ) in the radial direction with respect to the central axis ( 102 ) from the groove ( 112 ) is spaced.

Exhaust steam housing according to one of claims 1 to 5, wherein the flange ( 110 ) around the central axis ( 102 ) is formed extending that the flange ( 110 ) forms a closed profile, and wherein the groove ( 112 ) in the flange ( 110 ) is formed such that the groove ( 112 ) along the circumferential direction ( 201 ) running a closed profile forms.

Exhaust steam housing according to one of claims 1 to 6, wherein the flange ( 110 ) in at least two flange segments ( 203 ), and wherein the flange segments ( 203 ) in the circumferential direction ( 201 ) are arranged one after the other.

Steam turbine, comprising a main body ( 120 ) with a main flange ( 121 ), and an exhaust steam housing according to one of claims 1 to 7, wherein at the mounting area ( 111 ) of the flange ( 110 ) the main flange ( 121 ) is attached.

Manufacturing method for an exhaust steam housing of a steam turbine, the manufacturing method comprising attaching a main flange ( 121 ) of a main housing ( 120 ) of the steam turbine to a mounting area ( 111 ) of a flange ( 110 ) of the exhaust steam housing, attaching the flange ( 110 ) to a housing body ( 101 ) of the exhaust steam housing, wherein the housing body ( 101 ) a central axis ( 102 ), wherein the flange ( 110 ) along a circumferential direction ( 201 ) about the central axis ( 102 ) and forming a groove ( 112 ) in the flange ( 110 ), wherein the groove ( 112 ) along the circumferential direction ( 201 ) is formed running.