DE1055548B - UEberdruck-Axial-Turbine mit Topfgehaeuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überdruck-Axial-Turbine mit Topfgehäuse, mit darin wärmebeweglich zentriertem vielstufigem Leitschaufelträger und mit die Laufschaufeln tragender, wärmebeweglich zentrierter WeI 1 enbuchse.

Man pflegt den vielstufigen Leitschaufelträger, damit er mit dem Läufer zusammengebaut werden kann, in einer Achsebene zu teilen. Dann müssen seine Hälften zusammengespannt werden, was mittels Flanschen und Schrauben oder mittels Spannringen oder durch Dampf von höherem als dem in der Beschaufelung herrschenden Druck zu geschehen pflegt. Das ist nachteilig; denn die Flanschen und Spannringe erfordern größeren Gehäusedurchmesser, das Verspannen mittels Dampfes setzt das Gehäuse hohem Druck und hoher Temperatur aus, alle also machen das Gehäuse größer, schwerer und teurer.

Die Erfindung geht statt dessen von dem Gedanken aus, den Leitschaufelträger in achsnormalen Ebenen zu teilen, nämlich ihn und die Leitschaufeln in Ringe zu teilen, die jeder einen Schaufelkranz tragen, und diese Ringe, miteinander abwechselnd, im Gehäuse bzw. auf der Welle aneinanderzureihen.

Solche Bauart ist von Gleichdruckturbinen her bekannt. Dort müssen ja ohnehin die Leitschaufelkränze einzeln und voneinander getrennt hergestellt werden, damit man ihre Schaufeln mit ihren Zwischenboden verbinden kann; und dort werden meistens auch die Laufräder einzeln voneinander getrennt hergestellt. Jene Bauart ist dort gewählt worden, weil um leichten Gewichts willen die Zwischenböden als dünne Blechscheiben ausgeführt wurden.

Die Erfindung wendet jene Teilung in achsnormalen Ebenen auf Überdruckturbinen an. Sie besteht darin, daß der Leitschaufelträger und die Wellenbuchse in wärmebeweglich zentrierte Ringe unterteilt sind, deren jeder je einen Schaufelkranz trägt, daß ferner die Leitschaufelkränze in an sich bekannter Weise in keiner Achsebene geteilt und sie und die Lauf schaufelkränze, miteinander abwechselnd, ins Gehäuse bzw. auf die Welle aneinander geschoben sind und daß in den Teilfugen zwischen den Ringen Dampfdichtungen, welche radiale Relativbewegungen der Ringe zulassen, angeordnet sind.

Diese Bauart, die ob ihrer komplizierten Montage bei den gemeinhin vielstufigen Überdruckturbinen, d. h. also bei Turbinen, die keine Leitböden aufweisen, nicht naheliegt, bringt dort beträchtliche Vorteile: Die Leitschaufelkränze bleiben, da sie ohne Teilfuge in Achsebene sind, rund; die Tragringe der Leit- und der Laufschaufelkränze sind von einfacher Form und von geringer radialer Stärke und daher für teuren und schwer bearbeitbaren Austenitstahl besonders geeignet; und jeder einzelne Schaufelkranz kann sich überdruck -Axial-Turbine
mit Topfgehäuse

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktienges ells ctiaf t,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Werner Traßl, Mülheim/Ruhr,
ist als Erfinder genannt worden

entsprechend der in ihm herrschenden Temperatur dehnen, ohne den Nachbarkranz zu verziehen.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel wiedergegeben, das sich auf die Anwendung der Erfindung auf das topfförmige Innengehäuse einer Doppelgehäuseturbine bezieht. Fig. 2 dagegen gibt ein weiteres Ausführungsbeispiel wieder, bei dem die erfindungsgemäße Beschaufelung unmittelbar in ein Außengehäuse eingesetzt ist.

In Fig. 1 der Zeichnung ist zur Vereinfachung nur das Innengehäuse gezeigt, da der Aufbau des Außengehäuses für die Erfindung unerheblich ist. Das Innengehäuse 1 hat die Form eines Zylinders, in den am linken Ende ein Ring 2 eingeschraubt ist. 3 bedeutet einen außen liegenden Labyrinthring, der mit Vorsprüngen zur Abstützung für die Leitschaufeltragringe dient. Die Axialstufen der Turbine werden durch eine Reihe von ungeteilten Leitschaufelringen 4 und Laufschaufelringen 5 gebildet, die abwechselnd in das Innengehäuse 1 eingeschoben bzw. auf die Welle 6 aufgeschoben sind. Zum Halten der Laufschaufelringe dient der auf die Welle aufgeschraubte Gewindering 7. Der Labyrinthring 3 liegt an einer Gehäuseschulter vor dem Dampfeintritt an. '

BeimZusammenbau wird zunächst der Lauf schaufelring 5' auf die Welle 6 bis zum Anschlag an die WeI-lenschultef 8 aufgeschoben und dann der Leitschaufelring 4' in das Gehäuse 1 eingeschoben. Um ihn und

die auf ihn

folgenden

Leitschaufelringe axial abzustützen, ist an den Zylinder 1 eine Ringschulter 9 angearbeitet. Jetzt folgt der Laufschaufelring 5", der Leitschaufelring 4" usf., bis alle Ringe untergebracht sind. Anschließend werden der Labyrinthring 3 und die die Labyrinthkämme tragenden Ringe 10 bis 14

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usw. eingesetzt. Die die äußeren Labyrinthkämme tragenden Ringe 10, 11 liegen zwischen dem Labyrinthring 3 und dem in das äußere Gehäuse eingeschraubten Ring 2, die Labyrinthringe 12 bis 14 zwischen dem letzten Lauf schaufel ring-5 und dem auf die Welle aufgeschraubten Haltering 7. -

Eine dichte Verspannung der Schaufelringe gegeneinander erscheint schwierig, besonders dann, wenn die Ringe aus austenitischem Werkstoff, aber das Gehäuse und die Welle aus ferritischem Werkstoff bestehen. Denn da die Verspannung zwischen zwei Teilen aus Werkstoffen verschiedener Wärmedehnungen liegen müßte, so müßten auch die Verspannungsmittel diese Differenzdehnung aufnehmen. Um auf eine solche Verspannungsdichtung verzichten zu können, werden die Schaufel ringe durch zwischengelegte Dichtungsringe 15, 16 gegeneinander abgedichtet. Ebenso sind auch Dichtungsringe 17 bzw. 18 zwischen den Labyrinthringen 11 bis 14 bzw. dem Ring 3 angeordnet. Es wird auf diese Weise eine relative Dehnungsmöglichkeit geschaffen, ohne daß die Dichtung leidet. Am Austrittsende ist außerdem der rechte Leitschaufelring 4' durch einen Dichtungsring 19 gegen die Ringschulter 8 abgedichtet.

L^Tm das Drehmoment der Leitschaufelringe 4 und der Laufschaufelringe 5 aufzunehmen, sind Keile 11 und 12 eingelegt, die zugleich die Zentrierung bewirken. Die beschriebene Anordnung kann selbstverständlich in Einzelheiten abgeändert werden. Beispielsweise ist es möglich, an Stelle der Ringschulter 9 des Gehäuses 1 einen eingeschraubten Ringteil oder einen nach Art eines Bajonettverschlusses eingesetzten Ring zu verwenden, was unter Umständen für die Fertigung \^rorteile bieten kann.

Grundsätzlich kann der Erfindungsgedanke auch dann Verwendung finden, wenn im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ein Außengehäuse nicht vorhanden ist. Fig. 2 zeigt ein entsprechendes Ausführungsbeispiel, bei dem geschlossene Ringe, die die Leit- sowie Laufschaufeln tragen, lediglich in ein zylindrisches Topfgehäuse eingeschoben sind. Zum Unterschied gegenüber der vorerwähnten Ausführungsform ist das Topfgehäuse auf der dem Dampfzutritt gegenüberliegenden Seite offen ausgeführt, wobei die die Labyrinthkämme tragenden Ringe sowie die Schaufelringe durch einen eingeschraubten oder eingesetzten Ring aneinandergespannt sind.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bedeutet 20 das Topfgehäuse, dem über den Stutzen 22 der Frischdampf zugeführt wird. 23 ist die Maschinenwelle. Die Montage der Schaufelteile sowie der Labyrinthringe erfolgt in der Weise, daß zunächst die inneren und äußeren Labyrinthringe 24 und 25 abwechselnd in den vor der Beschaufelung liegenden Gehäuseraum eingeschoben werden. Dabei legt sich der erste innere Labyrinthträger 25 an die Schulter 27 der Welle und der erste äußere Ring 24 an die Gehäuseschulter 21. Daran anschließend werden nacheinander die die Leitschaufeln tragenden Ringe 28 sowie die die Leitschaufeln tragenden Ringe 29 abwechselnd eingefädelt. Der erste Leitschaufelträgerring 28 legt sich gegen eine Schulter 30 in dem Gehäuse 20. Am Ende der Beschaufelung sind in dem Gehäuse 20 der Gewindering 31 sowie auf der Welle 23 der Gewindering 33 eingeschraubt. 32 ist noch ein zwischen dem Gewindering und dem Gehäuse 21 bzw. letzten Leitschaufelträgerring angeordneter Dichtungsring. Zur Sicherung der die Leit- bzw. Laufschaufeln tragenden Ringe 28 und 29 gegenüber dem Gehäuse 20 bzw. der

ίο Welle 23 dienen Keile bzw. Paßfedern 34 und 35. Zwischen den einzelnen, die Lauf- bzw. Leitschaufeln tragenden Ringen 29 und 28 sowie auch zwischen den Labyrinthringen sind genau wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 Dichtungen 36, 37 bzw. 38 vorge- sehen. Auf der Abschlußseite des Topfgehäuses ist je ein Dichtungsring 39 bzw. 40 zwischen dem Ring 32 und dem Topfgehäuse 20 bzw. dem letzten Leitschaufelträgerring 28 vorhanden. Die Lösung nach Fig. 2 bietet den Vorteil, daß der lösbare Verschluß auf derjenigen Seite des Turbinengehäuses erfolgt, auf der der Druck bereits wesentlich herabgesetzt ist.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Überdrudv-Axial-TurbinemitTopfgehäusemit darin wärmebeweglich zentriertem vielstufigem Leitschaufelträger und mit die Laufschaufeln tragender, wärmebeweglich zentrierter Wellenbuchse, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitschaufelträger und die Wellenbuchse in wärmebeweglich zentrierte Ringe unterteilt sind, deren jeder je einen Schaufelkranz trägt, daß ferner die Leitschaufelkränze in an sich bekannter Weise in keiner Achsebene geteilt und sie und die Laufschaufelkränze, miteinander abwechselnd, ins Gehäuse bzw. auf die Welle aneinandergeschoben sind und daß in den Teilfugen zwischen den Ringen Dampfdichtungen, welche radiale Relativbewegungen der Ringe zulassen, angeordnet sind.

2. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise sowohl der umlaufende als auch der ruhende Teil der am Hochdruckende befindlichen Labyrinthstopfbüchse aus axial aneinandergespannten Ringen besteht, deren jeder eine Anzahl zueinander konzentrischer Dichtungslamellen trägt und deren umlaufende Ringe zentriisch wärmebeweglich sind, und daß die Labyrinthringe zusammen mit den Schaufelringen und durch einundieselben Mittel wie diese aneinandergespannt sind.

3, Turbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfweg zum ersten Leitschaufelkranz von Durchbrüchen durch den diesem ersten Leitschaufelring anliegenden Labyrinthring gebildet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 251 337;
schweizerische Patentschrift Nr. 112 678;
Buch »Konstruktionen aus dem Dampfturbinenbau« von Loschge, Verlag Springer, 1955, S. 15.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen