DE1426817B2 - Axial beaufschlagte Dampfturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine axial beaufschlagte Dampfturbine mit mehreren in einem Außengehäuse angeordneten Innengehäusen, wobei axial nebeneinanderliegend angeordnete Stufengruppen zur Entspannung des Frischdampfes und des Dampfes aus einem Zwischenüberhitzer vorgesehen sind, die den Frischdampf verarbeitende Stufengruppe durch Stopfbuchsen gegenüber den beiden anderen zur Entspannung des Dampfes aus dem Zwischenüberhitzer dienenden Stufengruppen abgedichtet, im mittleren Bereich des Außengehäuses angeordnet ist und die Expansionsrichtungen dieser beiden anderen Stufengruppen entgegengesetzt gerichtet sind und wobei die Zuleitungen des Frischdampfes und des Dampfes aus dem Zwischenüberhitzer über im Außengehäuse angeordnete Einströmungen erfolgt.

Eine derartige Dampfturbine ist aus der USA.-Patentschrift 2 920 867 bekannt.

Dampfturbinen dieser bekannten Bauart weisen den Vorteil sehr kurzer axialer Baulänge auf, da sie gegenüber Dampfturbinen mit mehreren für die Aufnahme der der Zwischenüberhitzung nachgeschalteten Entspannungsstufen vorgesehenen Gehäusen den Bauraum für die Zwischenlagerung des Läufers und für einen Teil der Stopfbuchsen einsparen. Diese bekannte Dampfturbine kann jedoch wegen des Fahlens einer zweiten Zwischenüberhitzung nicht den günstigsten erzielbaren thermischen Wirkungsgrad erreichen und weist zudem wegen des relativ großen axialen Abstandes zwischen den Einströmungen des Frischdampfes und des zwischenüberhitzten Dampfes eine ungleichmäßige Wärmebeaufschlagung des Gehäuses auf.

Es sind auch Dampfturbinen mit zweifacher Zwischenüberhitzung bekannt, bei denen die Entspannung des Frischdampfes und des zwischenüberhitzten Dampfes in mehreren Gehäusen erfolgt und wobei der aus dem Hochdruckteil herausgeführte Dampf über einen ersten Zwischenüberhitzer in eine erste Stufengruppe des Mitteldruckteils, nach der dort erfolgten Entspannung über einen zweiten Zwischenüberhitzer in eine zweite Stufengruppe des Mitteldruckteils und nach weiterer Entspannung von dort in den Niederdruckteil der Dampfturbine geführt wird.

Es liegt die Aufgabe vor, eine Dampfturbine zu entwickeln, die bei Gewährleistung eines guten thermischen Wirkungsgrades durch zweifache Zwischenüberhitzung eine extrem kurze Baulänge aufweist. Darüber hinaus soll das Gehäuse möglichst gleichmäßig wärmebeaufschlagt werden.

Diese Aufgabe wird bei Dampfturbinen der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den beiden dem Zwischenüberhitzer nachgeschalteten Stufengruppen ein weiterer Zwischenüberhitzer vorgesehen ist und daß die für die Zuleitung des Frischdampfes und des Dampfes aus den beiden Zwischenüberhitzern vorgesehenen Einströmungen im mittleren Bereich des Außengehäuses axial nebeneinanderliegend angeordnet sind.

Die Anordnung eines weiteren Zwischenüberhitzers allein ist dem Durchschnittsfachmann geläufig, deshalb wird nur für die Gesamtheit der im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale Schutz begehrt.

Der hierdurch erzielte technische Fortschritt besteht darin, daß durch die Anordnungen der Einströmungen für den Frischdampf und für den Dampf aus dem ersten sowie aus dem zweiten Zwischenüberhitzer im mittleren Bereich des Außengehäuses, in dem der Arbeitsdampf bis auf den Zustand der Einströmung in das Niederdruckteil entspannt wird, die Möglichkeit geschaffen ist, eine Dampfturbine mit zweifacher Zwischenüberhitzung ohne ausgeprägtes Mitteldruckgehäuse zu bauen. Durch diese Anordnungen gemäß der Erfindung ergibt sich neben erheblichen Gewichts- und Materialkosteneinsparungen auch eine wesentliche Verkürzung der Baulänge ίο der Dampfturbine. Die Verkürzung der Baulänge folgt dabei aus dem Wegfall der Lagerung für einen Mitteldruckteil sowie daraus, daß die die Hochdruckstufengruppe abdichtenden Stopfbuchsen mit geringerer Breite ausgelegt werden können. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Lösung durch eine günstigere Temperaturverteilung, als es bei den bisher bekannten Dampfturbinen möglich war, ausgezeichnet.

Ein besonderer Vorteil hinsichtlich gleichmäßiger ao Wärmebeaufschlagung des Außengehäuses wird ge-. maß einer weiteren Ausbildung der Erfindung_dadurch erreicht, daß im mittleren Bereich des Außen- „ gehäuses axial unmittelbar nebeneinanderliegende, ' ¹V über den ganzen Umfang des Außengehäuses verlaufende Ringkanäle zur Führung des Frischdampfes und des Dampfes aus dem ersten und zweiten Zwischenüberhitzer angeordnet sind.

Durch die axial nebeneinanderliegenden Ringkanäle ergibt sich eine sehr gedrungene Bauart des Außengehäuses, die es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung möglich macht, sowohl den mittleren Bereich des Außengehäuses als auch das den Leitschaufelträger für die Frischdampf verarbeitende Stufengruppe enthaltende Innengehäuse axial ungeteilt auszubilden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 a und 1 b je einen Längsschnitt durch eine Dampfturbine mit drei Einströmungen im Außengehäuse;

F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Dampfturbine mit drei Ringkanälen im Außengehäuse.

In F i g. 1 a stellt 1 ein axial geteiltes Außengehäuse (5 dar, in dessen mittlerem Bereich auf kürzestmöglichem Raum drei axial nebeneinanderliegende Einströmungen 2, 4 und 6 vorgesehen sind, die gleichmäßig über die Umfangsfläche im mittleren Bereich des Außengehäuses verteilt angeordnet sind. Dabei ist die mittlere Einströmung 2 für den Frischdampf, die Einströmung 4 für den Dampf aus dem ersten und die Einströmung 6 für den Dampf aus dem zweiten Zwischehüberhitzer vorgesehen. Zwischen den beiden äußeren Einströmungen 4 und 6 für den Dampf aus dem ersten und zweiten Zwischenüberhitzer befindet sich ein axial ungeteiltes Innengehäuse 8, das an seinen beiden äußeren Enden Stopfbuchsen 13 und 14 trägt, die die mit Frischdampf beaufschlagte Stufengruppe 10 gegenüber den beidseitig anschließenden Stufengruppen 9 und 11 für den Dampf aus dem ersten und zweiten Zwischenüberhitzer abdichten. Außerdem nimmt das Innengehäuse 8 den Leitschaufelträger der mit Frischdampf beaufschlagten mittleren Stufengruppe 10 und die ersten Leitschaufeln der mit Dampf aus dem ersten Zwischenüberhitzer beaufschlagten Stufengruppe 9 auf. 15 und 16 stellen die beiden Außenstopfbuchsen der Dampfturbine dar.

Claims (4)

1. 3 4

   Der in der Stufengruppe 10 entspannte Frisch- axial geteilte Außengehäuse 1 aus F i g. 1 a. Die Eindampf strömt über eine Durchführung durch das strömungen 4 b und 6 b für den Dampf aus dem Innengehäuse 8 über die Ausströmung 3 zum ersten ersten und zweiten Zwischenüberhitzer werden nicht Zwischenüberhitzer. Nach erfolgter Zwischenüber- , über das Innengehäuse 8 b, sondern unmittelbar in hitzung strömt der Dampf durch die Einströmung 4 5 die Stufengruppen 9 b und 11 b geführt, wodurch das in die Stufengruppe 9, in der er bis auf einen in der Mitte der Dampfturbine liegende axial un-Enthalpiewert, der dem Zustand vor dem zweiten geteilte Innengehäuse 8 b mit der Stufengruppe 10 b Zwischenüberhitzer entspricht, expandiert. Die Ab- kürzer als das entsprechende Innengehäuse 8 der in strömung des Dampfes erfolgt direkt über die Aus- F i g. 1 a dargestellten Dampfturbine gestaltet werden strömung 5 in den zweiten Zwischenüberhitzer. Nach io kann und die Montage des Innengehäuses 8 δ in dem erfolgter zweiter Zwischenüberhitzung strömt der Außengehäuse 1 c ermöglicht ist. Durch diese Aus-Dampf durch die Einströmung 6 in die Stufengruppe führung wird zudem eine allseitig gleichmäßige Tem-11, in der der Dampf so weit entspannt wird, daß er peraturbeaufschlagung des Innengehäuses 8 b erreicht, aus der Ausströmung 7 herausgeführt in einen (nicht Die drei in der Mitte der Dampfturbine angeordneten dargestellten) mehrstufigen Niederdruckteil direkt ein- 15 Einströmungen 2 b, Ab und 6 b, von denen die mittströmen kann. lere gleichfalls wie in dem vorhergehenden Ausfüh-

   Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird der rungsbeispiel für den Frischdampf vorgesehen ist, be-

   Mitteldruckteil eines üblichen dreigehäusigen Dampf- finden sich in dem mittleren Außengehäuseteil 1 c,

   Turbinensatzes mit zweifacher Zwischenüberhitzung der als axial ungeteilter Außengehäuseteil ausgeführt

   vermieden. Die für die Anordnung der Einströmun- 20 ist und gegenüber den beiden anschließenden äußeren

   gen 4 und 6 erforderliche axiale Baulänge im mittle- Außengehäuseteilen 1 b allein aus einem hochwerti-

   ren Bereich des Außengehäuses 1 ist durch die für gen Material zu bestehen braucht. ~~

   die Stopfbuchsen 13 und 14 vorzusehende Baulänge In F i g. 2 ist eine Dampfturbine dargestellt, in der

   gegeben, weshalb für diese Einströmungen kein zu- gleichfalls drei nebeneinanderliegende Einströmungen

   sätzlicher Raum in axialer Richtung benötigt wird. 25 18,19 und 20 in einem mittleren Außengehäuseteil

   Die Einströmungen des Frischdampfes und des 21 angeordnet sind, der als axial ungeteilter Außenzwischenüberhitzten Dampfes sind in bekannter Weise gehäuseteil ausgeführt ist. Als Unterschied gegenüber als Durchführungen mit Kolbenringdichtung gebildet. den Einströmungen, wie sie in den F i g. 1 a und 1 b Der Frischdampf strömt direkt über das in der Mitte dargestellt sind, sind im mittleren Außengehäuseteil der Dampfturbine liegende Innengehäuse 8, das ins- 30 21 drei axial unmittelbar nebeneinanderliegende, über besondere bei hohem Frischdampfdruck ungeteilt ist, den gesamten Umfang des Außengehäuses verin die Stufengruppe 10 ein, so daß das Innengehäuse 8 laufende Ringkanäle angeordnet. Über den Ringkanal allseitig von innen erwärmt wird. Der Dampf vom 18 strömt Frischdampf entsprechend wie bei den vorersten Zwischenüberhitzer strömt über das in der hergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen in Mitte der Dampfturbine liegende Innengehäuse 8 in 35 die in der Mitte angeordnete Stufengruppe 22. Der die Stufengruppe 9. Die Einströmung des Dampfes einfach zwischenüberhitzte Dampf wird in den Ringaus dem zweiten Zwischenüberhitzer führt über ein kanal 19 eingeführt, um nach der Expansion in der Innengehäuse 17, das die Leitschaufeln der Stufen- Stufengruppe 23 in einen zweiten Zwischenüberhitzer gruppe 11 aufnimmt. Durch diese Anordnung der geleitet zu werden. Als nunmehr zweifach zwischen-Einströmungen 2, 4 und 6 wird erreicht, daß das axial 40 überhitzter Dampf strömt er in den Ringkanal 20, geteilte Außengehäuse 1 nicht den hohen Dampf- um von dort in die Stufengruppe 24 geleitet zu wertemperaturen und Dampfdrücken ausgesetzt ist, da den, deren Expansionsrichtung derjenigen der Stufennur der Dampf der Entnahmen zwischen Außen- und gruppe 22 gleichgerichtet und der Stufengruppe 23 Innengehäuse ansteht, dessen Druck und Temperatur entgegengerichtet ist. Das axial ungeteilte Innenso gewählt ist, daß nur eine geringe Beanspruchung 45 gehäuse 25 ist als Trennwand zwischen den Einströdes axial geteilten Außengehäuses 1 gegeben ist. In- mungen ausgebildet und dient zur Aufnahme der folgedessen braucht nur das Innengehäuse 8 aus Träger für die Leitschaufeln der Stufengruppe 22 und hochwertigem, wärmebeständigem Material her- für zwei Stopfbuchsen 26 und 27, die die Stufengestellt zu werden. gruppe 22 nach beiden Richtungen abdichten. Die

   Die in F i g. 1 a dargestellte Lösung von drei neben- 50 Anordnung mehrerer Ringkanäle 18,19 und 20 in einanderliegenden Einströmungen 2, 4 und 6 und den der Mitte der Dampfturbine zu einem in geschlosseim Inneren der Dampfturbine angeordneten Innen- ner Baueinheit ausgeführten mittleren Außengehäusegehäusen 8 und 17 in einem axial geteilten Außen- teil 21 hat den Vorteil, daß die gesamte Einströmgehäuse 1 wird zweckmäßigerweise nur bis zu einem partie von Dampfströmen gleicher Temperatur achsmaximalen Frischdampfdruck angewandt. Da mit 55 symmetrisch erwärmt wird, da Frisch-und Zwischensteigendem Frischdampfdruck die Drücke in den Ent- überhitzungsdampftemperaturen gleich groß gewählt nahmen ebenfalls steigen, wird oberhalb einer be- sind. Ferner wird eine bessere Werkstoffausnutzung stimmten Druckgrenze der Entnahmedruck, insbeson- als bei bekannten Dampfturbinen erreicht, da nur der dere der ersten Entnahme, so groß, daß das axial ge- mittlere Außengehäuseteil 21 mit den Ringkanälen teilte Außengehäuse 1 nicht mehr wirtschaftlich aus- 60 aus hochwertigem Material zu sein braucht. Außergeführt werden kann. dem besteht ein weiterer Vorteil darin, daß die Zu-In einem solchen Fall wird, wie in F i g. 1 b dar- sammenfassung mehrerer Ringkanäle zu einem gußgestellt, ein Außengehäuse vorgesehen, das sich aus technisch einfach herstellbaren Körper erreicht wird, einem mittleren axial ungeteilten Außengehäuseteil r> ·· u
   1 c mit der Ausströmung 3 b und zwei· seitlich jeweils 65 Patentansprüche:
   an Umfangsteilfugen angesetzten axial geteilten 1. Axial beaufschlagte Dampfturbine mit Außengehäuseteilen 1 b zusammensetzt, das einen mehreren in einem Außengehäuse angeordneten höheren Innendruck aufzunehmen vermag als das Innengehäusen, wobei axial nebeneinanderliegend

   angeordnete Stufengruppen zur Entspannung des Frischdampfes und des Dampfes aus einem Zwischenüberhitzer vorgesehen sind, die den Frischdampf verarbeitende Stufengruppe, durch Stopfbuchsen gegenüber den beiden anderen zur Entspannung des Dampfes aus dem Zwischenüberhitzer dienenden Stufengruppen abgedichtet, im mittleren Bereich des Außengehäuses angeordnet ist und die Expansionsrichtungen dieser beiden anderen Stufengruppen entgegengesetzt gerichtet sind und wobei die Zuleitung des Frischdampfes und des Dampfes aus dem Zwischenüberhitzer über im Außengehäuse angeordnete Einströmungen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden dem Zwischenüberhitzer nachgeschalteten Stufengruppen ein weiterer Zwischenüberhitzer vorgesehen ist und daß die für die Zuleitung des Frischdampfes und des Dampfes aus den beiden Zwischenüberhitzem vorgesehenen Einströmungen (2, 4,6; 2 b, 4 b, 6b; 18', 19,20) im mittleren Bereich des Außengehäuses (1,21) axial nebeneinanderliegend angeordnet sind.
2. 2. Dampfturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im mittleren Bereich des Außengehäuses (21) axial unmittelbar nebeneinanderliegende, über den ganzen Umfang des Außengehäuses verlaufende Ringkanäle (18,19, 20) zur Führung des Frischdampfes und des Dampfes aus dem ersten und dem zweiten Zwischenüberhitzer angeordnet sind (F i g. 2).
3. 3. Dampfturbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse in Radialebenen geteilt ausgebildet ist und der mittlere Bereich des Außengehäuses, mit den nebeneinanderliegenden Ringkanälen (18,19,20), als axial ungeteilter Außengehäuseteil (21) mit Umfangsteilfugen zur Aufnahme der zu beiden Seiten anschließenden, axial geteilten Außengehäuseteile ausgebildet ist (F i g. 2).
4. 4. Dampfturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das den Leitschaufelträger für die Frischdampf verarbeitende Stufengruppe (10,10 b, 22) enthaltende Innengehäuse (8, Sb, 25) axial ungeteilt ausgebildet ist. „·■

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen