DE19615011A1 - Bauteil für einen Abgasstutzen einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Dampfturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil für einen Abgasstutzen ei­ ner Strömungsmaschine und ein in dem Abgasstutzen angeordne­ tes Lager der Strömungsmaschine.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Abgasstut­ zen zur Verbindung einer Dampfturbine, die Dampf, welcher als Strömungsmittel dient, bis zur Kondensation entspannt, mit einem Kondensator. Insbesondere wird Bezug genommen auf einen Abgasstutzen, der den der Dampfturbine entströmenden Dampf im wesentlichen geradlinig zu dem Kondensator führt. Eine Anord­ nung mit einer Dampfturbine, einem Abgasstutzen und einem Kondensator, die derartig gestaltet ist, wird insbesondere ausgeführt für eine Dampfturbine mit einer mechanischen Lei­ stung bis zu etwa 300 MW, wie sie in einem Kombikraftwerk zum Einsatz kommt. Unter einem Kombikraftwerk wird ein Kraftwerk verstanden, in dem mechanische Leistung sowohl von einer Gas­ turbine als auch von einer Dampfturbine erzeugt wird, wobei Abgase der Gasturbine zur Bereitstellung von Dampf für die Dampfturbine herangezogen werden. Im Rahmen einer Ausfüh­ rungsform, die derzeit besonderes Interesse am Markt findet, ist das Abgas der Gasturbine die alleinige Wärmequelle zur Bereitstellung des Dampfes.

Eine Abgasstutzen der eingangs erwähnten Art wird gemäß ge­ läufiger Praxis vorzugsweise als Schweißkonstruktion ausge­ führt, d. h. aus entsprechend geformten Stahlblechen zusammen­ geschweißt. Ein Gestell für ein im Inneren des Abgasstutzens eventuell erforderliches Lager der Dampfturbine wird über eingeschweißte Stützen mit dem eigentlichen Abgasstutzen ver­ bunden. Notwendige Zuleitungen und Ableitungen zum Betrieb des Lagers, insbesondere Zuleitungen für Schmieröl, Drucköl, Sperrdampf und Luft sowie Ableitungen für Öl, Öldunst und Wrasendampf nebst eventuell notwendigen Kabeln für elektri­ sche und elektronische Bauelemente zur Überwachung und even­ tuellen Steuerung des Lagers müssen in separaten Rohrkanälen von außerhalb des Abgasstutzens durch den Abgasstutzen hin­ durch zum Lager geführt werden. Hierfür sind aufwendige Kon­ struktionen erforderlich, da zwischen dem Innenraum des Ab­ gasstutzens, durch den der kondensierende Dampfströmen muß, und dem Lager eine vollständige Dichtigkeit erforderlich ist, um einen Übertritt von Öl oder Luft aus dem Lager in den kon­ densierenden Dampf zu verhindern. Öl oder Luft würde nämlich den in der Dampfturbine ablaufenden thermodynamischen Prozeß erheblich beeinträchtigen. Die bisher aus diesen Erwägungen resultierenden, aufwendigen Konstruktionen haben einen weite­ ren Nachteil unabhängig davon, ob die Anordnungen von Tragar­ men, Stützen und Rohrleitungen nach Art eines Fachwerks oder jeweils radial gerichtet in den Abgasstutzen eingebaut sind. In jedem Fall behindern diese Einbauten die Strömung des Dampfes in durchaus beträchtlichem Umfang und führen dazu, daß der Gegendruck am Auslaß der Dampfturbine, der unter an­ derem die von der Dampfturbine abgegebene Leistung bestimmt, erhöht wird. Dies bedeutet eine Beeinträchtigung ihrer Lei­ stung und ihres Wirkungsgrades.

Abgasstutzen in geschweißter und/oder geschraubter oder anderweitig aus Einzelteilen zusammengebauter Form gehen hervor aus der CH 570 549 A5, der CH 685 448 A5 und dem US-Patent 2,414,814.

Andere Nachteile der bisherigen Ausführungen für Abgasstutzen sind begründet in dem hohen Aufwand, der zur Fertigung solcher Abgasstutzen erforderlich ist.

Auf der Grundlage der vorstehenden Erwägungen liegt der Er­ findung daher die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil für einen Ab­ gasstutzen einer Strömungsmaschine und ein in dem Abgasstut­ zen angeordnetes Lager der Strömungsmaschine anzugeben, wel­ ches mit möglichst geringem Aufwand gefertigt werden kann, welches nach Möglichkeit nur billige Materialien erfordert und welches hinsichtlich der zur Versorgung des Lagers not­ wendigen Zu- und Ableitungen den verfügbaren Raum so gut wie möglich ausnutzt, um die Strömung des Strömungsmittels so we­ nig wie möglich zu beeinträchtigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe angegeben wird ein Bauteil für ei­ nen Abgasstutzen einer Strömungsmaschine und ein in dem Ab­ gasstutzen angeordnetes Lager der Strömungsmaschine, welches einstückig gegossen ist und ein Stutzenteil und/oder ein Lagerteil zur Aufnahme des Lagers sowie eine Traganordnung mit zumindest einem Tragarm, die das Lagerteil bzw. das Stutzenteil abstützt und eine Rohrleitung umgibt, welche durch das Stutzenteil bzw. das Lagerteil sowie einen Tragarm hindurchführt, aufweist.

Das erfindungsgemäße Bauteil ist demnach als ein einziges Stück gefertigt, es beinhaltet einen Teil des Abgasstutzens und/oder ein Teil eines Gestells für das Lager, nämlich das Lagerteil, und zumindest einen Tragarm, der das Lagerteil (und später das gesamte Lager) gegen das Stutzenteil bzw. den ganzen Abgasstutzen abstützen kann. In den Tragarm eingeformt ist eine Rohrleitung, die durch den Tragarm hindurchführt und somit geeignet ist als Zuleitung oder Ableitung für ein Fluid, welches während des Betriebs dem Lager zugeführt oder von dem Lager abgeführt werden muß. Je nach Anforderung können durchaus mehrere Rohrleitungen durch einen einzigen Tragarm hindurchgeführt sein.

Vorzugsweise hat die Tragarmanordnung in dem Bauteil zumin­ dest zwei Tragarme, was die Stabilität des Bauteils und des mit diesem Bauteil zu bildenden Abgasstutzens verbessert.

Zur Ausführung der Rohrleitung in einem Tragarm gibt es meh­ rere Möglichkeiten. Die Rohrleitung kann insbesondere eine einfache Rohrleitung aus einem einzelnen Rohr sein, welches in den Tragarm eingegossen ist. Eine solche einfache Rohrlei­ tung ist bevorzugt zum Transport eines Fluides, das eine Tem­ peratur hat, welche mit der Temperatur des den Tragarm um­ strömenden Strömungsmittels ungefähr übereinstimmt, so daß nicht mit wesentlichen Spannungen aufgrund allzusehr ver­ schiedener Temperaturen gerechnet werden muß.

Falls eine einfache Rohrleitung nicht ausreicht, kann auch eine isolierende Rohrleitung aus einem in den Tragarm einge­ gossenen Außenrohr und einem in dem Außenrohr verlegten und gegen dieses isolierten Innenrohr vorgesehen werden. Eine solche isolierende Rohrleitung ist besonders geeignet zum Transport eines Fluides, dessen Temperatur von der Temperatur des Bauteils und des dieses umströmenden Strömungsmittels we­ sentlich abweicht.

Eine wichtige Anwendung in diesem Sinne ist die Benutzung ei­ ner isolierenden Rohrleitung zur Zuleitung von Sperrdampf zu der Wellendichtung vor dem Lager in einem Abgasstutzen einer Dampfturbine. Der Sperrdampf wird einer zugeordneten Rohrlei­ tung zugeführt, die die Verbindung zur Wellendichtung im Ab­ gasstutzen herstellt. Auf dieselbe Art wird auch die soge­ nannte Wrasendampfabsaugung durch eine isolierende Rohrlei­ tung durch einen Tragarm geführt und mit einer Rohrverbindung an die Wellendichtung angeschlossen. Generell ist die Tempe­ ratur des Sperrdampfes oder Wrasendampfes hoch, um eine unerwünschte Kondensation zu vermeiden. Aus diesem Grunde ist es sinnvoll, die zur Zuleitung des Sperrdampfs oder Wrasen­ dampfs benutzte Rohrleitung thermisch zu isolieren. Dies erfolgt vorzugsweise mittels einer isolierenden Rohrleitung. Der Sperrdampf oder Wrasendampf wird durch das Innenrohr geführt, und ein Raum zwischen dem Innenrohr und dem Außen­ rohr kann evakuiert oder anderweitig thermisch isoliert werden. Verbindet der Abgasstutzen eine Dampfturbine mit ei­ nem Kondensator, so herrscht in ihm während des regulären Be­ triebs ein sehr niedriger Druck; für die gewünschte Isolie­ rung kann es daher ausreichend sein, den Spalt zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr lediglich mit dem Innenraum des Abgasstutzens zu verbinden. Um einen Spalt zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr in einer isolierenden Rohrleitung zu gewährleisten, steht eine Vielzahl von Abstandshaltern zur Verfügung. Abstandhalter können separate Bauteile sein, bei­ spielsweise Sterne, die auf das Innenrohr aufgeschoben wer­ den, bevor dieses in das Außenrohr geschoben wird; es ist auch denkbar, das Innenrohr mit außenseitigen Rippen und/oder das Außenrohr mit innenseitigen Rippen zu versehen, die das Außenrohr und das Innenrohr voneinander beabstandet halten. Die Verwendung keramischer Abstandshalter ist ebenfalls mög­ lich; gegebenenfalls kann der Spalt auch mit einem isolieren­ den Material ausgefüllt werden.

Weiterhin bevorzugt ist es, daß das Bauteil ein Stutzenteil und ein daran angeschlossenes Gehäuseteil für ein Gehäuse der Strömungsmaschine aufweist. Hierdurch kann die Konstruktion und der Aufbau der Strömungsmaschine und ihres Abgasstutzens wesentlich vereinfacht werden.

Das Bauteil kann auch, gegebenenfalls zusätzlich zu einem Stutzenteil wie beschrieben, ein Lagerteil für das Lager der Strömungsmaschine aufweisen. Solcherart wäre auch die Gestal­ tung des Lagers in das die Erfindung darstellende Konzept eingebunden, woraus sich zusätzliche Vorteile ergeben.

Für das Bauteil jedweder Ausgestaltung wird als Werkstoff ein Gußeisenwerkstoff bevorzugt, wobei besonderer Vorzug dem sogenannten "Sphäroguß" zukommt. Sphäroguß ist ein Gußeisen­ werkstoff, der sich in festem Zustand auszeichnet durch etwa kugelförmige Graphitausscheidungen in einer metallischen Matrix. Er unterscheidet sich damit von gewöhnlichem Gußei­ sen, welches flockenförmige Ausscheidungen von Graphit auf­ weist. Sphäroguß ist ein einschlägig bekanntes Material, das sich auszeichnet sowohl durch gute Gießbarkeit als auch durch gute Spanbarkeit. Ein Bauteil aus Sphäroguß kann mit geringem Aufwand spanend bearbeitet werden, um an Kontaktflächen, an die andere Komponenten angeschlossen werden müssen, eine vorgegebene Maßhaltigkeit zu erreichen, wie sie im Rahmen eines herkömmlichen Gießprozesses nicht gewährleistet werden kann.

Die Rohrleitung wird vorzugsweise aus einem Stahl herge­ stellt, was insbesondere in Verbindung mit der Auswahl von Sphäroguß als Werkstoff für das übrige Bauteil von Bedeutung ist. Der Begriff "Stahl" ist an dieser Stelle entsprechend seiner allgemeinsten Bedeutung auszulegen; demnach ist Stahl ein Eisenwerkstoff, der sich gegenüber einem Gußeisenwerk­ stoff durch einen deutlich geringeren Gehalt an Kohlenstoff, damit verbunden eine deutlich höhere Duktilität, und einen wesentlich höheren Schmelzpunkt auszeichnet. Im allgemeinen schmilzt ein Stahl erst bei einer um etwa 200°C höheren Tem­ peratur als ein Gußeisenwerkstoff. Dies bedeutet, daß ein Stahlrohr nicht schmilzt, wenn es in ein Bauteil eingegossen, d. h. in die zum Gießen des Bauteils vorgesehene Form einge­ baut und mit dem flüssigen Gußeisenwerkstoff umgossen, wird. Eine eventuell beeinträchtigte Formstabilität aufgrund der immerhin recht hohen Temperatur, der das Rohr ausgesetzt wird, kann begegnet werden dadurch, daß das Rohr mit Sand oder einem anderen geeigneten Füllstoff, insbesondere einem später ausschmelzbaren Füllstoff, gefüllt wird. In diesem Zu­ sammenhang kommt es nicht an auf die Frage, ob der verwendete Gußeisenwerkstoff und der verwendete Stahl bestimmte zule­ gierte Elemente enthalten; hierüber kann in Ansehung der Zweckbestimmung des Gußeisenwerkstoffs und des Stahls nach einschlägigem fachmännischem Ermessen entschieden werden.

Außerdem bevorzugt hat das Stutzenteil eine plane Seite, an der es mit einem Stutzenteil eines anderen Bauteils zur Her­ stellung des Abgasstutzens zusammenzufügen ist, wobei die plane Seite in einer Ebene liegt, welche eine Rotationsachse der Strömungsmaschine enthält. Insbesondere ist das Bauteil also eine Halbschale für den Abgasstutzen, welcher entspre­ chend mit zwei an entsprechenden planen Seiten aufeinander zu legenden Bauteilen zu bilden ist.

Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Satz mit zumindest zwei Bauteilen, die den obengenannten Anforderungen entspre­ chen und deren jedes ein Stutzenteil aufweist, wobei die Stutzenteile einen Abgasstutzen bilden.

Demnach wird erfindungsgemäß angegeben ein Satz mit zumindest zwei Bauteilen für einen Abgasstutzen einer Strömungsmaschine und ein in dem Abgasstutzen angeordnetes Lager der Strömungs­ maschine, wobei jedes Bauteil jeweils einstückig gegossen ist und ein Stutzenteil sowie eine Tragarmanordnung und eine Rohrleitung aufweist, welche durch ein Stutzenteil und einen Tragarm hindurchführt, und wobei die Stutzenteile einen um eine Rotationsachse der Strömungsmaschine geschlossenen Abgasstutzen bilden.

Alle Ausführungen bezüglich der Vorteile, die anhand eines einzelnen Bauteils zu erzielen sind, und alle Hinweise, die sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen eines einzelnen Bau­ teils beziehen, gelten sinngemäß auch für den erfindungsgemä­ ßen Satz mit zumindest zwei Bauteilen.

Vorzugsweise umfaßt der Satz ein unteres Bauteil mit zwei be­ züglich einer vertikal ausgerichteten Vertikalachse symme­ trisch zueinander angeordneten und vertikal geneigten Tragar­ men, und ein vertikal über dem unteren Bauteil angeordnetes oberes Bauteil mit einem vertikal ausgerichteten Tragarm. Weiterhin kann das untere Bauteil einen dritten vertikal ver­ laufenden Tragarm aufweisen. Eine solche Anordnung mit drei oder vier Tragarmen gewährleistet eine besonders gute Abstüt­ zung des Lagers lateral und vertikal zur Rotationsachse der Strömungsmaschine.

Der dritte Tragarm trägt zur Abstützung des Lagers bei und ist besonders geeignet für eine eingegossene Rohrleitung, die eine einfache Rohrleitung sein kann und durch die Schmieröl aus dem Lager abgeführt oder zugeführt werden kann. Im Zusam­ menhang mit einer Strömungsmaschine wird üblicherweise ein Gleitlager verwendet, das zu seinem Betrieb einer Zufuhr von Öl in erheblicher Menge bedarf. Dieses Öl tritt entlang der gelagerten Welle aus dem Lager aus und muß zügig und ohne Staubildung abgeführt werden; es besteht ansonsten die Ge­ fahr, daß es zu einem Druckaufbau im Lagergehäuse kommt und die Funktion beeinträchtigt wird. Eine solche zügige Abfuhr des Öls wird unterstützt, wenn sie durch eine vertikale Rohr­ leitung und unter Ausnutzung der Schwerkraft erfolgt.

Mit besonderem Vorzug hat das untere Bauteil ein unteres Stutzenteil und ein unteres Lagerteil sowie das obere Bauteil ein oberes Stutzenteil, und es ist ein mittleres Bauteil vorgesehen mit einem oberen Lagerteil, wobei das untere Lagerteil mit dem oberen Lagerteil verbunden ist und wobei das mittlere Bauteil an einer Trennstelle in einem Tragarm mit dem oberen Bauteil verbunden ist.

Da im Rahmen dieser Ausführungsform der Erfindung ein Gestell für das Lager nur mit dem unteren und dem mittleren Bauteil gebildet wird, kann das obere Bauteil aus dem Satz entfernt - also der Abgasstutzen geöffnet - werden, ohne dabei das Gestell für das Lager öffnen zu müssen. Das Lager ist somit leicht zugänglich, ohne daß es dafür demontiert werden müßte, und eine einfache Möglichkeit zur Funktionskontrolle und Revision ist erschlossen.

Der erfindungsgemäße Satz mit zumindest zwei Bauteilen bildet besonders bevorzugt einen Abgasstutzen für eine Dampfturbine, wie vorstehend bereits mehrfach angedeutet. Ein solcher Ab­ gasstutzen zeichnet sich aus durch eine besonders gute Aus­ nutzung des zur Verfügung stehenden Raums, und er erfordert keine separaten Einbauten, um das Lager in dem Abgasstutzen mit den notwendigen Betriebsstoffen zu versorgen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Dampfturbine nebst zugehörigem Abgasstutzen;

Fig. 2 den Abgasstutzen unter Einbeziehung eines Teils des Gehäuses der Dampfturbine allein, ebenfalls im Längsschnitt;

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen der aus Fig. 2 er­ sichtlichen Tragarme, wie angedeutet durch die Li­ nie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Abgasstutzen gemäß Fig. 3;

Fig. 5 einen Querschnitt, wie angedeutet durch die Linien V-V, durch einen der geneigten Tragarme in Fig. 4;

Fig. 6 einen Querschnitt durch einen etwas veränderten Abgasstutzen mit drei Bauteilen;

Fig. 7 und

Fig. 8 Ansichten eines mittleren Bauteils des Abgas­ stutzens nach Fig. 6.

Da die Fig. 1 bis 5 bzw. 6 bis 8 der Zeichnung verschie­ dene Schnitte oder Teilansichten von Ausführungsbeispielen darstellen, erscheinen in den Figuren übereinstimmende Bezugszeichen. Aus diesem Grunde sind die nachfolgenden Ausführungen stets auf alle zusammengehörigen Figuren gemeinsam bezogen; besonders hingewiesen wird anhand jeder Figur auf diejenigen Merkmale, die anhand dieser Figur besonders deutlich erkennbar sind.

Fig. 1 zeigt eine Strömungsmaschine 1, nämlich eine Dampf­ turbine, mit einem zugehörigen Abgasstutzen 2, durch den Dampf, welcher in der Dampfturbine 1 entspannt wurde, einem Kondensator zugeführt wird. In dem Abgasstutzen 2 angeordnet ist ein Lager 3 für einen Läufer 4 der Dampfturbine 1, wel­ cher um eine Rotationsachse 5 drehbar ist und sich während des laufenden Betriebs um diese Rotationsachse 5 dreht. Der Abgasstutzen 2 hat ein unteres Bauteil 6 und ein oberes Bauteil 7. Jedes Bauteil 6 oder 7 hat ein Stutzenteil 8 bzw. 9, welches mit dem Stutzenteil 8, 9 des jeweils anderen Bauteils 6, 7 den eigentlichen Abgasstutzen 2 bildet. Außer­ dem hat jedes Bauteil 6 oder 7 ein zugehöriges Lagerteil 10 bzw. 11, wobei beide Lagerteile 10, 11 ein Gestell für das eigentliche Lager 3 bilden. Gewisse fachnotorisch bekannte Einzelheiten des Lagers 3 und der dem Lager 3 zugehörigen Dichtungsanordnung sind aus Fig. 1 erkennbar, sie werden der Übersicht halber an dieser Stelle nicht eingehend erörtert. Jedes Bauteil 6, 7 weist einen vertikalen Tragarm 12 auf, welcher das jeweilige Stutzenteil 8 oder 9 mit dem jeweiligen Lagerteil 10 bzw. 11 verbindet. Die Bauteile 6, 7 sind ein­ stückig ausgeführt, nämlich jeweils aus Sphäroguß gegossen. Der vertikale Tragarm 12 des oberen Bauteils 7 weist eine einfache Rohrleitung 13 auf, bestehend aus einem in den Trag­ arm 12 eingegossenen einzelnen Rohr 13. Das obere Lagerteil 11 ist mit dem Tragarm 12 aus einem Stück gegossen. Das darin befindliche einfache Rohr 13 dient der Zuführung von Luft in einen Zwischenraum 14 zwischen der Wellendichtung 15 und den Lagerteilen 10 und 11. Der vertikale Tragarm 12 des unteren Bauteils 6 weist zwei einfache Rohrleitungen 16 und 17 auf. Jede einfache Rohrleitung 16, 17 besteht wiederum aus einem einzelnen, in den Tragarm 12 eingegossenen Rohr 16, 17. An jedes Stutzenteil 8, 9 angeformt ist ein Gehäuseteil 18, welches einen Teil der Dampfturbine 1 umschließt und einen Anschluß für das übrige Gehäuse 19 der Dampfturbine 1 bildet.

Fig. 2 zeigt die Bauteile 6 und 7 ohne den Vorderteil der Dampfturbine und deren weitere Komponenten. Deutlich erkenn­ bar sind die Stutzenteile 8 und 9, die vertikalen Tragarme 12 und die Lagerteile 10 und 11. Im vorliegenden Ausführungsbei­ spiel bilden ein Stutzenteil 8 oder 9 und ein Gehäuseteil 18 jeweils eine Einheit, an der es keinen scharfen Übergang von dem Stutzenteil 8, 9 zum Gehäuseteil 15 gibt; dieser Übergang wird im wesentlichen durch das Gehäuse 19 der an- oder einzubauenden Dampfturbine 1 bestimmt. Zur Verdeutlichung, daß der aus Fig. 2 erkennbare Längsschnitt ein Schnitt in einer vertikalen Ebene ist, ist eine Vertikalachse 20, die die Richtung der Vertikalen in der Fig. 2 definiert, einge­ zeichnet.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den vertikalen Tragarm 12 des unteren Bauteils 6, wie angedeutet durch die Linie III-III in Fig. 2. Deutlich erkennbar sind die in den Tragarm 12 eingegossenen Rohre 16 und 17, die eine unterschiedliche Querschnittsfläche haben und insbesondere der Ölab- bzw. Zu­ fuhr dienen.

Fig. 4 zeigt einen insbesondere entlang der Vertikalachse 20 geführten Querschnitt durch den Abgasstutzen gemäß Fig. 2. Wiederum deutlich erkennbar sind das untere Bauteil 6 und das obere Bauteil 7 mit ihren Stutzenteilen 8 bzw. 9, ihren Lagerteilen 10 bzw. 11 und ihren vertikalen Tragarmen 12. In bezüglich der Vertikalachse 20 geneigten Tragarmen 21 sind jeweils eine einfache Rohrleitung 22 geführt, die bis in das untere Lagerteil 10 hineinreicht, sowie eine isolierende Rohrleitung 23, 24, die in eine zur Wellendichtung 15 führen­ de Rohrleitung 25 mündet. Die isolierenden Rohrleitungen 23, 24 dienen der Führung von Sperr- und/oder Wrasendampf. Das untere Bauteil 6 hat zwei bezüglich der Vertikalachse 20 symmetrisch angeordnete geneigte Tragarme 21. Aneinanderge­ fügt sind die Stutzenteile 8, 9 der Bauteile 6 und 7 an planen Seiten 26, welche (dies ist insbesondere aus Fig. 1 erkennbar) eine Ebene definieren, in der die Rotationsachse 5 der Dampfturbine 1 liegt (dies erschließt sich aus Fig. 1). Die Stutzenteile 8 und 9 sind somit Halbschalen des Abgas­ stutzens 2. Aneinandergefügt sind die Bauteile 6 und 7 vor­ zugsweise mittels Schrauben, um zur Inspektion der Dampftur­ bine 1 oder dergleichen voneinander gelöst werden zu können.

Eine isolierende Rohrleitung 23, 24 ist ausgeführt mit einem in den geneigten Tragarm 21 eingegossenen Außenrohr 23 und einem in dem Außenrohr 23 isolierend verlegten Innenrohr 24. Mittel, um das Innenrohr 24 von dem Außenrohr 23 beabstandet zu halten, sind der Übersicht halber nicht dargestellt; Einzelheiten sind aus Fig. 5 erkennbar. Alle Rohre 13, 16, 17, 22, 23, 24 bestehen aus Stahl. Sie werden eingegossen, indem sie vor dem Guß des Bauteils 6 oder 7 in die zugehörige Gußform eingebaut und bei dem Guß von dem geschmolzenen Guß­ eisenwerkstoff eingehüllt werden. Da der Schmelzpunkt eines Stahls üblicherweise deutlich über dem Schmelzpunkt eines Gußeisenwerkstoffs liegt, schmelzen die Rohre 13, 16, 17, 22, 23, 24 bei dieser Prozedur nicht. Um zu verhindern, daß sie sich verbiegen oder anderweitig verformen, werden sie vor dem Guß mit einem geeigneten Füllstoff, insbesondere Sand, ge­ füllt. Zum Gießen der Bauteile 6, 7 stehen alle bekannten Form- und Gießverfahren zur Verfügung. Am kostengünstigsten, und daher vorzugsweise, wird im Sandgußverfahren gegossen, d. h. die Gußform wird mit Sand geformt und der Gußeisenwerk­ stoff in die so gebildete Gußform abgegossen.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch einen der geneigten Tragarme 21, wie sie aus Fig. 4 erkennbar sind. Die Schnitt­ ebene ist in Fig. 4 angedeutet durch die Linien V-V. Jeder geneigte Tragarm 21 weist eine eingegossene einfache Rohrlei­ tung 22 und eine eingegossene isolierende Rohrleitung 23, 24 auf. Auch Abstandshalter 27 zur Beabstandung des Innenrohrs 24 vom Außenrohr 23 sind aus Fig. 5 erkennbar.

Alle isolierenden Rohrleitungen 23, 24 sind hervorragend geeignet zur Zufuhr heißer Fluide zur Wellendichtung 15 oder zur Abfuhr heißer Fluide von der Wellendichtung 15. Solche heißen Fluide sind z. B. Dampf, der dem Lager zu Abdichtungs­ zwecken zugeführt wird, und Wrasendampf, also Dampf, welcher aus dem Lager herausleckt, gegebenenfalls mit Luft und/oder Öldunst verunreinigt ist und abgeführt werden muß. Im Betrieb erreichen der Abgasstutzen 2 und seine Bauteile 6 und 7 Temperaturen um 50°C, insbesondere zwischen 40°C und 60°C. Heißer Dampf, der zu dem Lager 3 hin oder von dem Lager 3 wegfließt, hat hingegen eine Temperatur um etwa 200°C, insbesondere zwischen 150°C und 250°C. Dadurch, daß solcher Dampf in einem Innenrohr 24 einer isolierenden Rohrleitung 23, 24 geführt wird, bleibt die Temperatur des entsprechenden Tragarms 21 in der Nähe der Temperatur der anderen Komponen­ ten des Abgasstutzens 2 und erwärmt sich insbesondere allen­ falls um 10°C. Das Auftreten mechanischer Spannungen wird dadurch zuverlässig verhindert.

Durch die Rohrleitung 13 im oberen vertikalen Tragarm 12 wird vorzugsweise Luft in den Zwischenraum 14 zwischen Wellendich­ tung 15 und Lager 3 geführt. Durch das Vorsehen einer ent­ sprechenden Anzahl von Rohrleitungen 13, 22, 23, 24 sind zu­ sätzliche Rohre im Inneren des Abgasstutzens 2 nicht mehr er­ forderlich. Dann sind sämtliche Rohre 13, 22, 23, 24, die das Lager 3 mit Einrichtungen außerhalb der eigentlichen Dampf­ turbine 1 verbinden, vollständig eingegossen und somit um­ hüllt von dem Material der Bauteile 6 und 7. Es gibt keine freiliegenden Verbindungsstellen wie Flansche oder Muffen. Leckagen aus einem Rohr 13, 22, 23, 24 mit Öl oder Öldunst sind somit vollständig ausgeschlossen. Eventuelle Leckagen aus den Verbindungsstellen der isolierenden Rohre 23, 24 zu den Rohrleitungen 25 der Wellendichtungen 15 sind unproblema­ tisch, da nur Dampf oder Wrasen austreten kann. Durch die gerundete Ausführung der Tragarme 12 und 21 ist auch der Strömungswiderstand, den der Abgasstutzen 2 einem durchströ­ menden Strömungsmittel entgegensetzt, gering; eine Beein­ trächtigung des Betriebs der Dampfturbine 1 ist somit keines­ falls anzunehmen.

Fig. 6 zeigt ähnlich der Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Abgasstutzen, der sich gegenüber dem aus Fig. 5 er­ kennbaren Abgasstutzen dadurch auszeichnet, daß er nicht aus zwei, sondern aus drei Bauteilen 6, 7 und 29 besteht. Zu dem gegenüber Fig. 5 unveränderten unteren Bauteil 5 und einem oberen Bauteil 7, welches lediglich das obere Stutzenteil 9 sowie einen Teil des entsprechenden vertikalen Tragarms 12 trägt, tritt ein mittleres Bauteil 29, welches das obere Lagerteil 11 und den größten Teil des vertikalen Tragarms 12 zwischen dem oberen Lagerteil 11 und dem oberen Stutzenteil 9 aufweist. An einer Trennstelle 28 in dem erwähnten Tragarm 12 stoßen das obere Bauteil 7 und das mittlere Bauteil 29 anein­ ander. Im Grunde kann immer noch gesagt werden, daß das obere Bauteil 7 einen Tragarm 12 umfasse; auf alle Fälle hat es einen Ansatz dieses Tragarms 12. Einzelheiten der Zuordnung des Tragarmes 12 zu dem oberen Bauteil 7 und dem mittleren Bauteil 29 sind nach den Erfordernissen des jeweiligen Einzelfalls festzulegen. In jedem Fall hat die Anordnung gemäß Fig. 6 den Vorzug, daß bei einer Demontage nicht notwendigerweise das obere Lagerteil 11 mit entfernt werden muß; das Lager 3 der Dampfturbine 1 kann unverändert bestehen bleiben und ist nach Entfernung des oberen Bauteils 7 einer einfachen Kontrolle oder Revision zugänglich. Auch kann das Gestell für das Lager 3 wesentlich einfacher zusammengesetzt werden, ohne daß gleichzeitig mit dem oberen Lagerteil 11 das obere Stutzenteil 9 manipuliert werden müßte.

Die Fig. 7 und 8 zeigen zueinander orthogonale Längs­ schnitte durch das mittlere Bauteil 29. Erkennbar sind das obere Lagerteil 11, der teilweise vorhandene vertikale Trag­ arm 12 mit eingegossener einfacher Rohrleitung 13 sowie (in Fig. 7) Halteeinrichtungen 30 und 31, die zur Manipulation des mittleren Bauteils 29 oder für Befestigungen nützlich sein können.

Die Erfindung betrifft ein Bauteil für einen Abgasstutzen einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Dampfturbine, welches allfällig notwendige Rohrleitungen als integrale Bestandteile beinhaltet und einstückig gießbar ist. Der Herstellungsaufwand für ein solches Bauteil ist gegenüber der herkömmlichen Schweißtechnik deutlich reduziert; auch kann durch entsprechende Anordnung der vorzusehenden Rohrleitungen in bedeutendem Umfang Platz gespart werden. Dies kann von Bedeutung sein für den Betrieb der Strömungsmaschine, da freiwerdender Platz für das von der Strömungsmaschine abströ­ mende Strömungsmittel zur Verfügung steht, wodurch sich ein über dem Abgasstutzen anstehender Druckverlust bei der Durch­ strömung mit dem Strömungsmittel verringert. Hieraus ergibt sich unmittelbar ein thermodynamischer Vorteil. Die Erfindung betrifft auch einen Satz aus mehreren solcher Bauteile, wobei der Abgasstutzen vollständig aus diesen Bauteilen gebildet ist. Für einen solchen Abgasstutzen erschließen sich die erwähnten Vorteile in besonderer Weise.

Claims (14)

1. Bauteil (6, 7, 29) für einen Abgasstutzen (2) einer Strö­ mungsmaschine (1) und ein in dem Abgasstutzen (2) angeordne­ tes Lager (3) der Strömungsmaschine (1), welches einstückig gegossen ist und ein Stutzenteil (8, 9) und/oder ein Lager­ teil (10, 11) zur Aufnahme des Lagers (3) sowie eine Tragar­ manordnung (12, 21) mit zumindest einem Tragarm (12, 21), die das Lagerteil (10, 11) bzw. das Stutzenteil (8, 9) abstützt und eine Rohrleitung (13, 16, 17, 22, 23, 24) umgibt, welche durch das Stutzenteil (8, 9) bzw. das Lagerteil (10, 11) sowie einen Tragarm (12, 21) hindurchführt, aufweist.

2. Bauteil (6, 7, 29) nach Anspruch 1, bei dem die Tragarman­ ordnung (12, 21) zumindest zwei Tragarme (12, 21) aufweist.

3. Bauteil (6, 7, 29) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Tragarmanordnung (12, 21) einen Tragarm (12, 21) aufweist, in den eine einfache Rohrleitung (13, 16, 17) aus einem einzel­ nen Rohr (13, 16, 17) eingegossen ist.

4. Bauteil (6, 7, 29) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, bei dem die Tragarmanordnung (12, 21) einen Tragarm (12, 21) mit einer isolierenden Rohrleitung (23, 24) aus einem in den Tragarm (12, 21) eingegossenen Außenrohr (23) und einem in dem Außenrohr (23) verlegten und gegen dieses isolierten Innenrohr (24) aufweist.

5. Bauteil (6, 7, 29) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, welches ein Stutzenteil (8, 9) und ein daran angeschlos­ senes Gehäuseteil (18) zum Anschluß an ein Gehäuse (19) der Strömungsmaschine (1) aufweist.

6. Bauteil (6, 7, 29) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, welches ein Lagerteil (10, 11) aufweist.

7. Bauteil (6, 7, 29) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, welches aus einem Gußeisenwerkstoff, vorzugsweise Sphäroguß, besteht.

8. Bauteil (6, 7, 29) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, bei dem die Rohrleitung (13, 16, 17, 22, 23, 24) aus einem Stahl gefertigt ist.

9. Bauteil (6, 7, 29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Stutzenteil (8, 9), das eine plane Seite (26) hat, an welcher es mit einem Stutzenteil (8) eines anderen Bau­ teils (6, 7) zusammenzufügen ist, wobei die plane Seite (26) eine Ebene definiert, die eine Rotationsachse (5) der Strö­ mungsmaschine (1) enthält.

10. Satz mit zumindest zwei Bauteilen (6, 7, 29) nach An­ spruch 1, welche miteinander verbunden sind und deren jedes ein Stutzenteil (8, 9) aufweist, wobei die Stutzenteile (8, 9) einen um eine Rotationsachse (5) der Strömungsmaschine (1) geschlossenen Abgasstutzen (2) bilden.

11. Satz nach Anspruch 10, bei dem die Bauteile (6, 7, 29) ein unteres Bauteil (6) mit zwei bezüglich einer vertikal ausgerichteten Vertikalachse (20) symmetrisch zueinander angeordneten und vertikal geneigten Tragarmen (21) sowie ein vertikal über dem unteren Bauteil (6) angeordnetes oberen Bauteil (7) mit einem vertikal ausgerichteten Tragarm (12) umfassen.

12. Satz nach Anspruch 11, bei dem das untere Bauteil (6) zu­ sätzlich einen vertikal ausgerichteten Tragarm (12) aufweist.

13. Satz nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das untere Bauteil (6) ein unteres Stutzenteil (8) und ein unteres Lagerteil (10) sowie das obere Bauteil (7) ein oberes Stutzenteil (9) aufweist, und welcher Satz ein mittleres Bauteil (29) mit einem oberen Lagerteil (11) umfaßt, wobei das untere Lager­ teil (10) mit dem oberen Lagerteil (11) verbunden ist und wobei das mittlere Bauteil (29) an einer Trennstelle (28) in einem Tragarm (12, 21) mit dem oberen Bauteil (7) verbunden ist.

14. Satz nach einem der Ansprüche 10 bis 13, welcher einen Abgasstutzen (2) für eine Dampfturbine (1) bildet.