DE19846224A1 - Dampfturbine mit einem Abdampfgehäuse - Google Patents
Dampfturbine mit einem AbdampfgehäuseInfo
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Abstract
Bei einer Dampfturbine (1) mit einem Abdampfgehäuse (2) soll das Abdampfgehäuse (2) mit besonders einfachen Mitteln unter Wahrung günstiger Strömungseigenschaften des Abdampfes an verschiedene Kombinationen von einem dem Abdampfgehäuse (2) vorgeschalteten Eintrittsgehäuse (26) und einem Kondensator anpaßbar sein. Dazu umfaßt erfindungsgemäß der Außenmantel (34) des Abdampfgehäuses (2) einen ersten, zylindermantelförmigen Mantelteil (36), der über einen Versteifungsring (38) mit einem zweiten, kegelmantelförmigen Mantelteil (40) verbunden ist, wobei zur Führung des Abdampfstromes innerhalb des Außenmantels (34) am Versteifungsring (38) ein kegelmantelförmiges Führungselement (44) angeordnet ist.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfturbine mit einem
Abdampfgehäuse
Eine Dampfturbine wird üblicherweise in einer Kraftwerksan
lage zum Antrieb eines Generators oder in einer Industriean
lage zum Antrieb einer Arbeitsmaschine eingesetzt. Dazu wird
der Dampfturbine als Strömungsmedium dienender Dampf zuge
führt, der sich in der Dampfturbine arbeitsleistend ent
spannt. Nach seiner Entspannung gelangt der Dampf üblicher
weise über ein Abdampfgehäuse der Dampfturbine in einen die
ser nachgeschalteten Kondensator und kondensiert dort. Das
Abdampfgehäuse kann dabei axial oder auch radial durchströmt
sein. Das Kondensat wird sodann als Speisewasser einem Dampf
erzeuger zugeführt und gelangt nach seiner Verdampfung erneut
in die Dampfturbine, so daß ein geschlossener Wasser-Dampf-
Kreislauf entsteht.
Das Turbinengehäuse einer Dampfturbine ist üblicherweise aus
mehreren Gehäuseabschnitten zusammengesetzt, die in ihrer
konstruktiven Dimensionierung an vorgegebene Randparameter
wie beispielsweise die gewünschte Leistungsgröße angepaßt
sind. Insbesondere im Hinblick auf die fortschreitende Stan
dardisierung und Modularisierung im Kraftwerksbau können die
Gehäuseabschnitte dabei auch für eine geeignete Kombination
mit anderen Standardbauteilen dimensioniert sein.
Bei einer Dampfturbine mit axialer Abströmung durchströmt der
Abdampf das Abdampfgehäuse in im wesentlichen zur Hauptachse
des Turbinenläufers paralleler Richtung. Ein derartiges Kon
zept kann beispielsweise besonders im Einsatz in sogenannten
Gas- und Dampfturbinenanlagen vorteilhaft und wünschenswert
sein. Bei einer Dampfturbine mit axialer Abströmung ist der
Turbinenläufer üblicherweise in einem innerhalb des Abdampf
gehäuses angeordneten, von einer Innennabe umgebenen Endlager
gelagert. Die Innennabe bildet dabei gemeinsam mit dem Außen
mantel des Abdampfgehäuses einen Strömungsraum für den Ab
dampf mit kreisringförmigem Querschnitt, der üblicherweise
nahezu über die gesamte Länge des Abdampfgehäuses als Kreis
ringdiffusor ausgebildet ist.
Das Abdampfgehäuse ist üblicherweise über einen umlaufenden
Radialflansch an dem ihm vorangehenden, auch als Eintrittsge
häuse bezeichneten Gehäuseabschnitt angeordnet. Hinsichtlich
seines Dampfeinströmbereiches ist der durch das Abdampfge
häuse gebildete Kreisringdiffusor somit durch die Abmessungen
des Eintrittsgehäuses weitgehend festgelegt. Diese können je
doch je nach vorgegebener Leistungsgröße der Dampfturbine und
somit nach ausgewähltem Standardmodul für das Eintrittsge
häuse vergleichsweise stark variieren. Andererseits ist der
Kreisringdiffusor dampfausgangsseitig in seiner Dimensionie
rung durch den Anschlußdurchmesser des nachgeschalteten Kon
densators festgelegt, der wiederum aus Standardisierungsgrün
den in der Regel unabhängig von der Leistungsgröße der Dampf
turbine einheitlich gewählt ist.
Die Anpassung des Abdampfgehäuses und des dabei gebildeten
Kreisringdiffusors an eine letztendlich durch die Leistungs
größe der Dampfturbine vorgegebene Kombination eines Stan
dardmoduls für das Eintrittsgehäuse mit einem Standardmodul
für den Kondensator kann somit vergleichsweise aufwendig
sein, zumal aufgrund der Funktionalität als Diffusor der Aus
gestaltung des Strömungsweges besondere Aufmerksamkeit zu
widmen ist. Eine derartig aufwendige Anpassung kann die durch
die Modularisierung und/oder Standardisierung der Komponenten
erzielbaren Vorteile weitgehend kompensieren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dampf
turbine mit einem Abdampfgehäuse anzugeben, bei der das Ab
dampfgehäuse mit besonders einfachen Mitteln unter Wahrung
günstiger Strömungseigenschaften des Abdampfes an verschie
dene Kombinationen von Eintrittsgehäuse und Kondensator an
paßbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem der Außen
mantel des Abdampfgehäuses einen ersten, zylindermantelförmi
gen Mantelteil umfaßt, der über einen Versteifungsring mit
einem zweiten, kegelmantelförmigen Mantelteil verbunden ist,
wobei zur Führung des Abdampfstromes innerhalb des Außenman
tels am Versteifungsring ein kegelmantelförmiges Führungsele
ment angeordnet ist.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß für eine
besonders einfache Anpassung des Abdampfgehäuses an eine be
liebige Kombination von Eintrittsgehäuse und Kondensator eine
weitgehende Verwendung von Standardbauteilen unter Gewährlei
stung einer hohen Flexibilität bei der Ausgestaltung des
Strömungskanals vorgesehen sein sollte. Als Standardbauteile
sind dabei insbesondere der zylindermantelförmige erste und
der kegelmantelförmige zweite Mantelteil vorgesehen. Der er
ste Mantelteil ist dabei für einen Anschluß an den Radial
flansch des Eintrittsgehäuses vorgesehen, der unabhängig von
der Leistungsgröße der Dampfturbine in Standardabmessungen
ausgeführt sein kann. Der zweite Mantelteil hingegen ist für
den Anschluß an den Kondensator vorgesehen und entsprechend
dessen üblicherweise standardisierter Dimensionierung eben
falls in Standardabmessungen ausgeführt. Die kegelmantelför
mige Ausbildung des zweiten Mantelteils begünstigt dabei des
sen Einsatz im Diffusorbereich.
Die leistungsgrößenabhängige Anpassung erfolgt dann in ver
gleichsweise einfacher Art und Weise durch das kegelmantel
förmige Führungselement, das innerhalb des ersten Mantelteils
angeordnet ist und den Einströmquerschnitt für den Dampf auf
den gewählten Auslaßquerschnitt des vorgeschalteten Ein
trittsgehäuses begrenzt.
Zweckmäßigerweise erstreckt sich das Führungselement ein
gangsseitig bis über die in Strömungsrichtung des Abdampfes
gesehen letzte Laufschaufelreihe. Auf diese Weise ist ein
strömungstechnisch besonders günstiger Übergang vom Ein
trittsgehäuse in den Abströmbereich erreichbar, so daß die
Diffusorfunktion auf besonders zuverlässige Weise sicherge
stellt.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist der Turbinenläu
fer der Dampfturbine in einem innerhalb des Abdampfgehäuses
angeordneten, von einer Innennabe umgebenen Endlager gela
gert, wobei die Innennabe ein erstes, im wesentlichen kegel
mantelförmiges Nabenteil und ein zweites, im wesentlichen zy
lindermantelförmiges Nabenteil umfaßt. Das Führungselement
gemeinsam mit dem zweiten Mantelteil im Außenbereich und die
Lnnennabe im Innenbereich bilden dabei einen Diffusor mit
kreisringförmigem Querschnitt, der insbesondere durch eine
geeignete Dimensionierung des ersten, kegelmantelförmigen Na
benteils auf einfache Weise für ein besonders günstiges Strö
mungsverhalten ausgelegt sein kann.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson
dere darin, daß durch den ersten und den zweiten Mantelteil
des Außenmantels auf besonders einfache Weise über Standard
bauteile ein Anschluß des Abdampfgehäuses sowohl an das vor
geschaltete Eintrittsgehäuse als auch an den nachgeschalteten
Kondensator ermöglicht ist, wobei durch das Führungselement
eine Anpassung an das je nach geforderter Leistungsgröße spe
zifisch gewählte Eintrittsgehäuse gewährleistet ist. Durch
das Führungselement ist zudem eine strömungstechnisch gün
stige Ausformung des Strömungsbereichs erreicht, wobei insbe
sondere in Kombination mit dem kegelmantelförmigen Nabenteil
der Innennabe auch bei variierender Strömungsgeometrie des
Eintrittsgehäuses ein zuverlässig wirkender Kreisringdiffusor
gebildet werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur schematisch
eine Dampfturbine im Längsschnitt.
Die Dampfturbine 1 gemäß der Figur umfaßt ein Abdampfgehäuse
2, durch das in der Dampfturbine 1 entspannter Dampf in axia
ler Abströmrichtung einem in der Figur nicht näher darge
stellten, der Dampfturbine 1 nachgeschalteten Kondensator zu
führbar ist. Die Dampfturbine 1 ist im Ausführungsbeispiel
zum Einsatz als Industrieturbine vorgesehen und für eine me
chanische Leistung von etwa 6 bis 8 MW ausgelegt. Alternativ
kann die Dampfturbine 1 aber auch zum Einsatz als Kraftwerk
sturbine mit vergleichsweise höherer mechanischer Leistung
vorgesehen sein.
Innerhalb des Abdampfgehäuses 2 ist ein als Radiallager aus
gebildetes Endlager 4 für den Turbinenläufer 6 der Dampftur
bine 1 angeordnet. Der Turbinenläufer 6 ist zudem in einer
Anzahl weiterer, als Radial- und/oder Axiallager ausgebilde
ter Lager 8 um seine Mittelachse 10 drehbar gelagert. Das in
einer Innennabe 12 angeordnete Endlager 4 umfaßt Lagerteile
14, 16, die gemeinsam ein Lagergehäuse für das eigentliche
Lager 18 des Endlagers 4 bilden. Weitere Einzelheiten bezüg
lich der Ausgestaltung des Endlagers 4 sowie der zugehörigen
Dichtungsanordnung sind ebenfalls aus der Figur erkennbar;
sie werden der Übersicht halber an dieser Stelle jedoch nicht
erörtert.
Am Turbinenläufer 6 ist eine An zahl von zu Schaufelgruppen
zusammengefaßten Laufschaufeln 20 angeordnet, die gemeinsam
mit ortsfest angeordneten Leitschaufeln 22 eine Umsetzung ki
netischer Energie des die Dampfturbine 1 durchströmenden
Dampfes in Rotationsenergie des Turbinenläufers 6 bewirken.
Der Turbinenläufer 6 ist in einem vorderen Bereich 24 von ei
nem Eintrittsgehäuse 26 umgeben, an dem zum Einlaß von Dampf
in die Dampfturbine 1 ein Dampfsammelraum 28 angeordnet ist.
Über den Dampfsammelraum 28 gelangt unter Hochdruck stehender
Dampf in das Innere des Eintrittsgehäuses und somit in den
Bereich der Laufschaufeln 20 und der Leitschaufeln 22, wo er
sich arbeitsleistend entspannt. In einem in Strömungsrichtung
des Dampfes gesehen hinteren Bereich 30 hingegen ist der Tur
binenläufer 6 vom Abdampfgehäuse 2 umgeben, das über einen
umlaufenden Radialflansch 32 direkt mit dem Eintrittsgehäuse
26 verbunden ist.
Für eine besonders einfache und kostengünstige Bauweise ist
die Dampfturbine 1 unter Verwendung einer großen Anzahl stan
dardisierter Komponenten hergestellt. Dabei ist sowohl der
Radialflansch 32 als auch ein nicht näher dargestellter An
schlußflansch des nachgeschalteten Kondensators unter Verwen
dung von Standardmaßen dimensioniert. Zum Anschluß an diese
Komponenten weist das Abdampfgehäuse 2 einen Außenmantel 34
auf, der einen ersten, zylindermantelförmigen Mantelteil 36
umfaßt. Der Mantelteil 36 ist dabei hinsichtlich seiner Di
mensionierung, insbesondere hinsichtlich seines Durchmessers,
an den Radialflansch 32 angepaßt und unmittelbar an diesen
angeschlossen.
Der Mantelteil 36 ist dampfausgangsseitig über einen umlau
fenden Versteifungsring 38 mit einem zweiten, kegelmantelför
migen Mantelteil 40 verbunden, der seinerseits dampfausgangs
seitig über einen umlaufenden Radialflansch 42 unmittelbar an
den Anschlußflansch des Kondensators angeschlossen ist. Der
Radialflansch 42 ist dabei hinsichtlich seiner Dimensionie
rung ebenfalls standardisiert und an die Standardmaße des An
schlußflansches des Kondensators angepaßt.
Die Dampfturbine 1 ist in modularer Bauweise ausgeführt und
durch die Wahl eines geeigneten Moduls für das Eintrittsge
häuse 26 an eine vorgegebene Leistungsgröße angepaßt. Die An
passung an die Leistungsgröße erfolgt dabei unter Beibehal
tung der standardisierten Maße für den Radialflansch 32 durch
geeignete Wahl der Innengeometrie beispielsweise des Ein
trittsgehäuses 26. Zur leistungsgrößenspezifischen Anpassung
des Abdampfgehäuses 2 an das Eintrittsgehäuse 26 ist inner
halb des Außenmantels 34 am Versteifungsring 38 ein kegelman
telförmiges Führungselement 44 zur Führung des Abdampfstromes
angeordnet.
Das Führungselement 44 erstreckt sich eingangsseitig bis über
die in Strömungsrichtung des Abdampfes gesehen letzte Reihe
46 der Laufschaufeln 20 und bildet dabei eine radiale Abdich
tung der Laufschaufeln 20 der letzten Reihe 46 zum Außenman
tel 34. Durch geeignete Wahl des Öffnungswinkels des das Füh
rungselement 44 beschreibenden Kegels ist dabei auch bei fest
vorgegebenem und somit standardisierten Durchmesser des Ver
steifungsrings 38 eine besonders einfache Anpassung des Strö
mungsraums im Abdampfgehäuse an die spezifische Innengeome
trie des Eintrittsgehäuses 26 möglich.
Zur Ausbildung eines für die Abströmung des Dampfes besonders
günstigen kreisringförmigen Diffusors umfaßt die das Endlager
4 umschließende Innennabe ein erstes, im wesentlichen kegel
mantelförmiges Nabenteil 48. Zudem ist zur Bildung der In
nennabe 12 ein zweites, im wesentlichen zylindermantelförmi
ges Nabenteil 50 vorgesehen. Der Kreisringdiffusor des axia
len Abströmgehäuses 2 ist damit außen aus dem Führungselement 44
und dem anschließenden zweiten Mantelteil 40 und innen aus
dem ersten, kegelmantelförmigen Nabenteil 48 und anschließend
aus dem zweiten, zylindermantelförmigen Nabenteil 50 gebil
det.
Das Endlager 4 ist mitsamt der Innennabe 12 durch einen in
einem unteren Bereich durch das Abdampfgehäuse 2 geführten,
auf einen nicht näher dargestellten Fundamentblock gestützten
Träger 52 gehaltert.
Claims (3)
1. Dampfturbine (1) mit einem Abdampfgehäuse (2), dessen
Außenmantel (34) einen ersten, zylindermantelförmigen Mantel
teil (36) umfaßt, der über einen Versteifungsring (38) mit
einem zweiten, kegelmantelförmigen Mantelteil (40) verbunden
ist, wobei zur Führung des Abdampfstromes innerhalb des Au
ßenmantels (34) am Versteifungsring (38) ein kegelmantelför
miges Führungselement (44) angeordnet ist.
2. Dampfturbine (1) nach Anspruch 1, deren Führungselement
(44) sich eingangsseitig bis über die in Strömungsrichtung
des Abdampfes gesehen letzte Laufschaufelreihe erstreckt.
3. Dampfturbine (1) nach Anspruch 1 oder 2, deren Turbinen
läufer (6) in einem innerhalb des Abdampfgehäuses (2) ange
ordneten, von einer Innennabe (12) umgebenen Endlager (4)
gelagert ist, wobei die Innennabe (12) ein erstes, im wesent
lichen kegelmantelförmiges Nabenteil (48) und ein zweites, im
wesentlichen zylindermantelförmiges Nabenteil (50) umfaßt.
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Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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8165 | Publication of following application cancelled |