DE2218500A1

DE2218500A1 - Mehrschalige axialturbine fuer hohe dampfdruecke und -temperaturen

Info

Publication number: DE2218500A1
Application number: DE2218500A
Authority: DE
Inventors: Axel Remberg
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1972-04-17
Filing date: 1972-04-17
Publication date: 1973-10-31
Also published as: CH553915A; IT983740B; SE383015B; NL7304561A; JPS5514890B2; DE2218500B2; JPS4915803A; US3844675A; GB1391166A; DE2218500C3

Description

,1 4. APR. 197? KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT 4330 Mülheim-Ruhr

Wiesenstra&ß „35 - —

Unser Zeichen: PA 72/9349 Mes/Fl

Mehrschalige Axialturbine für hohe Dampfdrücke und -temperaturen

Die Erfindung betrifft eine mehrschalige Axialturbine für hohe Dampfdrücke und -temperaturen mit einem Topfgehäuse als Außenschale und einer in Achsebene geteilten Innenschale.

Herkömmliche Hochdruck-Teilturbinen (DT-OS 1 812 493) weisen im allgemeinen am abströmseitigen Ende eine achsnormale Teilfuge auf, durch die das einströmseitige Wellendichtungsgehäuse und der als Innengehäuse ausgebildete Leitsekaufelträger nach Aufsetzen auf die Welle eingeschoben werden« Bei einer derartigen Ausführung muß der auftretende Schub des XraeBgehäuses bzw. des Leitschaufelträgers und des einatrSmaeitigea Wellendichtungsgehäuses gesondert abgestützt werden, wobei der Schub beider Bauteile in entgegengesetzter Richtung wirkt« Dieser Schub, der durch die hohe Druckdifferenz zwischen den verschiedenen Dampfräumen im Topfgehäuse entsteht, erreicht dabei teilweise mehr als 6000 Mp. Um Kräfte dieser GrSBe aufnehmen zu können, benötigt man Abstützungen, die axial sehr groß bauen und in deren Bereich große Teilfugeusehraaben am Innengehäuse eingesetzt werden müssen. Außerdem führt die Radialflanschverschraubung des achanoroal geteilten 2?op£g®» hau sea ab einer bestimmten Leistung zu Sahwierig1s©itöia₉ Sa₉ während die Stutzenabmesaurjgeu mit der Leistung eteigas«, Sie Länge der Hochdruckteilturbine nicht in gleiche® laS© «Stehst und somit für den flansch kein ausreichender Plats banden ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe SiIgOTnOe₉ eise für eine derartige Topfturbine zu schaffen, bei der ©Ib er heblich geringerer Schub aus den DruckdifferesaeB in schiedenen Dampfräumen auftritt und die im Hinblick auf Fertigung und Montage erheblich einfacher zu handtiafoea ist.

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Die Erfindung besteht dabei darin, daß der Leitschaufelteil und daa einströmseitige Wellendichtungsgeta.ause zu einer in Achsrichtung ungeteilten Innenschale baulich zusammengefaßt sind. Dabei ist die Innenschale so ausgebildet, daß sie von der Einströmseite her in das ebenfalls einteilig ausgebildete und Einström- und Abströmteil umfassende Topfgehäuse einschiebbar ist. Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß nur noch eine Abstützung für die Innenschale notwendig ist und daß für das Topfgehäuse eine achsnormale Teilfuge mit Radialflansch entfallen kann.

Die .Innenschale ist dabei am abströmseitigen Ende axial beweglich an einer nach innen ragenden Schulter des Topfgehäuses abgestützt und am einströmseitigen Ende im Bereich des Wellendichtungsgehäuses über in entsprechende axiale Nuten des Topfgehäuses eingreifende Nasen der Innenschale an entsprechenden Schultern des Topfgehäuses axial und radial festgelegt. Dabei kann das abströmseitige Ende der Innenschale über einen zylindrischen, in jeweils eine umlaufende, koaxiale Nut in der Topfgehäuseschulter und der Innenschale eingeschobenen I-Ring druckdicht gehalten sein.

Am einströmseitigen Ende ist die Innenschale durch einen in das offene Ende des Topfgehäuses eingeschraubten und an den Nasen angreifenden Stützring axial und radial verspannt. Zusätzlich ist zur Abdichtung auf dieser Seite zwischen dem radialen, die Nasen tragenden Ansatz der Innenachale und einer weiterer achsnormalen Anlagefläche des Topfgehäuaes eine elastische U-Ringäichtung eingefügt.

Die Abmessungen der Abstützung eirsd durch die gewählte Kombination und Anordnung der Dichtringe relativ klein, da der Schub aua der Druckdifferenzen in den verschiedenen Dampfräumen jetzt etwa 2000 Mp nicht mehr überschreitet. Darüber hinaus kann durch die Zusammenfassung der Innenschale und durch die Anordnung des I-Ringes der axiale Pixpunkt der Innenschale so

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gelegt werden, daß die Wärmedehnungen von Läufer und Innen» schale die gleiche Richtung haben. Dadurch ist auch nur ein kleineres Axialspiel erforderlieh.

Das einströmseitige Ende des Topfgehäuses ist dabei lediglich mit einem dampfdicht aufgesetzten Dichtungsdeckel verschlossen.

Selbstverständlich ist es möglich, diese Innensehale sowohl als Innengehäuse mit druckdicht verbundenen Dasapfeinströniungen und Entlastungsbohrungen zum Ringranm zwischen Außen- und Innengehäuse als auch in Leitsehaufelträgerbauweise nit unreduziertem Eingangs-Dampfdruck in diesem Ringraun auszuführen .

Anhand einer schematischen Zeichnung aind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausfiihrungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Dabei ist in der Zeichnung ein Horisontalschnitt durch die Turbine in Höhe der axialen Teilfug© der Innenschale dargestellt.

Die Welle 1 der dargestellten Hochdruckteilturbine ist mit axial aufeinanderfolgenden Laufschaufelkränzen 2 versehen, zwischen denen ebenfalls axial aufeinanderfolgend die Leit» schaufelkränze 3 angeordnet sind. Diese Leitschaufelkranz® 3' sind dabei von der axial geteilten Innenschale 4 der Turbine gehalten. Dabei handelt es sich bei dem dargestelltem Aueftihrungsbeispiel über eine drosselgeregelte Maschine ₉ wobei der Dampf der Hochdruckbeechaufelung aus des Ringkanal 5 soströmt.

In dieser Innenschale 4 sind nunmehr erfindungsgemäS der eigentliche Leitschaufelträgerteil 6 mit dem Einströmkanal 5 und das einströmseitige Wellendichtungsgehäuse 26 zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt. Die Innenachale 4 und die als Topfgehäuse ausgebildete Außenschale 7 der Turbine sind dabei so ausgebildet, daß die Innenschale 4 von der Gehäuse-

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einströmseite in das Topfgehäuse eingeschoben werden kann. Dadurch ist es möglich, auch das Topfgehäuse 7 einteilig auszubilden, so daß eine achsnormale Teilfuge - wie so bisher im Abströmbereich der Turbine üblich war - entfallen kann. Aus diesem Grunde weist das einteilige Topfgehäuse 7 auch das Gehäuseabströmteil mit dem Abströmstutzen 8 und das Einst-röeteil mit den Frischdampfeinströmstutzen 9 als bauliche Einheit auf.

Die Innenschale 4 ist dabei wie folgt im Außengehäuse gelagert und gehalten: Auf der Einströmseite weist die Innenschale 4 in Höhe des einströmseitigen Wellendichtungsgehäuseteils 26 vier gleichmäßig am Umfang verteilte Nasen 35 auf, die in entsprechende axiale Nuten 36 des Topfgehäuses 7 eingreifen. Die achsnormalen Anlageflächen 37 dieser Nasen 35 stützten sich dabei an entsprechenden achsnormalen Schultern 38 des Topfgehäuses 7 ab. Die Innen3chale 4 ist dabei durch einen in das einströmaeitlg offene Ende 21 des Tofpgehäuses 7 eingeschraubten Stiitzring 22, der im wesentlichen an den außenliegenden Stirnflächen 39 der Nasen 35 anliegt, gegen das Topfgehäuse 7 verspannt und somit axial und radial gehalten und fixiert. Zusätzlich ist zwischen dem die Nasen 35 tragenden Ansatz 19 der Innenschale 4 und einer weiteren achsnormalen Anlagefläche 17 des Topfgehäuses eine elastische, ü-förmige Ringdichtung eingelegt. Am abströmseitigen Ende weist das Topfgehäuse 7 eine radial nach innen ragende Schulter 10 auf, die auf einem kleineren Durchmesser als die Schultern 38 auf der Einströmseite liegen. An der zur Einströmseite weisenden radialen Anlagefläche 11 der Schulter 10 ist eine umlaufende Ringnut eingelassen. Die Innenschale 4 weist dementsprechend an Außenumfang einen radialen Ansatz 13 auf, dessen achsnormale Aalageflache 14 ebenfalls mit einer umlaufenden Ringnut 15 versehen ist. In die beiden Ringnuten 12 und 15 ist nunmehr ein zylindrischer I-förmiger Dichtungsring 16 eingelegt, der eine axiale Ausdehnung der Innenschale in Richtung zum Abdampfstutzen ermöglicht und im wesentlichen die Abdichtung des Ringraumes 33

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gegenüber dem Abströmbereich übernimmt. Zusätzlich ist die Innen schale 4 ebenso wie auf der Einströmseite auch, auf der Abströmseite über Nasen 41 am radialen Ansatz 13» die in entsprechende axiale Nuten 42 an der Gehäuseschulter 10 eingreifen, gehalten.

Die Halterung auf der Einströmseite bildet somit den Fixpunkt für die axiale Dehnung der Innenschale 4. Da die Welle 1 auf der Einströmseite der Turbine ihren Fixpunkt an der Eindrehung 23, an der sich ein Tragdrucklager befindet, aufweist, dehnen sich also Innenschale 4 und Welle 1 in gleicher Richtung. Dadurch ist bei dieser Konstruktion auch nur ein geringeres Axialspiel zwischen beiden !eilen zu berücksichtigen, was den Bauaufwand erheblich verringert.

Die Innenachale 4 kann somit axial von der Einströeiseite in das Topfgehäuse 7 eingeschoben werden. Dureh die Sosammenfassung des Le it schau fei trägerteil s 6 und des eiaströsaaeitigea Wellendichtungsgehäuses 26 wird erreicht, daß nur aoeh eine Abstützung für die Innenschale 4 auf der Einströmseite erforderlich ist. Die Abmessungen dieser Abstützung könnea dabei durch die gewählte Kombination und Anordnung der beiden Dichtringe 16 und 20 klein bleiben, da der Schub aiss üen Druckdifferenzen in den verschiedenen Darapfräumen etwa 2000 Mp nicfet überschreitet.

Das einströmseitige offene Ende 21 des Topfgehäuses 7 wird lediglich durch einen dampfdicht aufgesetzten Didatun 24 verschlossen. Auf der Abströmseite der Turtiii® ist Wellendichtungsgehäuee 27 und der Dichtungadeokel 28 ψοβ a«Sea in entsprechende Ausnehmungen des Topf gehäuses 7 eingeschoben.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist davon aasgsgangen, daB die Frischdampfeinsätze - wie durch gestrichelt© Linien angedeutet, da die Einströmungen nicht in der Horizontalebene liegen - über herkömmliche dampfdichte Wiakelriugver-

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bindungen 30 und entsprechende Frischdampfeinsätze 31 direkt an die Einströmstutzen 32 der Innenschale herangeführt sind. Damit erfüllt die Innenschale die Funktion eines Innengehäuses, das zur Druckentlastung noch Entlaatungsbohrungen 34 in den Ringraum 33 zwischen Topfgehäuse 7 und Innengehäuse 4 aufweisen kann. Bei geringeren Drücken (bis 220 at) ist es aber auch möglich, die Innenschale nach Leitschaufelträgerbauart auszuführen, wobei dann eine dampfdichte Verbindung zwischen Dampfzuflihrungsstutzen und Innenschale entfällt und im Ringraum 33 Frischdampfdruck herrscht.

Durch den Einsatz eines derartigen , den Leitschaufelträgerbereich und das einströmseitige Wellendichtungsgehäuse umfassenden Innengehäuses mit klein dimensionierten Abstützungen und Dichtungen und durch den Wegfall des Radialflansches am Topfgehäuse wird erreicht, daß nur relativ geringe Wandstärken erforderlich sind, die an allen Stellen in etwa gleich gro8 gehalten werden können. Das wirkt sich günstig auf die Temperaturänderungsgeschwindigkeit und somit auf die Kosten der Hochdruckteilturbine aus. Ferner können durch die günstige Lage der Dichtringe 16 und 20 über den gesamten Bereich des Innengehäuses 4 die Teilfuge und die Teilfugenschrauben 40 klein gehalten werden.

1 Fig.

9 Ansprüche

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Claims

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- 7 Paten tan g τ rile he

( 1. kehrschalige Axialturbine für hohe Dampfdrücke rad -tempe- ^-'"raturen ait einem Topfgeh&use als Außenschale und einer in Achsebene geteilten Innenschale, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitschaufelträgerteil (6) und das ©inströsseitige Wellendichtungsgehäuae (26) zu einer in Aoherioli«- tung ungeteilten Innenschale (4) baulich ssusamraeBgefaßt sind.
2. Axialturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet? daß die Innenschale (4) von der EinstrSiaseite (21) har in das einteilig ausgebildete und Einström- und Abströmten (9₉8) umfassende Topfgehäuse (7) einschiebbar ist.
3. Axialturbine nach Anspruch 1 und 2_? dadurch gekennzeichnet, daß die Innen schale (4) a.m abströmseitigen Ende axial beweglich an einer nach innen ragenden Schalter (10) des Topfgehäuses (7) abgestützt und am einströraseitigen Eade im Bereich des Wellendichtungsgehäuseteils (26) über is entsprechende axiale Hüten (36) des Topfgehäuses (7) eingreifende Nasen (35) der Innenschale (4) as entsprechenden Schultern (38) des Topfgehäuses (7) axial unä radial festgelegt ist.
4. Axialturbine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet., daß das abströmseitige Ende der Innenschale (4) über einen zylindrischen, in jeweils eine umlaufende, koaxiale Hut (12, 15) in der Topfgehäuseschulter (10) und der Ιήπθώ-schale (4) eingeschobenen I-Ring (16) druckdicht gehalten ist.
5. Axialturbine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, üaS die Innenschale (4) durch einen in das einströmseitige Ende (21) des Topfgehäuses (7) eingeschraubt® , im Bereich der Nasen (35) angreifenden Stützring (22) axial und radial verspannt ist.

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6. Axialturbine nach Anspruch 3 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem radialen, die Nasen (35) tragenden Ansatz (19) der Innenschale (4) und einer weiteren, achsnormalen Anlagefläche (17) des Topfgehäuses (7) eine elastische U-Ringdichtung (20) eingefügt ist.
7. Axialturbine nach Anspruch 2 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß das einströmseitige Ende (21) des Topfgehäuses (7) mit einem dampfdicht aufgesetzten Dichtungsdeckel (24) verschlossen ist.
8. Axialturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschale (4) als Innengehäuse mit druckdicht verbundenen Dampfeinströmungen (30, 31) und Entlastungsbohrungen (34) zum Ringraum (33) zwischen Außen- und Innengehäuse (7, 4) ausgeführt ist.
9. Axialturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschale (4) in Leitschaufelträgerbauweise mit unreduziertem Eingangs-Dampfdruck im Ringraum (33) zwischen Außen- und Innenschale (7, 4) ausgeführt ist.

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