DE2261128A1

DE2261128A1 - Gehaeuse einer stroemungsmaschine

Info

Publication number: DE2261128A1
Application number: DE2261128A
Authority: DE
Inventors: Herbert Hausmann; Pierre Meylan
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1972-11-28
Filing date: 1972-12-14
Publication date: 1974-05-30
Also published as: GB1419807A; JPS49135006A; US3843281A; FR2208501A5; SE383650B; CH552129A

Description

160/72 ES/ms

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.,Baden (Schweiz)

Gehäuse einer Strömungsmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse einer Strömungsmaschine der doppeischaligen Bauweise, insbesondere einer Dampfturbine, deren Aussengehäuse mit einem Rahmen versehen ist, der das Eigengewicht des Aussengehäuses trägt und an dem das Innengehäuse abgestützt ist, wobei der Rahmen über Gleitteller in horizontaler Ebene frei dehnbar am Fundament angeordnet ist, und der Rahmen aus einem Oberrahmen und einem Unterrahmen gebildet ist, an denen jeweils ein.Dampfmantel bzw. Abdampfstutzen befestigt ist»

Es sind geschweisste Niederdruckgehäuse von Dampfturbinen ' bekannt, die aus einem Grundrahmen mit dampfdicht verbündenem, selbsttragendem Dampfmantel und Abdampfstutzen be-

409822/0264

stehen, wobei das Gehäuse am Grundrahmen in einer horizontalen Axialebene der Turbine geteilt ist, und der Rahmenunterteil direkt am Maschinenfundament aufliegt und am Grundrahmen Wellendurchführungen angeordnet sind, die die Fixpunkte des Gehäuses bilden. Darüber hinaus ist es bekannt, den Grundrahmen solcher Gehäuse in mehreren Einzelteilen zerlegt auszuführen, die erst an der Baustelle aneinandergefügt werden.

Bei dieser Bauart müssen an den Hüllwänden, wie Dampfmantel oder Abdampfstutzen, Verstrebungen in Form von Längs-, Quer-, Eck- und/oder Diagonalankern vorgesehen werden, um die durch die aussere Atmosphäre und das innere Vakuum beanspruchten Hüllwände zu stützen. Daraus ergibt sich eine Verschlechterung der StrömungsVerhältnisse im Inneren des Gehäuses.

Aus konstruktiven, aber auch funktionstechnischen Gründen können darüber hinaus die Anker nicht immer dort angeordnet werden, wo sie die effektivste Wirkung erzielen können, da auf die Teilungsebenen des Grundrahmens, die Helle und das Innengehäuse Rücksicht genommen werden muss. Dabei kann es sich ergeben, dass die Reaktionskräfte zu einen statisch unbestimmten System führen.

409822/0264

Darüber hinaus werden durch die festigkeitsmässig notwendigen Verstrebungen Schubkräfte an Stellen des Gehäuses übertragen, die möglichst kräftefrei bleiben sollen, weil dadurch sonst andere Elemente des Gehäuses in ihrer Funktionstüchtigkeit beeinträchtigt werden. Als Beispiel sind hier die Stopfbüchsen der Wellendurchführungen zu nennen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher darin zu erblicken, ein Niederdruckgehäusö mit verbesserten Strömungsverhältnissen im Abdampfraum zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch verwirklicht, dass am Grundrahmen des Niederdruckgehäuses Tragösen mit Augen vorgesehen sind, an denen einachsig, gelenkig gelagerte, in einer Horizontalebene ausgerichtete Laschen angebracht, und diese Laschen über weitere Gelenke mit einem Freiheitsgrad an suit dem Fundament starr verbundenen Säulen in Zugösen angreifen, wobei die Laschen paarweise annähernd'in Parallelebenen zueinander angeordnet sind.

Daraus ergibt sich der Vorteil, dass neben dem einfachen und eleganten Aufbau des Gehäuses die Wärmebeweglichkeit der Gehäuseteile zwischen den Fixpunkten erhalten bleibt, d.h. an

409822/0264

-4 _ ICO/72

den Viellendurchführungen und der Abstützung des Leitschaufelträgers ist das Gehäuse starr am Fundament verankert. Dagegen sind die übrigen Wandteile des Aussengehäuses in jeder Richtung frei dehnbar, wobei der Grundrahmen hauptsächlich an den Ecken des Gehäuses in einer Horizontalebene durch Gleitplatten geführt ist.

Im übrigen wird eine Einsparung an Material und damit auch an Gewicht erzielt, wodurch die Bearbeitung und der Transport erheblich erleichtert werden, obwohl die Leistungseinheiten der Dämpfturbogruppen die Grossen der bisherigen überschreiten, zumindest aber beibehalten werden.

Durch das stangenlose, den inneren Dampfraum strömungsmässig nicht beeinträchtigende Gehäuse wird für ein Baukastensystem eine echte Chance geboten, zumal eine Serienfertigung von Einzelteilen des Grundrahmens, aber auch der übrigen Gehäuseteile ohne weiteres möglich ist. Durch die am Gehäuse befestigten und mit dem Fundament verbundenen Laschen wird ein zusätzlicher Vorteil erreicht. Dieser liegt darin, dass das Gehäuse nicht mehr durch Eigensteifigkeit, also innere, zwischen den Wänden vorgesehene Stangen, der Beanspruchung durch das Eigengewicht den Vakuumzug und die Atmosphärenbelastung widerstehen muss, sondern durch die aussere Ver-

409822/0264

- 5 - ICO/72

spannung des Gehäuses mittels der Laschen diese Kräfte auf das Fundament unmittelbar abgeleitet werden.

Die Wirkungsweise des' Erfindungsgegenstandes wird anhand einer Zeichnung eines Ausführungsbeispiels nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Niederdruckgehäuses,

Fig. 2 einen Schnitt durch das Gehäuse an einer der Wellendurchführungen ,

Fig. 3 einen anderen Schnitt in der horizontalen Teilungsebene des Gehäuses.

In Fig. 1 ist ein Niederdruckgehäuse in perspektivischer Darstellung wiedergegeben, wobei Teile des Gehäuses entfernt wurden und deren Umriss durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist. Das Gehäuse.1 besteht im wesentlichen aus einem Rahmen 2, an dem der Dampfmantel & und der Abdampfstutzen 9 befestigt sind. Der Rahmen 2 ist aus dem Ober- -3 und Unterrahmen ·+ gebildet. Der Rahmen 2 weist einen Stopfbüchsenkasten 5, einen Innengehäuseträger 6 und die Verbindungswände 7 auf_? die an vertikalen Trennebenen 11 miteinander fest verbunden sind.

409822/0264

lvJ/72. - 6 -

Die Verbindung dieser Teile kann lösbar, z.B. durch Schrauben ausgebildet sein, es ist aber auch denkbar eine unlösbare Verbindung, beispielsweise durch Schweissen einzusetzen. Entsprechend dem Rahmen 2 sind auch Stopfbüchskasten 5, Innengehäuse träger 6 und Verbindungswände 7 in Ober- und Unterteile zerlegt, die in der Figur durch den Index a oder b gekennzeichnet sind.

Die Verbindungswände 7 sind gegen in horizontaler Richtung wirkende Kräfte wärmebeweglich, dagegen bleiben sie gegenüber in vertikaler Richtung einwirkenden Kräften steif. D.h. deren Trägheitsmoment in vertikaler Richtung ist ein mehrfaches desselben in horizontaler Richtung.

Der Stopfbüchskasten 5 und der Innengehäusetrager 6 sind als Fixpunkte des Gehäuses 1 festgelegt und in jeder Richtung steif ausgebildet. Die beiden entlang der Teilungsebene entstehenden Gehäusehälften sind mittels des am Oberrahmen 3 und am Ifoterrahmen ·♦ vorgesehenen Flansches 10 fest miteinander verbunden, z.B. durch Schraubenbolzen.

Der Dampfmantel 8 und der Abdampfstutzen 9 sind aus einfachen Blechen gebildet, und am Rahmen 2 fest verschweisst. Diese Bleche bilden eine einfache Dichthaut, die sich dem jeweiligen Betriebszustand der Turbine anpasst.

409822/0264

-160/72

Ueber den Abdampfstutzen 9 wird der Abdampf zu einem nicht dargestellten Kondensator abgeleitet. Der Unterrahmen 4 ist auf dem Fundament 13 abgestützt. Am Unterrahmen sind hiezu. an der dem Fundament 13 zugekehrten Auflagefläche 11 am Umfang verteilt Gleitteller 27 angeordnet, die die vertika- ^ len Kräfte aufnehmen. Diese werden hauptsächlich an den Verbindungswänden 7 des Unterrahmens H vorgesehen, da das Gehäuse 1 durch den Innengehäuseträger 6 und den Stopfbüchskasten 5 in seinen Fixpunkten festgelegt ist. Am Stopfbüchskasten 5 sind beidseitig der Turbinenachse 14 in zueinander parallelen Ebenen Tragösen 15 vorgesehen, die Augen 16 aufweisen. An diesen Augen sind mittels Gelenkbolzen 17 je eine Oberlasche 18 und eine Unterlasche 19 gelenkig befestigt. Die Laschen 18 und 19 sind mit ihren anderen Enden an Zugösen 21, die gleichfalls Augen '22 aufweisen, über Bolzen 2 3 gelenkig verbunden. Die Zugösen 21 sind an Säulen 20 angebracht, die starr im Fundament 13 eingesetzt sind. Die Säulen 20 könnten aber auch aus armiertem Stahlbeton direkt mit dem Fundament 13 gebildet sein.

Der Innengehäuseträger 6 ist im wesentlichen aus einem Arm 25 und einer Konsole 24 gebildet. Der Arm 25 wird mit Ankerbolzen 26 am Fundament 13 starr befestigt. Auf der in den Dampfraum des Gehäuses 1 vorspringenden Konsole 21 ist das,

409822/0264

_ft 160/72

der Uebersichtlichkeit halber nicht dargestellte» Innenpehäuse der Dampfturbine abgestützt. An den im Stopfbüchskasten 5 vorgesehenen Stirnplatten 2 7 werden die Stopfbüchsteile eingesetzt, die die Wellendurchführung 2 8 bilden.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das Gehäuse 1 der Dampfturbine an einer der Wellendurchführungen 28. Das Gehäuse 1 besteht aus einem Rahmen 2, dem Dampfmantel 8 und dem Abdampfstutzen 9. Das Gehäuse 1 ist teilbar, wobei die Teilungsebene durch den in Ober- 3 und Unterrahmen *4 zerfallenden Rahmen 2 gelegt ist. An der Teilungsebene am Oberrahmen 3 und am Unterrahmen *+ ist ein Flansch 10 vorgesehen, der mittels nicht dargestellten Schraubenbolzen dichtend verbunden wird. Der Dampfmantel 8 und der Abdampfstutzen 9 sind an den Rahmenteilen 3 und 4 durch Verschweissen befestigt.

Die Wellendurchführung 2 8 ist im Stopfbüchskasten 5 des Rahmens 2 angeordnet, wobei die Stirnplatten 27, an denen die Stopfbüchsteile abgestützt werden, gleichfalls geteilt ist.

Im Fundament 13 ist die Säule 20 starr eingesetzt, an der die Zugösen 21 angeordnet sind. In den Augen 22 der Zugösen 21 sind die Bolzen 2 3 angeordnet, die eine einachsig gelenkige Verbindung der Oberlasche 18 und der Unterlasche 19 mit der

409822/0264

lGO/72 — 9 —

Säule 20 bilden. Die Oberlasche 18 und die Unterlasche 19 werden über im Auge 16 der Tragöse 15 angeordnete Gelenkbolzen 17 am steifen Stopfbüchskasten 5 befestigt.

An der dem Fundament 13 zugekehrten Seite des Stopfbüchskastens 5 bzw. des Unterrahmens 4 sind Gleitteller 12 vorgesehen, die an den im Fundament 13 eingesetzten Platten 30 aufliegen. Das Gehäuse 1 ist damit in vertikaler Richtung positioniert und in horizontaler beweglich. Die relativ geringen Dehnungen in vertikaler Richtung des Unterrahmens 3 werden durch das Spiel an den durch die Laschen 18 und 19 und den Bolzen 17 und 2 3 gebildeten Gelenke aufgenommen.

Durch die Verspannung des Rahmens 2 des Gehäuses 1 der Dampfturbine an den Säulen 20 über die gelenkigen Oberlaschen 18 und Unterlaschen 19 kann die resultierende Kraft der am Gehäuse einwirkenden Reaktionskräfte eine beliebige Richtung annehmen, ohne dass jemals der Fall eines statisch unbestimmten Systemes eintreten kann.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht des Gehäuses der Dampfturbine, wobei das obere Gehäuseteil samt Oberrahmen 3 abgehoben ist. Der Unterrahmen 4 ist aus dem Stopfbüchskasten 5, dem Innengehäuseträger 6 und den dazwischen angeordneten Verbindungs-

409822/0264

• _ ]_ O . 1'-' O / i ei

wänden 7 gebildet* Die Trennebenen 11 sind durch strichlierte Linien am Flansch 10 des Unterrähmens angedeutet. Die Verbindungswände 7 sind auf den Gleittellern 12 abgestützt, die mit den im Fundament 13 eingesetzten Platten 30 übereinstimmen. Bei Erwärmung des Gehäuses werden die Laschen 18 und 19 aus ihrer Ruhelage ausgelenkt. Durch die minime Komponente der Auslenkung in Achsrichtung wird der Lager- und Stopfbüchsenabstand kaum beeinflusst. Dagegen kann die zur Wellenachse radiale Dehnung des Stopfbüchskastens 5 und des Innengehäuseträgers 6 frei erfolgen, ohne dass Reaktionskräfte am Gehäuse 1 auftreten.

Die strichpunktierten Linien in Fig. 3 zeigen in übertriebener Weise die Dehnung des Unterrahmens t bzw. des ganzen Rahmens 2 auf, wobei festgestellt werden muss, dass einzig die nicht funktionsbeeinflussenden Teile, wie die Verbindungswände 7, einer Verformung zufolge der Wärme unterworfen sind. Dagegen bleibt die Lage und auch die Form des Stopfbüchsenkastens 5 und des Innengehäuseträgers 6, an denen einerseits die Wellendurchführung 2 8 und andererseits das Innengehäuse abgestützt sind, erhalten.

Daraus ist deutlich zu entnehmen, dass die Laschen als äussere Verspannung des Gehäuses 1 bzw. des Rahmens 2 am Fundament

409822/0264

i\ - 160/72

13 alle Aus- oder Einbeulkräfte, die auf Grund des Vakuum-Zuges , des Atmosphärendruckes und des Eigengewichtes auftreten, an das steife Fundament 13 abgeleitet werden. Der Unterrahmen 3 ist am Fundament 13 im Bereich der Wellendurchführung 2 8 mit einer nicht dargestellten Führung versehen, die eine symmetrische Dehnung bzw. die zentrische Lage der Wellendurchführung 28 zur Welle gewährleistet.

Es liegt im Rahmen der Erfindung,· den Innengehäuseträger 6 gleichartig den Stopfbüchskasten 5 über Laschen am Fundament 13 abzustützen. Die äussere Verspannung mittels Laschen könnte anstatt am Unterrahmen 4 auch an anderen Gehäuseteilen, z.B. am Abdampfstutzen 9 vorgesehen werden. Darüber hinaus könnte eine äussere Verspannung auch sinngemäss an Gehäusen für andere Strömungsmaschinen eingesetzt werden, sofern diese ein nicht selbsttragendes Aussengehäuse aufweisen, ohne dass die Vorteile des Erfindungsgegenstandes hiervon beeinträchtigt werden.-

Die Laschen 18 und 19 können anstatt in Parallelebenen auch in sich an beliebiger Stelle schneidenden Ebenen angeordnet sein. Ferner können anstatt der Laschen auch Seile verwendet werden.

409822/0264

Claims

ICO/72

Patentansprüche

( 1.1 Gehäuse einer Strömungsmaschine der doppelschaligen Bauweise, insbesondere einer Dampfturbine, deren Aussengehäuse mit einem Rahmen versehen ist, der das Eigengewicht des Aussengehäuses trägt und an dem das Innengehäuse abgestützt ist, wobei der Rahmen über Gleitteller in horizontaler Ebene frei dehnbar am Fundament angeordnet ist, und der Rahmen aus einem Oberrahmen und Unterrahmen gebildet ist, an denen jeweils ein Dampfmantel bzw. Abdampfstutzen befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Rahmen (2) des Gehäuses (1) Tragösen (15) mit Augen (16) vorgesehen sind, an denen einachsig, gelenkig gelagerte, in einer Horizontalebene ausgerichtete Laschen (18, 19) angebracht sind und diese Laschen (18, 19) über weitere Gelenke (22, 23) mit einem Freiheitsgrad an, mit dem Fundament (13) starr verbundenen Säulen (20) in Zugösen (21) angreifen, wobei die Laschen (18, 19) paarweise annähernd in Parallelebenen zueinander angeordnet sind.
2. Niederdruckgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» dass die Laschen (18, 19) an einem steifen Teil des Rahmens (2) angeordnet sind.

409822/0264

lGG/72
3. Niederdruckgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (18, 19) am Stopfbüchskasten (5) des Rahmens (2) angeordnet sind.
^. Niederdruckgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (18, 19) am Innengehäuseträger (6) des Rahmens (2) vorgesehen sind.
5. Niederdruckgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (18, 19) am Abdampfstutzen (9) befestigt sind.
6. Niederdruckgehäuse nach einem der vorangegangenen Ansprüchen 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (18, 19) durch Seile oder Stangen gebildet sind.
7. Niederdruckgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Säulen (20) mit dem Fundament (13) aus Beton mit Stahlarmierung gebildet sind.
8. Niederdruckgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Säulen (20) aus am Fundament (13) starr befestigten Metallträgern bestehen.'

Aktiengesellschaft •Brown, Boveri & Cie.

409822/0264