DE2261718A1

DE2261718A1 - Niederdruckdampfturbinengehaeuse

Info

Publication number: DE2261718A1
Application number: DE19722261718
Authority: DE
Inventors: Pierre Meylan
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1972-11-28
Filing date: 1972-12-16
Publication date: 1974-05-30
Also published as: SE388455B; JPS4981702A; DE2261718B2; IT1002119B; CA989629A; DE2261718C3; CH552130A; GB1420486A; FR2208440A5; US3881843A

Description

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

Niederdruckdampfturbinengehäuse

Die Erfindung bezieht sich auf ein Niederdruckdampfturbinengehäuse in doppeischaliger Bauweise mit einem vom Innengehäuse getrennten Aussengehäuse, wobei das Innengehäuse für sich am Maschinenfundament mittels Tragarmen abgestützt ist und das Aussengehäuse mit den Tragarmen verbunden ist.

Es ist bei Gehäusen für Niederdruckteile von Dampfturbinen bekannt, das Innengehäuse auf im Aussengehäuse integrierten Konsolen oder Pratzen abzustützen. Dabei treten bei Niederdruckteilen grosser Dimensionen entsprechend den Äusmassen

vergrösserte Deformationen während des Betriebes auf» D„h. die genaue Zentrierung des Innengehäuses wird damit nicht gewähr-*.

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leistet .und es kann ausserdem leicht zu Beschädigungen des Rotors kommen.

Eine Abhilfe schafft die Versteifung des Aussengehäuses, so dass die Deformationen unabhängig von den BetriebsVerhältnissen an den Auflagern des Innengehäuses relativ gering bleiben. Dies führt aber zu massigen und aufwendigen Ausführungsformen der Dampfturbinenaussengehäuse, die bei den Niederdruckteilen im Prinzip nur als Dichthaut gegenüber der Atmosphäre zu sein brauchten. Darüber hinaus werden durch die ansteigenden Grossen der Turbineneinheiten die Transport-Probleme wesentlich vergrössert.

Es ist eine aus geschweisstem Innen- und Aus sen gehäuse bestehende Dampfturbine grosser Leistungen vorgeschlagen worden, bei der das Innengehäuse vom Aussengehäuse getrennt und über das Innengehauseuntertexl für sich auf dem Mas chine n fundament durch an den Gehäuselenkseiten befindlichen pratzenartigen Tragstücken dehnungsbeweglich abgestützt ist, wobei für die axiale Wärmedehnung des Innengehäuses an den Stirnseiten des Unterteiles desselben Führungsstücke vorgesehen sind, die am Maschinenfundament gleitend gelagert sind. Darüber hinaus ist es bei dieser Ausführungsform notwendig, dass die das Innengehäuse auf dent Maschinenfundament halten-

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den pratzenartigen Tragstücken und die stirnseitigen Führungsstücke über nachgiebige dichtende Wellenkompensatoren mit dem Aussengehäuse verbunden sind.

Die Anordnung von mit dem Innengehäuse verbundenen Tragstücken am heissen Innengehäuse bringt mannigfache Gefahren mit sich. Beispielsweise tritt schon bei geringster Winkeländerung, zwischen der Kontaktfläche des Tragstückes mit dem Innengehäuse eine Verlagerung des Innengehäuses gegenüber dem Rotor bzw. zwischen den beiden Achsen auf, so dass ein Streifen der Laufbeschaufelung am Innengehäuse zu befürchten ist. Solche Winkelveränderungen können aber schon durch ungleichmässige Temperaturverteiliung entstehen. Dies fällt beim oben angegebenen Stand der Technik deshalb stärker auf, weil durch die angegebene. Aus führungs form eine Vergrösser.ung des Stützabstandes zwischen den Auflagerpunkten der am Innengehäuse angebrachten Tragstücke erfolgen muss.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Niederdruckdampfturbinengehäuse zu schaffen, dessen Innengehäuse bei gleichzeitiger Vermeidung der vorangeführten Naqhteile von den Kräfteeinflüssen und den Bewegungen des Aussengehäuses vollkommen unabhängig ist.

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Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss gekennzeichnet durch einen als Kragträger auf zwei Stützen ausgebildeten Tragarm, auf dessen Kragstück das Innengehäuse mit einer Mittenführung dehnungsbeweglich abgestützt ist.

Daraus ergeben sich vorteilhaft geringe Biegekräfte am Tragarm, weil der Stützabstand zwischen den Auflagern am Maschinenfundament und am Innengehäuse verkürzt werden kann. Danach sind am Innengehäuse nur noch die von der Dehnung desselben herrührenden Verlagerungen zu berücksichtigen. Diese können sowohl bei Stillstandstemperaturen von 0 bis 30 C, als auch bei Betriebstemperaturen von 20 bis 50⁰C beherrscht werden und sind zudem nach jeder Radialrichtung annähernd gleich wirksam. Daraus ergibt sich eine während jedes Betriebszustandes einwandfreie Zentrierung des Innengehäuses gegenüber der Laufbeschaufelung bzw. dem Rotor.

Eine andere Ausführungs form ist dadurch ausgezeichnet, dass das Aussengehäuse mit dem Tragarm starr verbunden ist. Dies kann in einfacher Weise durch Verschweissen, aber auch durch feste, jedoch lösbare Verbindungen erfolgen. Diese Ausführungsform hat sich besonders bei kleineren Turbinen als vorteilhaft erwiesen, weil damit Platzersparnis erzielt wird und das Gehäuse aus wenigen Teilen besteht. Jedoch ist darauf

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zu achten, dass die Tragarme das Aussengehäusegewicht.zusätzlich aufnehmen müssen. Im übrigen kann bei dieser Ausführungsform das Aussengehäuse als reine Dichthaut'aufgebaut werden, wodurch vorteilhaft eine extreme Leichtbauweise verwirklicht werden kann.

Eine andere Ausführungs form sieht vor, dass das Aussengehäuse für sich am Maschinenfundament abgestützt ist, bei der vorteilhaft das Aussengehäuse mit den Tragern über eine elastische Membrane verbunden ist.

Hier werden nunmehr auch die Tragarme vom Gewicht des Aussengehäuses entlastet. Daraus resultieren Material= und Kosteneinsparungen, da die Einselteile des Gehäuses einfacher ausgebildet und während Herstellung und Transport besser zu handhaben sind. ,

Eine besondere Ausführungsform ist darin zu sehen₉ dass der

für . .

Tragarm/das Innengehäuse starr mit dem Maschinenfundament verbunden ist, wobei dieser entweder aus vorgespanntem und/ oder armiertem Stahlbeton besteht ₉ oder ein mit dem Maschin nenfundament integrierter Träger ist₀ Diese Bauweise weist den Vorteil auf ₉ dass einerseits bei der Montage und Demon'-= tage keine Hilfsabstützungen des Innengehäuses oder Aussen-

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gehäuses erforderlich sind und zudem durch die direkte Verbindung die Durchbiegung der Tragarme weiter herabgesetzt werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, aus der sich zusammen mit der nachfolgenden Beschreibung weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Dampfturbinengehäuse,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil des Niederdruckdampfturbinengehäuses gemäss Fig. I₉ und

Fig. 3 einen Schnitt an den Auflagern des Trägarmes.

In Fig. 1 ist das Gehäuse 1 des Niederdruckteiles einer Dampfturbine im Querschnitt schematisch angedeutet. Das Gehäuse besteht im wesentlichen aus einem Innengehäuse 2 und einem Aussengehäuse 3. Die beiden Gehäuse 2 und 3 sind voneinander getrennt, und zwar derart, dass die Massen- und Bewegungskräfte des Aussengehäuses.3 nicht auf das Innengehäuse 2 einwirken können und umgekehrt. Hiezu ist am Tragarm 4 ein Balg 6 mit einem Ende befestigt, dessen anderes Ende mit dem Aussengehäuse 3 am Stützrahmen 16 fest und dampfdicht verbunden ist.

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Der'Tragarm 1 ruht am Maschinenfundament auf zwei Stützen 8 und 9, deren eine, nämlich die dem Kragstück 5 nähere Stütze 8, Druckkräfte aufzunehmen hat, während die andere Stütze 9 durch Zugkräfte beansprucht wird. In einfaches» Meise kann dies durch im Maschinenfundament 7 eingesetzte_s Ia Fig. 1 nicht dargestellte Zuganker 17 und 18 erfolgen.

Am Kragstück 5 ist ein Auflager 10 vorgesehen* an dem das Innengehäuse 2 mittels der Konsole 11 aufliegt. Das Auflager 10 ist, wie symbolisch dargestellt, beweglich ausgebildet. Die auf Grund der Erwärmung des Innengehäuses 2 auftretenden Dehnungen werden hledurch ausgeglichen₃ wobei eine Mittenführung 14 für das Innengehäuse 2 vorgesehen ist., so dass das Innengehäuse 2 zentrisch gelagert bleibt.

Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Tragarme ¹J an einem Dampfturbinengehäuse 1 kann die Biegelinie und der Momentenverlauf des Trägers bzw. des Gehäuses günstig beeinflusst werden.

Das Aussengehäuse 3 besteht aus einem Oberteil .12 und einem Unterteil 13. Diese Teile sind bei einem nach der Erfindung ausgeführten Gehäuse nur noch als Dichthaut aufzufassen₉ und werden einzig durch die Kräfte des Vakuumzuges sind des ättsse-

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ren Atmosphärendruckes sowie des Eigengewichtes belastet. Auf Grund dieser Tatsache können die Teile in extremster Leichtbauweise gefertigt werden.

Fig. 2 zeigt eine Teilansicht des Niederdruckgehäuses 1 einer Dampfturbine, wobei das Innengehäuse 2 an seiner Längsseite am Kragstück 5 des Tragarmes 4 aufliegt. Dabei sind vorteilhaft zwei Auflagepunkte 10' vorgesehen. Die Pratzen 15 des Aussengehäuses 3 sind am Maschinenfundament 7 mittels Fundamentschrauben 17 verankert, wobei die Pratzen 15 am Stützrahmen 16 des Aussengehäuses 3 befestigt sind. Das Oberteil des Aussengehäuses 3 ist mit dem Unterteil 13 über die dicht verschraubbaren Flansche 20 und 21 verbunden. Zwischen dem Aussengehäuse 3 und dem Tragarm U ist eine wärmebewegliche, dichtende Verbindung eingesetzt, die hier dureh den Balg 6 gebildet ist. Dessen erstes Ende ist am Stützrahmen 16 und dessen anderes Ende ist am Kragstück 5 des Tragarmes 4 dampfdicht befestigt. Der Tragarm 4 ist am Maschinenfundament 7 starr befestigt und zwar durch die mit Zugankern 18 und 19 Versehenen Stützen 8 und 9.

ist 9

Der Tragarm U/mit dem Innengehäuse einzig über das Auflager 10 bzw. die Auflagerpunkte 10' direkt verbunden. Dadurch ist der Wärme fluss vom Innengehäuse 2 zum Tragarm 4 schon stark

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gedrosselt, obwohl der Tragarm 4 durch den Abdampf noch gekühlt wird. Selbst bei ungleichmässiger Temperaturverteilung kann es daher zu keinen Verkrümmungen oder Verwindungen der Abstützung des Innengehäuses kommen. Die zentrische bzw. nahezu koaxiale Lage des Rotors gegenüber dem Innengehäuse 2 bleibt deshalb dauernd gewährleistet.

Fig. 3 zeigt einen Aufbau des Tragarmes 4 im Schnitt gemäss Linie A-A in Fig. 2. Ein Teil des am Maschinenfundament 7 befestigten Tragarmes 4 wurde der Einfachheit halber weggelassen. Die Stütze 8 ist mit einer Zentrierung 26 versehen, die mit einem am Tragarm 4 vorgesehenen Zapfen 27 übereinstimmt. Der Zuganker 18 fixiert den Tragarm 4 am Maschinenfundament 7,

Das Aussengehäuse 3, bestehend aus Oberteil 12y Unterteil 13 mit Stützrahmen 16, ist über die am Stützrahmen 16 angebrachten Pratzen 15 am Maschinenfundament 7 befestigt, wozu die Fundamentschrauben 17 herangezogen werden. Zwischen Tragarm 4 bzw. dessen Kragstück 5 und dem Stützrahmen 16 des Aussengehäuses 3 ist der Balg 6 dampfdicht eingesetzt. Das"Oberteil und Unterteil 13 sind an den Flanschen 20 und 21 fest miteinander verbunden.

Das Kragstück 5 des Tragarmes 4 ist an seinem Ende mit einer , Auflageplatte 22-versehene, an der-©in© Gleitplatte 23 befestigt

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ist, auf der der Teller 2»* in jeder Richtung gleiten kann. Der Teller 24 ist mit einer sphärischen Fläche 28 ausgerüstet, an der ein in der Konsole 11 eingesetztes Gegenstück 25 aufliegt. Bei Dehnung des Innengehäuses wird sich die Konsole 11 radial gegenüber der Gleitplatte 2 3 verschieben, wobei der durch die sphärische Fläche 28 zentrierte und geführte Teller 24 der Bewegung folgen wird. Dadurch wird eine gleichmässige Verschiebung des aus obigen Einzelteilen bestehenden Auflagers 10 erreicht, wobei die zentrische Lage der Turbinenachse durch die Mittenführung It, in Fig. 1 erwähnt, festgelegt ist.

Die Erfindung ist auf das Gehäuse eines Niederdruckteiles einer Dampfturbine nicht beschränkt und könnte bei sinngemässer Abwandlung auch auf einen Hochdruckteil oder Mitteldruckteil angewendet werden.' Ferner kann das erfindungsgemäss aufgebaute Gehäuse auch bei anderen Strömungsmaschinen Verwendung finden, ohne dass hierdurch die aufgezeigten Vorteile beeinträchtigt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gegeben, dass der Tragant' 4 gleichzeitig als Dampf zuführung ausgebildet ist. Zwecknässigerweise kann dabei in den als hohlen Kastenträger ausgeführten Tragarm 4 ein Ueberströmrohr oder eine Frischdampf leitung eingesetzt werden. Die Leitung ist hiebei mit

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einer Isolation zu versehen. Der auftretende Vorteil liegt unter anderem darin, dass die Einströmung am Unterteil des Innengehäuses 2 der Dampfturbine vorgesehen wird, ohne den Abdampf querschnitt zwischen Aussen- und Innengehäuse zu verkleinern.

Bei dieser Weiterbildung kann es sich als zweckmässig erweisen, dass der Tragarm 1 am Maschinenfundament 7 nicht über starre Stützen 8 und 9 befestigt wird, sondern dass diese entsprechend der Dehnung des Tragarmes U und der Reaktionskräfte gemäss der Ueberströmleitung mit beweglichen Auflagern ausgerüstet sind.

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Claims

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^fl,jDampfturbinengehäuse in doppelschaliger Bauweise mit einem vom Innengehäuse getrennten Aussengehäuse, wobei das Innengehäuse für sich auf dem Maschinenfundament mittels eines Tragarmes und das Aussengehäuse am Tragarm des Innengehäuses abgestützt ist, gekennzeichnet durch einen als Kragträger auf
zwei Stützen (8, 9) ausgebildeten Tragarm (H), aufdessen
Kragstück (5) das Innengehäuse (2) mit einer Mittenführung
(IH) dehnungsbeweglich abgestützt ist.

2. Dampfturbinengehäuse nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, dass das Aussengehäuse (3) mit dem Tragarm (H) starr verbunden ist.

3. Dampfturbinengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussengehäuse (3) für sich am Maschinenfundament

(7) abgstützt ist.

H. Dampfturbinengehäuse nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussengehäuse (3) mit dem Tragarm (H) über einen elastischen Balg (6) verbunden ist.

5. Dampfturbinengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

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net, dass der Tragarm (U)/das Innengehäuse (2) starr mit dem Maschinenfundament (7) verbunden ist.

6. Dampfturbinengehäuse nach Anspruch 1 und 5,'dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm (U) aus vorgespanntem und/oder armiertem Stahlbeton besteht.

7. Dampfturbinengehäuse nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm (U) ein mit dem Maschinenfundament (7) integrierter Träger ist.

8. Dampfturbinengehäuse nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm (U) als Dampfzuführungsrohr ausgebildet ist.

9. Dampfturbinengehäuse nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm (U) am Maschinenfundament (7) dehnungsbeweglich gelagert ist.

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