DE2261718C3

DE2261718C3 - Dampfturbinengehäuse in doppelschaliger Bauweise

Info

Publication number: DE2261718C3
Application number: DE2261718A
Authority: DE
Inventors: Pierre Neuenhof Meylan (Schweiz)
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1972-11-28
Filing date: 1972-12-16
Publication date: 1981-01-15
Also published as: CH552130A; SE388455B; GB1420486A; US3881843A; DE2261718A1; IT1002119B; CA989629A; DE2261718B2; JPS4981702A; FR2208440A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Dampfturbinengehäuse in doppelschaliger Bauweise mit einem vom Innengehäuse getrennten Außengehäuse, wobei das Innengehäuse für sich auf dem Maschinenfundament über Tragarme abgestützt 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 Ausmaßen vergrößerte Deformationen während des Betriebes auf, wodurch die genaue Zentrierung des Innengehäuses nicht gewährleistet wird, und es kann außerdem leicht zu Beschädigungen des Rotors kommen.

Es ist eine aus einem Innen- und einem Außengehäuse bestehende Dampfturbine großer Leistung vorgeschlagen worden, bei welcher ein Versteifungsrahmen und ein Grundrahmen vorgesehen sind, wobei beide Rahmen in der horizontalen Axialebene der Turbine geteilt sind und der Versteifungsrahmen mit dem Oberteil des Außengehäuses und der Grundrahmen mit dem Dampfstutzen verschweißt ist. Hierdurch entsteht ein zweiteiliges Außengehäuse, dessen beide Teile selbsttragend sind. Der das Inriengehäuse tragende Grundrahmen stützt sich am Maschinenfundament ab, während das Jnnengehäuse selbst auf den Auflägerungen am Grundrahmen aufliegt Und der Versteifungsrahmen auf dem Grundrahmen aufgelagert ist (US^jPS 35 20 634).

Eine derartige Anordnung Weist jedoch den Nachteil auf, daß bei einem Außengehäüse mit großen Dimensionen die Deformation ebenfalls größer wird, Wodurch eine genaue Zentrierung des tnnengehäüses in Frage gestellt wird und das Außengehäüse sehr steif ausgebildet werden muß, um die Deformation in den Auflagepartien klein zu halten.

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

Die Lösung der vorgenannten Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse unabhängig vom Innengehäuse am Maschinenfundament abgestützt ist, und daß der das Innengehäuse wärmebeweglich abstützende Tragarm das Außengehäuse berühmngsfrei durchdringt und mit dem Außengehäuse nur durch einen elastischen Balg verbunden ist, und daß ferner das Innengehäuse, wie bekannt, über eine Mittenführung beweglich abgestützt ist

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Turbinengehäuses ist darin zu erblicken, daß die Biegekräfte am das Innengehäuse abstützenden Tragarm sehr gering sind, da zwischen den Auflagerungen am Maschinenfundament und am Innengehäuse ein geringer Stützabstand vorhanden ist Durch die wärmebewegliche Abstützung des Innengehäuses am Tragarm können Verlagerungen des Innengehäuses eliminiert werden und somit ein Anstreifen der Rotocheschaufelung vermieden werden. Die berührungsfreie Durchführung des Tragarms durch das Außengehäuse ergibt außerdem die Möglichkeit, die Gehäuse-Einzelteile leichter und einfacher auszubilden. Mittenführungen sind zwar aus der DE-OS 19 25 752 bekannt werden dort jedoch nur im Zusammenhang mit den am Innengehäuse starr verbundenen Tragarmen verwendet

Im vorliegenden Fall wird durch die Mittenführung zur Zentrierung der Lage der Turbinenachse in Verbindung mit der wärmebeweglichen Abstützung des Innengehäuses am Tragarm eine gleichmäßige Verschiebung der Auflagerung erreicht Die Abstimmung der wärmebeweglichen Abstützung mit der zentrischen Lage der Turbinenachse, insbesondere unter allen Betriebsbedingungen und Temperaturen stellt einen besonderen Vorteil dieser Abstützung dar.

Eine besondere Ausführungsform ist darin zu sehen, daß der Tragarm ;ns vorgespanntem und/oder armierten Stahlbeton besieht, oder ein mit dem Maschinenfundament integrierter Träger ist.

Diese Bauweise weist den Vorteil auf, daß einerseits bei der Montage und Demontage keine Hilfsabstützungen des Innengehäuses oder Außengehäuses erforderlich sind und zudem durch die direkte Verbindung die Durchbiegung der Tragarme weiter herabgesetzt werden kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildungsform des Erfindungsgegenstandes kann der Tragarm als Dampfzuführungsrohr ausgebildet sein.

Ferner ist es zweckmäßig, den Tragarm am Maschinenfundament dehnungsbeweglich zu lagern.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch ein Dampfturbinengeiihäuse,

Fig.2 eine Draufsicht auf einen Teil des Niederdruckdampfturbinengehäuses gemäß F i g. 1 und
F i g. 3 einen Schnitt an den Auflagern des Tragarmes. In Fig.i ist das Gehäuse 1 des Niederdruckteiles einer Dampfturbine im Querschnitt scherriatisch ange^ deutet. Das Gehäuse 1 besteht im wesentlichen aus

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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 Hierzu ist am Tragarm 4 ein Balg 6 mit ein^m Ende befestigt, dessen anderes Ende mit dem Außengehäuse 3 am Stützrahmen 16 fest und dampfdicht verbunden ist

Der Tragarm 4 ruht am Maschinenfundamant 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 einfacher Weise kann dies durch im Maschinenfundament 7 öingesetzte, in F i g. 1 nicht dargestellte Zuganker 18 und 19 erfolgen.

Am Kxagstück 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 hierdurch ausgeglichen, wobei eine Mittenführung !4 für das Innengehäuse 2 vorgesehen ist, so daß das Innengehäuse 2 zentrisch gelagert bleibt

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Tragarme 4 an einem Dampfturbinengehäuse 1 kann die Biegelinie und der Momentenverlauf des Trägers bzw. 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 aufzufassen, und werden einzig durch die Kräfte des Vakuumzuges und des äußeren 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. Oie 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 oem Tragarm 4 ist eine wärmebewegliche, dichtende Verbindung eingesetzt, die hier durch den Balg 6 gebildet ist. Dessen erstes Ende ist am Stützrahmen 16 und dessen anderes Ende ist am Kragstück 5 Jes 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.

Der Tragarm 4 ist mit dem Innengehäuse 2 einzig über das Auflager 10 bzw. die Auflagerpunkte 10' direkt verbunden. Dadurch ist der Wärmefluß vom Innengehäuse 2 zum Tragarm 4 schon stark 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 Laga des Rotors gegenüber dem Innengehäuse 2 bleibt deshalb dauernd gewährleistet

F i g. 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

ίο Tragarm 4 vorgesehenen Zapfen 27 übereinstimmt Der Zuganker 18 fixiert den Tragarm 4 am Maschinenfundament 7.

Das Außengehäuse 3, bestehend aus Oberteil 12 und 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 12 und Unterteil 13 sinr¹ -π den Flanschen 20 und 21 fest miteinander verbunden.

Das Kragstück 5 des Tragarmes 4 ist an seinem Ende mit einer Auflageplatte 22 versehen, an der eine Gleitplatte 23 befestigt ist auf der der Teller 24 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 23 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 14, in F i g. 1 erwähnt festgelegt ist.

Die Erfindung ist auf das Gehäuse eines Niederdruckteiles einer Dampfturbine nicht beschränkt und könnte bei sinngemäßer Abwandlung auch auf pinen Hochdruckteil oder Mitteldruckteil angewendet werden.

Ferner kann das erfindungsgemäß aufgebaute Gehäuse auc¹· bei anderen Strömungsmaschinen Verwendung finden, ohne daß hierdurch die aufgezeigten Vorteile beeinträchtigt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gegeben, daß der Tragarm 4 gleichzeitig als Dampfzuführung ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise kann dabei in den als hohlen Kastenträger ausgeführten Tragarm 4 ein Überströmrohr oder eine Frischdampfleitung eingesetzt werden. Die Leitung ist hierbei mit einer Isolation zu versehen. Der auftretende Vorteil liegt unter anderem darin, daß die Einströmung am Unterteil des Innengehäuses 2 der Dampfturbine vorgesehen wiro, ohne den Abdampfquerschriitt zwischen Außen- und Innengehäuse zu verkleinern.

Bei dieser Weiterbildung kann es sich als zweckmäßig erweisen, daß der Tragarm 4 am Maschinenfundament 7 nicht über starre Stützen 8 und 9 befestigt wird, sondern daß diese entsprechend der Dehnung des Tragarmes 4 und der Reaktion?'.räfte gemäß der Überströmleitung mit beweglichen Auflagern ausgerüstet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dampfturbinengehäuse in doppelschaliger Bauweise mit einem vom Innengehäuse getrennten Außengehäuse, wobei das Innengehäuse für sich auf dem Maschinenfundament über Tragarme abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (3) unabhängig vom Innengehäuse (2) am Maschinenfundament (7) abgestützt ist, und daß der das Innengehäuse (2) wärmebeweglich abstützende Tragarm (4) das Außengehäuse (3) berührungsfrei durchdringt und mit dem Außengehäuse (3) nur durch einen elastischen Balg (6) verbunden ist, und daß ferner das Innengehäuse, wie bekannt, über eine Mittenführung (14) beweglich abgestützt ist.

2. Dampfturbinengehäuse nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (4) aus vorgespanntem und/oder armierten Stahlbeton besteht

3. Dampfturbinengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (4) ein mit dem Maschinenfundament (7) integrierter Träger ist

4. Dampfturbinengehäuse nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 —3. dadurch gekennzeichnet, daß daß der Tragarm (4) als Dampfzuführungsrohr ausgebildet ist.

5. Dampfturbinengehäuse nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (4) am Maschinenfundament (7) dehnungsbeweglich gelagert ist.