DE3905900A1 - Frischdampfdurchfuehrung fuer dampfturbinen in doppelgehaeusebauart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine wärmebewegliche Frischdampfzuführung zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse einer Dampfturbine über eine Kolbenringverbindung.

Bei Dampfturbinen, die für höhere Drücke und/oder Temperaturen ausgelegt werden, wendet man die sog. Zweischalenbauweise an, bei der innerhalb des Außengehäuses ein Innengehäuse gelagert ist. Bei dieser Bauweise ergibt sich eine Temperatur- und Druckstufung von innen nach außen, womit die Belastung der einzelnen Gehäuseteile reduziert wird.

Da die Dehnung und Schrumpfung von Außen- und Innengehäuse bei den verschiedenen Betriebsphasen voneinander abweichen, ist es notwendig, die dampfdichte Verbindung zwischen beiden Gehäuseteilen beweglich zu gestalten.

Es ist demnach bekannt, bei Dampfturbinen den Eintrittsdampf mittels einer dichten Durchführung durch das Außengehäuse direkt in das innere Gehäuse zu leiten, in welchem der Dampf seine erste Expansionsarbeit leistet. Das Außengehäuse kommt bei dieser Konstruktionsart erst mit dem Austrittsdampf des Innengehäuses in Kontakt.

Innengehäuse-Ausführungen sind bei Dampfturbinen also Stand der Technik, wobei sie konventionell als Winkelringverbindungen, I-Ringverbindungen oder Kolbenringverbindungen ausgeführt werden.

Winkelringverbindungen haben den Nachteil, daß ihre Herstellung aufwendig und teuer ist. Es müssen nämlich Doppelsitzflächen von hoher Paßgenauigkeit sowohl am Ring als auch an den Ringsitzen angearbeitet werden.

Bei der I-Ringverbindung ist nachteilig, daß der Ring in seiner Ebene keine relativen Bewegungen aufnehmen kann. Insofern ist er nur begrenzt einsetzbar.

Kolbenringverbindungen finden bisher in zwei Ausführungsarten Anwendung:

• - als lose Doppelkolbenringbüchse, die an jeder Seite Kolbenringe trägt, mit deren Hilfe sie sowohl im Außengehäuse als auch im Innengehäuse der Turbine dichten muß. Dies birgt die Gefahr von zusätzlichen Undichtigkeiten,
• - die Ausführung als Einfach-Kolbenringdichtung, die nur im Innengehäuse dichtet, wobei die Kolbenringe auf einem fest mit dem Außengehäuse verschweißten Einströmstutzen sitzen, ist fertigungstechnisch problematisch. Die Kolbenringnuten können nämlich erst nach dem Einschweißen der Einströmstutzen bei der Bearbeitung der Gehäusehälften der Turbine eingebracht werden. Dazu können bei kleineren Turbinen mit geringeren Gehäusedurchmessern aus Zugänglichkeitsgründen Spezialwerkzeuge erforderlich werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einfach-Kolbenring­ verbindung für die Frischdampfdurchführung an Dampfturbinen derart zu verbessern, daß eine kostengünstige, wartungsfreundliche und störungssichere Zuführung des Frischdampfes durch das Außengehäuse zum Innengehäuse einer Dampfturbine entsteht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, wie es der Hauptanspruch angibt. Die Unteransprüche gestalten den Gegenstand des Anspruches 1 weiter aus.

Die erfindungsgemäße Frischdampfdurchführung gewährleistet eine gute Austauschmöglichkeit der einzelnen Teile im Verschleißfall bei gleichzeitiger Minimierung der Kolbenring-Dichtflächen. Die erfindungsgemäße Konstruktion ist außerdem selbstsichernd bei Bruch der Verbindungsmittel von Einschweißstutzen und Kolbenringbüchse.

Im einzelnen weist die erfindungsgemäße Konstruktion folgende Vorteile auf:

• - Der Einschweißstutzen braucht nach dem Einschweißen beim Bearbeiten der entsprechenden Gehäusehälfte nur stirnseitig bearbeitet zu werden, d.h. es ist nur das Drehen der Paß- und Sitzflächen und das Einbringen der Gewindelöcher erforderlich.
• - Einfaches Auswechseln der Kolbenringträgerbüchse am Aufstellungsort der Turbine. Nacharbeiten am Außengehäuse (und am Innengehäuse) entfallen, falls ein Kolbenring-Dichtungsverschleiß vorliegt.
• - Verwendung von Stiftschrauben zum Anschrauben der Kolbenringbüchse gewährleistet problemloses Lösen der Verbindung im Austauschfall, selbst nach langer Betriebszeit.
• - Der Dehnschaft (der Stiftschrauben) gleicht Längenänderungen zwischen kalter Schraube und heißer Büchse beim Anfahren aus.
• - Einfache Bearbeitung des Losteils Kolbenringträgerbüchse hinsichtlich der Paß- und Sitzflächen und der Kolbenringnuten.
• - Schließlich erweist sich die Reservebevorratung aller Losteile als unproblematisch.
• - Da die Kapselmuttern der Stiftschrauben durch den sie umgebenden Gewinderingkragen nach dem Zusammen­ bau gesichert sind, kann im Falle von Stiftschraubenbruch unterhalb der Kapselmutter diese nicht in die Beschaufelung der Turbine fallen, was zu erheblichen Schäden führen würde.
• - Ausführung des Gewinderinges als strömungsgünstige Schutzverkleidung für die Kolbenringverbindung. Die gesamte Ringverbindung liegt dadurch im anregungsneutralen Totwasserbereich der Dampfturbine. Dies ist dann besonders wichtig, wenn das Innengehäuse von seinem eigenen Austrittsdampf in Gegenrichtung umströmt wird.

Der Gewindering als Strömungsverkleidung verhindert außerdem das Auftreten von Temperaturdifferenzen über der Wandstärke der Kolbenringträgerbüchsen von der Größenordnung der Differenz der Eintritts- und Innengehäuse-Austrittsdampftemperaturen. Je niedriger diese Temperaturdifferenz gehalten werden kann, desto niedriger ist auch die aus der Temperaturdifferenz resultierende Zugbeanspruchung in axialer Richtung der Kolbenringbüchse im Grund der Kolbenringnuten, d.h. dort, wo infolge Kerbwirkungseinfluß die höchste Beanspruchung auftritt.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Frischdampfdurchführung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Patentfigur zeigt einen Schnitt durch die Achsebene der Dampfdurchführung unter Fortlassung der für das Verständnis nicht wesentlichen Teile.

In die Öffnung des Außengehäuses (9) einer (nicht näher dargestellten) Dampfturbine ist ein Einschweißeinsatz (1) eingesetzt und am Außengehäuse (9) angeschweißt. Nach dem Einschweißen braucht der Einschweißeinsatz zusammen mit der entsprechenden Turbinengehäusehälfte nur stirnseitig bearbeitet zu werden.

Die Kolbenringträgerbüchse (2) mit den Kolbenringen (4) gleitet als Losteil in der Gegenlaufbüchse (5). Die Kolbenringträgerbüchse bedarf lediglich einer einfachen Bearbeitung bezüglich Paß- und Sitzflächen von Büchse und Kolbenringnuten.

Mit Stiftschrauben (3) ist die Kolbenringträgerbüchse (2) an den Einschweißeinsatz (1) angeschraubt. Die Stiftschrauben tragen Kapselmuttern (8).

Die Gegenlaufträgerbüchse (5) ist mit einer Einfädelschräge versehen, im Ausführungsbeispiel beträgt diese 7°. Ein Gewindering (6) dient zum Festhalten der Gegenlaufbüchse (5) im Innengehäuse (7) der Dampfturbine.

Der Gewindering (6) weist einen hochstehenden Kragen auf, der die Kapselmuttern (8) umfaßt. Bei Bruch von Stiftschrauben werden evtl. lose Kapselmuttern bzw. Schraubenteile in dem Kragen aufgefangen und können nicht als Fremdkörper in die Turbinenbeschaufelung gelangen.

Claims (5)

1. Wärmebewegliche Frischdampfdurchführung zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse einer Dampfturbine über eine Kolbenringverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einschweißeinsatz (1) an das Außengehäuse (9) der Turbine angeschweißt ist, daß eine Kolbenringträgerbüchse (2) als Losteil mit Kolbenringen (4), die in einer Gegenlaufbüchse (5) gleiten, mit Stiftschrauben (3) an den Einschweißeinsatz (1) angeschraubt ist, und daß die Gegenlaufbüchse (5) von einem Gewindering (6) im Innengehäuse (7) der Turbine festgehalten wird.

2. Wärmebewegliche Frischdampfdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindering (6) als strömungsgünstige Schutzverkleidung für die Kolbenringverbindung ausgeführt ist.

3. Wärmebewegliche Frischdampfdurchführung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindering (6) mit einem außenliegenden Kragen (10) versehen ist, der die Kapselmuttern (8) der Stiftschrauben (3) umgibt.

4. Wärmebewegliche Frischdampfdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenlaufbüchse (5) mit einer Einfädelschräge (11) versehen ist.

5. Wärmebewegliche Frischdampfdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschweißstutzen (1) nach dem Einschweißen nur stirnseitig bearbeitet wird.