DE4311675A1 - Verfahren zum Einbau von Düsenböden- oder Leitschaufelringen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbau von Dü­ senböden- oder Leitschaufelringen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei mehrstufigen Turbinen z. B. Dampfturbinen oder bei Turboverdichtern benötigt man mehrere Düsenböden und/oder Leitschaufelringe, mit deren Hilfe das Antriebsmedium in einem günstigen Winkel die Lauf schaufeln des Rotors be­ aufschlagt. Düsenböden und Leitschaufelringe müssen ge­ häuseseitig in der Turbine fixiert werden. Da ein Turbi­ nengehäuse aus einem Gehäuseunterteil und einem Gehäuseo­ berteil besteht, sind die Düsenböden und die Leitschau­ felringe jeweils als Halbringe auszubilden, die dann dem Gehäuseober- oder Gehäuseunterteil zugeordnet werden kön­ nen.

Es ist bekannt, bei mehreren hintereinander anzuordnenden Düsenböden oder Leitschaufelringen, die jeweiligen Halb­ ringe wärmebeweglich in radialen Nuten eines Düsenboden- oder Leitschaufelringträgers im Turbinen- oder Turbinen­ verdichtergehäuse zu befestigen. Wegen der hohen Tempera­ turdifferenzen zwischen den einzelnen Turbinenstufen, be­ sonders im Anfahrbereich und bei wechselnden Lasten, ist die wärmebewegliche Aufhängung von großem Vorteil. Ande­ rerseits ist die praktizierte Einzelaufhängung sehr zeit- und kostenaufwendig.

Ein bekanntes Verfahren sieht deshalb vor, mehrere ein­ zelne Düsenbodenhalbringe durch Verschraubung zu mehrstu­ figen Montagepaketen zusammenzufassen. Das so erstellte Montagepaket kann dann insgesamt wie ein Düsenbodenträger im Turbinengehäuse befestigt werden. Eine solche Anord­ nung hat allerdings den Nachteil, daß die Verschraubung, insbesondere bei instabilen Temperaturzuständen, ein er­ hebliches Zuverlässigkeitsrisiko für die Anlage bedeutet. Außerdem werden für die Verschraubung relativ dicke Au­ ßenringe mit entsprechend hohem Gewicht benötigt.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, durch das es gelingt ein Montagepaket aus Halbringen mit hoher Stabi­ lität auch bei größeren Temperaturdifferenzen zu bilden und außerdem Material einzusparen.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 3 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestal­ tungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen genannt.

Durch die stoffschlüssige Verbindung zwischen den einzel­ nen, zu einem Montagepaket zusammengefaßten Düsenböden- oder Leitschaufelhalbringen, wird nicht nur für eine ver­ besserte Wärmeleitung gesorgt, sondern auch die Stabi­ lität der Halbringe gegenüber Verformungen und Schwingun­ gen erhöht. Zumindest werden Scheibenschwingungen in einen für den Turbinenbetrieb unkritischen Bereich ver­ schoben.

Besonders vorteilhaft ist das Verwenden einer Elektronen­ strahl- oder Laserstrahlschweißung, weil es sich hierbei um ein besonders verzugsfreies Verbindungsverfahren han­ delt, das es gestattet die vorgeschriebenen engen Tole­ ranzen einzuhalten. Die Dicke der zur Befestigung der Leitschaufeln dienenden Außenringe kann besonders klein gehalten werden, weil diese keine Schrauben aufnehmen müssen, sondern nur eine für die Schweißverbindung aus­ reichende Dicke erforderlich ist.

Zur Zentrierung der einzelnen miteinander zu verbindenden Halbringe sind diese im Bereich des Außenrings mit Füge­ stufen versehen. Dabei ist dafür gesorgt, daß bei allen miteinander zu verschweißenden Außenringen die Höhe der ersten, außen liegenden Fügestufe gleich groß ist und in diesem Bereich die Verschweißung erfolgt. Hierdurch wird eine definierte Mindesttiefe der Schweißnaht erreicht, die eine gute Stabilität und damit hohe Zuverlässigkeit sicherstellt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegen­ standes ist vorgesehen, daß das erstellte Montagepaket mit seinem Ringsteg im Gehäuse der Turbine oder einem Ge­ häuseeinbau wärmeelastisch auf gehängt wird. Dadurch ist eine Beeinflussung unterschiedlicher Wärmedehnungen auf das Montagepaket ausgeschlossen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Einen Ausschnitt aus einem Montagepaket mit vier Düsenbodenhalbringen, seitlich im Schnitt gesehen,

Fig. 2 das Montagepaket nach Fig. 1 im Schnitt entlang der Schnittlinie A-A.

Wie die Darstellungen in den Fig. 1 und 2 erkennen lassen, sind vier Düsenbodenhalbringe 9 zu einem Montage­ paket 1 bis 4 vereinigt. Die mit Hilfe von Düsenschaufeln 4 zur Bereitstellung von Düsen 8 dienenden Düsenboden­ halbringe 9 besitzen außen zum Turbinengehäuse 7 hin einen Außenring 1. Dieser dient zusammen mit einem Innen­ ring 10 zur Fixierung der Düsenschaufeln 4. Hinter den Düsen 8 bzw. Düsenschaufeln 4 sind jeweils drehbewegli­ che, an Laufrädern 11 befestigte Laufschaufeln 6 erkenn­ bar.

Zur Verbindung mehrerer Düsenbodenhalbringe 9 miteinan­ der, sind deren Außenringe 1 mit einem als Fügestufen bezeichneten Profil versehen. Eine äußere erste Fügestufe 3 ist unabhängig von der jeweiligen Dicke der verschie­ denen, aneinanderzufügenden Außenringe 1 bei allen mit der gleichen Stufenhöhe h versehen. In diesem Bereich der ersten Fügestufe 3 erfolgt eine Verschweißung der Außen­ ringe 1 miteinander. Um die vom Schweißvorgang ausgehende Verformung möglichst gering zu halten, wird mit einem Elektronenstrahl- oder Laserstrahlschweißverfahren gear­ beitet.

Damit das Montagepaket 1 bis 4 im Turbinengehäuse 7 ge­ führt werden kann, ist an einem der innenliegenden Dü­ senbodenhalbringe 9 der Außenring 1 mit einem Ringsteg 2 versehen, der über die anderen Außenringe 1 hinausragt und mit zwei Anlageflächen 5 am Turbinengehäuse 7 axial geführt wird. Eine wärmeelastische Aufhängung wird durch Führungsstücke 12 ermöglicht.

Claims (4)

1. Verfahren zum Einbau von Düsenböden- oder Leit­ schaufelringen in das Gehäuse einer Turbine oder eines Turboverdichters, bei dem zunächst einzelne Düsenböden oder Leitschaufelhalbringe zu einem als Düsenbodenträger oder Leitschaufelträger dienenden Montagepaket verbunden werden, das anschließend seinerseits mit Hilfe eines die übrigen Halbringe überragenden Ringstegs im Gehäuse oder einem Gehäuseeinbau gehalten wird, dadurch gekennzeich­ net, daß mehrere Düsenböden- oder Leitschaufelhalbringe in einer entsprechenden Vorrichtung positioniert werden und durch Elektronenstrahl- oder Laserstrahlschweißen zwischen allen zu einem Montagepaket (1 bis 4) zusammen­ zufassenden Düsenböden- oder Leitschaufelhalbringen (9) eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das erstellte Montagepaket (1 bis 4) mit seinem Ringsteg (2) im Turbinengehäuse (7) oder einem Gehäu­ seeinbau wärmeelastisch geführt wird.

3. Nach dem Verfahren der Ansprüche 1 oder 2 herge­ stelltes Montagepaket, das aus einzelnen miteinander ver­ bundenen Düsenböden- oder Leitschaufelhalbringen (9) be­ steht, die jeweils nach außen zum Turbinengehäuse hin durch einen Außenring (1) umschlossen sind, von denen ei­ ner bezüglich seines Durchmessers soweit vergrößert ist, daß sich ein zur Befestigung im Gehäuse benötigter Ring­ steg (2) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zur gegen­ seitigen Zentrierung an den Außenringen (1) vorgesehene Fügestufen so ausgebildet sind, daß bei allen miteinander zu verschweißenden Außenringen (1) die Stufenhöhe (h) der ersten, außen liegenden Fügestufe (3) gleich groß ist und in diesem Bereich die Verschweißung erfolgt und daß die Dicke der Außenringe (1) entsprechend den Stabilisie­ rungsanforderungen minimiert ist.

4. Montagepaket nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß drei bis fünf Düsenböden- oder Leitschau­ felhalbringe (9) miteinander verschweißt sind.