DE4311675C2 - Montagepaket für eine Turbine oder einen Turboverdichter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Montagepaket für eine Turbine oder einen Turbo­ verdichter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei mehrstufigen Turbinen z. B. Dampfturbinen oder bei Turboverdichtern benötigt man mehrere Düsenböden und/oder Leitschaufelringe, mit deren Hilfe das An­ triebsmedium in einem günstigen Winkel die Laufschaufeln des Rotors beaufschlagt. Düsenböden und Leitschaufelringe müssen gehäuseseitig in der Turbine fixiert wer­ den. Da ein Turbinengehäuse aus einem Gehäuseunterteil und einem Gehäuseo­ berteil besteht, sind die Düsenböden und die Leitschaufelringe jeweils als Halbringe auszubilden, die dann dem Gehäuseober- oder Gehäuseunterteil zugeordnet werden können.

Es ist bekannt, bei mehreren hintereinander anzuordnenden Düsenböden oder Leit­ schaufelringen, die jeweiligen Halbringe wärmebeweglich in radialen Nuten eines Düsenboden- oder Leitschaufelringträgers im Turbinen- oder Turbinen­ verdichtergehäuse zu befestigen. Wegen der hohen Temperaturdifferenzen zwi­ schen den einzelnen Turbinenstufen, besonders im Anfahrbereich und bei wech­ selnden Lasten, ist die wärmebewegliche Aufhängung von großem Vorteil. Ande­ rerseits ist die praktizierte Einzelaufhängung sehr Zeit- und kostenaufwendig.

Aus der DE-PS 453 281 ist eine für Dampfturbinen geeignete Einrichtung bekannt, bei der mehrere Leitscheiben einer Leitscheibenkette formschlüssig nebeneinander angeordnet sind. Die Befestigung der Leitscheibenkette im Gehäuse erfolgt durch die erste Leitscheibe.

Aus der DE 28 28 490 B2 ist es für den Stator einer Turbomaschine bekannt, mehre­ re einzelne Düsenbodenhalbringe durch Verschraubung zu mehrstufigen Montage­ paketen zusammenzufassen. Zur Führung bzw. Ausrichtung der Ringe untereinan­ der sind diese mit Ausdrehungen versehen, so daß an den Ringen einander ent­ sprechende Vertiefungen und Vorsprünge vorhanden sind. Ein außen liegender Ring ist mit einem Flansch versehen, so daß das Paket mit Bolzen im Statorgehäuse fest­ gespannt werden kann. Das so erstellte Montagepaket kann dann insgesamt wie ein Düsenbodenträger im Turbinengehäuse befestigt werden. Eine solche Anordnung hat allerdings den Nachteil, daß die Verschraubung, insbesondere bei instabilen Temperaturzuständen, ein erhebliches Zuverlässigkeitsrisiko für die Anlage bedeu­ tet. Außerdem werden für die Verschraubung relativ dicke Außenringe mit entspre­ chend hohem Gewicht benötigt.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Montagepaket aus Halbringen mit hoher Stabilität auch bei größeren Temperaturdifferenzen zu bilden und außerdem Material einzusparen.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen ge­ nannt.

Durch die stoffschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen, zu einem Montage­ paket zusammengefaßten Düsenböden- oder Leitschaufelhalbringen, wird nicht nur für eine verbesserte 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 aufgehängt 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 (3)

1. Montagepaket für eine Turbine oder einen Turboverdichter, welches aus einzelnen miteinander verbunden Düsenböden- oder Leitschaufelhalbringen (9) be­ steht, die jeweils nach außen zum Turbinengehäuse (7) hin durch einen Außenring (1) umschlossen sind, wobei zur gegenseitigen Zentrierung der aneinanderzufügen­ den Außenringe (1) Fügestufen (3) vorgesehen sind und wobei einer der Außenringe (1) bezüglich seines Durchmessers soweit vergrößert ist, daß sich ein zur Befesti­ gung im Turbinengehäuse (7) benötigter Ringsteg (2) bildet, dadurch gekennzeich­ net, daß unabhängig von der jeweiligen Dicke der Außenringe (1) in radialer Rich­ tung die Stufenhöhe (h) einer Fügestufe (3) für jeden Außenring (1) gleich groß ist und daß im Bereich der Fügestufen (3) eine Elektronenstrahl- oder Laserverschwei­ ßung erfolgt.

2. Montagepaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei bis fünf Düsenböden oder Leitschaufelhalbringe (9) miteinander verschweißt sind.

3. Montagepaket nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erstellte Montagepaket mit seinem Ringsteg (2) im Turbinengehäuse (7) oder einem Gehäuseeinbau wärmeelastisch geführt wird.