DE564761C

DE564761C - Steam or gas turbine, especially for high pressure and high temperature

Info

Publication number: DE564761C
Application number: DE1930564761D
Authority: DE
Original assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken AG
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1930-07-08
Filing date: 1930-09-21
Publication date: 1932-11-23

Description

Die Erfindung betrifft eine Dampf- oder Gasturbine, insbesondere für hohen Druck und hohe Temperatur. Bei solchen Turbinen treten am Gehäuse große Temperaturunterschiede zwischen Innen- und Außenseite auf, was gefährliche Verspannungen hervorrufen kann. Die hohen Temperaturen an der Gehäuseinnenseite beeinträchtigen zudem die B'estigkeit des Baustoffes, was um so nachteiliger ist, als dieser durch den hohen Treibmitteldruck ja besonders stark beansprucht wird. Cm diese Nachteile zu beheben, ist schon vorgeschlagen worden, das Gehäuse zu kühlen. Damit können aber gefährliche Verspannungen des Gehäuses nicht verhindert werden; ferner kann eine solche Kühlung auch zu stark sein, so daß auf Kosten des thermodynamischen Wirkungsgrades der Maschine zu viel Wärme abgeführt wird. Zudem bedingt ein zu kühlendes Gehäuse eine verwickeitere Bauart desselben.The invention relates to a steam or gas turbine, particularly for high pressure and high temperature. In such turbines, there are large temperature differences on the housing between the inside and outside, which can cause dangerous tension. The high temperatures on the inside of the housing also impair the strength of the building material, which is all the more disadvantageous is, as this is particularly stressed by the high propellant pressure. Cm remedying these drawbacks is it has already been proposed to cool the housing. But this can cause dangerous tension the housing cannot be prevented; Furthermore, such a cooling can also be too strong, so that at the expense of thermodynamic efficiency of the machine too much heat is dissipated. In addition A housing to be cooled requires a complicated design of the same.

Um zu hohe Temperaturen vom Gehäuse fernzuhalten, ist es auch schon vorgeschlagen worden, das Gehäuse von innen zu iso-Heren, beispielsweise durch Vorsehen einer Isolierschicht an der Gehäuseinnenseite. Solche Schichten sind jedoch insofern wieder nachteilig, als sie das Wachsen oder Ausdehnen der Leitscheiben und ihrer Träger verhindern können, wodurch diese Teile gefährdet werden. Zudem bereitet es häufig Schwierigkeit, ein geeignetes Isoliermittel zu finden, das den Anforderungen genügen kann, welche die bei Hochdruckturbinen auftretenden hohen Drücke, hohen Temperaturen und sonstigen Eigenschaften des Hochdruckdampfes an einen solchen Baustoff stellen.It has also been suggested to keep the housing away from temperatures that are too high been to iso-Heren the housing from the inside, for example by providing a Insulating layer on the inside of the housing. However, such layers are in this respect again disadvantageous as they are the growth or expansion of the guide disks and their supports can prevent, whereby these parts are endangered. In addition, it often prepares Difficulty finding a suitable isolating agent that can meet the requirements which the high pressures, high temperatures and other properties of the high pressure steam on such a building material.

Gemäß vorliegender Erfindung wird das Turbinengehäuse auf seiner Innenseite dadurch gekühlt, daß in dem Raum zwischen Turbinengehäuse und den das Treibmittel zuführenden und von ihm durchströmten Teilen, in welchem das Treibmittel stagniert, Kühlvorrichtungen vorgesehen sind. Zweckmäßig kann durch solche Kühlrohre ein dem Turbinentreibmittel gleichartiges Kühlmittel strömen. Weist die Turbine einen vom Treibmittel umspülten Tragzylinder für die Leitscheiben auf, so können die Kühlrohre in den zwischen Tragzylinder und Gehäuseinnenseite vorhandenen Raum eingebaut sein. Solche Kühlrohre verhindern in wirksamer Weise eine Wärmestrahlung von den Innenteilen der Turbine aufs Außengehäuse, so daß letzteres vor gefährlichen Wärmebeanspruchungen geschützt wird; ferner ermöglichen solche Rohre die durch ihre Vermittlung abgeführte Wärme in der Anlage weiter aus-According to the present invention, the turbine housing is thereby on its inside cooled that in the space between the turbine housing and the propellant supplying and cooling devices are provided in parts through which it flows and in which the propellant stagnates. Appropriate a coolant similar to the turbine propellant can be obtained through such cooling tubes stream. If the turbine has a support cylinder for the guide disks around which the propellant flows on, the cooling tubes can be installed in the space between the support cylinder and the inside of the housing. Such cooling pipes effectively prevent heat radiation from the internal parts the turbine on the outer casing, so that the latter from dangerous thermal stresses is protected; furthermore, such pipes enable the discharged through their intermediation Further dissipate heat in the system

zunutzen, und sie verhindern zudem in keiner Weise das Ausdehnen und Wachsen der inneren Turbinenteile, da solche Kühlrohre als Ganzes kein starres Widerlager bilden. Auf der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigen Abb. ι einen axialen "Längsschnitt · durchand they in no way prevent the expansion and growth of the inner ones Turbine parts, since such cooling pipes as a whole do not form a rigid abutment. Examples of embodiments are shown in the drawing the subject of the invention illustrated, namely Fig. ι show an axial "longitudinal section · through

einen Teil einer Hochdruckturbine, welchepart of a high pressure turbine, which

ίο durch eine axiale Ebene in eine obere und untere Hälfte unterteilt ist,ίο through an axial plane into an upper and lower half is divided,

Abb. 2 einen Querschnitt durch einen Teil der oberen Hälfte dieser Turbine,Fig. 2 is a cross-section through part of the upper half of this turbine,

Abb. 3 einen axialen Längsschnitt durch einen Teil einer Hochdruckturbine, welche mit zu Gruppen vereinigte, mit radialem Spiel ins Turbinengehäuse eingesetzte Leitscheiben aufweist, von denen jede an einem Ende mit dem Gehäuse verbunden ist, und Abb. 4 eine Abänderung einer Einzelheit, ι bezeichnet einen Turbinenläufer, mit welchem Lauf räder 2 ein Ganzes bilden. 3 sind Leitvorrichtungen, die mit Ausnahme derjenigen der ersten Druckstufe von einem Tragzylinder 4 getragen werden, welcher seinerseits ins Turbinengehäuse 5 eingesetzt ist. 6 ist die Dampfeinführungskammer, an der die Leitvorrichtung 3 der ersten Stufe befestigt ist. Zwischen der Kammer 6 und dem Tragzylinder 4 einerseits und dem Gehäuse 5 andererseits ist ein Raum 7 vorhanden, in welchem derselbe Druck herrscht wie hinter der Leitvorrichtung 3 der ersten Stufe, indem ein Teil des aus dieser austretenden Dampfes durch einen Spalt 8 in jenen Raum 7 gelangen kann. Der Raum 7 erstreckt sich nahezu um die ganze Dampfeinlaßkammer 6 herum. In den Raum 7 sind nun Kühlrohre 9 eingebaut, welche in der aus Abb. 2 ersichtliehen Weise gebogen und an der oberen oder unteren Hälfte des Gehäuses 5 befestigt sind. Diese Rohreg w-erden von einem Kühlmittel durchströmt, das die von den Innenteilen 1, 2, 3, 4 der Turbine ausstrahlende Wärme sowie auch einen Teil der Wärme des in den Raum 7 gelangenden Dampfes auffängt und abführt, wodurch eine zu starke Erwärmung der Innenseite des Gehäuses 5 verhindert wird. Zweckmäßig wird durch die Kühlrohre 9 ein Treibmittel getrieben, das dem in der Turbine zu verarbeitenden gleichartig ist, aber unter Umständen einen anderen Aggregatzustand aufweisen kann. Diese Rohre y können erforderlichenfalls auch mit Rippen \^ersehen sein, um den Wärmeaustausch inniger zu gestalten.Fig. 3 is an axial longitudinal section through part of a high pressure turbine, which with guide disks combined into groups and inserted into the turbine housing with radial play each of which is connected at one end to the housing, and Fig. 4 shows a modification of a detail, ι denotes a turbine runner, with which running wheels 2 form a whole. 3 are guide devices, with the exception of those of the first pressure stage of a Carrying cylinder 4 are carried, which in turn is inserted into the turbine housing 5 is. 6 is the steam introduction chamber at which the guide device 3 of the first stage is attached. Between the chamber 6 and the support cylinder 4 on the one hand and the housing 5, on the other hand, there is a space 7 in which the same pressure prevails as behind the guide device 3 of the first stage, by part of the steam emerging from this through a gap 8 into that space 7 can get. The space 7 extends almost around the entire steam inlet chamber 6 hereabouts. Cooling tubes 9, which can be seen in FIG. 2, are now installed in space 7 Way bent and attached to the upper or lower half of the housing 5. These pipes are grounded by a coolant flows through the heat radiating from the inner parts 1, 2, 3, 4 of the turbine as well also collects and dissipates part of the heat from the steam entering space 7, whereby excessive heating of the inside of the housing 5 is prevented. The cooling tubes 9 a propellant driven, which is similar to that to be processed in the turbine, but may have a different state of aggregation under certain circumstances. These tubes y can, if necessary, also be seen with ribs, in order to make the heat exchange more intimate to design.

Durch die Kühlrohre 9 kann zweckmäßig auf irgendeine Art zwischenüberhitzter Dampf geleitet werden, um eine Kondensation des in den Raum 7 gelangten Dampfes zu verhindern. Through the cooling tubes 9 can expediently in any kind of reheated steam to prevent condensation of the steam that has entered the space 7.

Die Form der Kühlrohre 9 spielt für das Wesen der Erfindung keine Rolle. Die vom Kühlmittel abgeführte Wärme kann in der Anlage irgendwie wieder nutzbringend verwertet werden, beispielsweise zum Vorwärmen des Speisewassers oder der Verbrennungsluft. The shape of the cooling tubes 9 plays a role in this Essence of the invention does not matter. The heat dissipated by the coolant can be in the System can somehow be recycled profitably, for example for preheating of the feed water or the combustion air.

- Abb. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer Turbine, bei welcher die Leitvorrichtungen 3 nicht in einen Tragzylinder eingesetzt sind, sondern zu zwei Gruppen vereinigt sind, indem benachbarte Leitscheiben 3 jeder Gruppe an ihrem Umfang sich radial und axial nach Art von ineinandergreifenden Haken übergreifen. Dabei ist jede der Gruppen am Ende 10 und 11 ins Turbinengehäuse 5 eingesetzt. In die zwischen den Leitscheibengruppen und dem Gehäuse 5 vorhandenen Räume 12 und 13 sind Kühlrohre 9 eingebaut, die den mit denselben Bezugszeichen belegten Kühlrohren der ersten Ausführungsform entsprechen. Solche Kühlrohre 9 sind auch in den Außenraum des als doppelwandiges Rohr ausgebildeten Dampfzuführungsrohres 14 eingebaut. Das Kühlmittel, welches durch die in den Raum 13 eingebauten Kühlrohre 9 strömt, kann unmittelbar aus dem Abdampfstutzen 20 der Turbine entnommen werden, wodurch eine Zwischenüberhitzung dieses Teiles des Treibmittels stattfindet. Um eine hohe Strömungsgeschwindigkeit in den Kühlrohren zu erzielen, kann das darin überhitzte Treibmittel unter Umgehung einer oder mehrerer Türbinenstufen dem Haupttreibmittelstrom zugeführt werden.- Fig. 3 shows the application of the invention to a turbine in which the guide devices 3 are not used in a support cylinder, but are combined into two groups by adjacent guide disks 3 of each group on its circumference radially and axially in the manner of interlocking Overlap hooks. Each of the groups is at the end 10 and 11 in the turbine housing 5 used. In the existing between the guide disk groups and the housing 5 Spaces 12 and 13 are built-in cooling tubes 9, which are the cooling tubes of the first embodiment, which are given the same reference numerals correspond. Such cooling pipes 9 are also in the outer space of the steam supply pipe designed as a double-walled pipe 14 built in. The coolant, which through the in the room 13 built-in cooling pipes 9 flows, can be taken directly from the exhaust nozzle 20 of the turbine, whereby a Reheating of this part of the propellant takes place. To have a high flow rate To achieve in the cooling tubes, the propellant superheated therein can bypassing one or more door hinge stages are fed to the main propellant stream.

Bei der in Abb. 4 gezeigten Ausführung sind am Außenumfang des Tragzylinders 4 und der Dampfeinführungskammer 6 je eine Platte 15 oder 16 angebracht, um einen Wärmeübergang von innen nach außen infolge Strahlung zu verhindern. Diese Platten 15, 16 bilden zusammen mit Rippen, die an ihnen angebracht sind, und den Teilen 4, 6 Hohlräume 17 und 18, die sich mit stagnierendem Dampf anfüllen. Auf diese Weise kann in Verbindung mit den Kühlrohren 9 in besonders wirksamer Weise das Turbinengehäuse 5 vor zu hohen Temperaturen geschützt werden.In the embodiment shown in Fig. 4, on the outer circumference of the support cylinder 4 and the steam introduction chamber 6 each a plate 15 or 16 attached to a To prevent heat transfer from inside to outside as a result of radiation. These plates 15, 16 together with ribs attached to them and the parts 4, 6 form cavities 17 and 18 filling up with stagnant steam. This way, in The turbine housing 5 is connected to the cooling pipes 9 in a particularly effective manner be protected from excessively high temperatures.

Claims

Patent claims:

i. Steam or gas turbine, in particular for high pressure and high temperatures, at which between the outer turbine housing and the parts feeding the propellant and through which it flows a stagnant propellant filled space is available, characterized in that cooling devices are provided in this space, the

protect the housing from the high temperatures.

2. Steam or gas turbine according to claim i, characterized in that The same medium flows through the cooling pipes and the turbine.

3. Steam or gas turbine according to claims 1 and 2, characterized in that that the medium flowing through the cooling tubes, bypassing one or more turbine stages to the Main propellant flow is supplied.

4. Steam or gas turbine according to claim ι with a rom propellant surrounded by a support cylinder for the guide disks, characterized in that the Cooling tubes in "the space between the support cylinder and the inside of the housing are built in.

5. Steam or gas turbine according to claims 1 and 4, characterized in that that on the support cylinder a plate bounding with it gaps for receiving propellants, the Prevents heat radiation to the outside, is attached.

6. Steam or gas turbine according to claim ι with one in the horizontal Housing subdivided in the axial plane, characterized in that the cooling tubes are each fastened in the upper and lower housing halves are.

1 sheet of drawings