DE615013C - Einrichtung zur Befestigung einer frei ausdehnbar im Gehaeuse zentrierten Einstroemkammer fuer Dampf- oder Gasturbinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Anordnung der Einströmkammer in Dampf- oder Gasturbinen.

Im Turbinenbau wird gefordert, daß die Turbinen auch bei stark schwankender Belastung und daher wechselnden Dampf- oder Gaseintrittstemperaturen mit günstigem Wirkungsgrad arbeiten. Hierfür ist es wesentlich, daß die Düsen der Einströmkammer unabhängig von den Schwankungen der in der Turbine herrschenden Temperaturen ihre Lage gegenüber den Schaufeln des ersten Laufrades möglichst genau innehalten. Hinzukommt, daß insbesondere bei Turbinen mit mehreren Ventilen durch Wärmeverformungen eine übermäßige Abnutzung der Stopfbüchsen usw. and unter Umständen Betriebsstörungen entstehen können.
Um diese Schwierigkeiten möglichst zu

ao vermeiden, hat man die Einströmkammer unter nachgiebiger Ausbildung der Verbindungsstücke für die Dampfzuleitung frei ausdehnbar im Innern des Turbinengehäuses zentriert. Die bisher bekannten Einrichtungen dieser Art ließen aber hinsichtlich der genauen Zentrierung noch immer zu wünschen übrig.

Gemäß der vorliegenden Erfindung soll eine genaue, von der Belastung unabhängige Zentrierung dadurch erreicht werden, daß die Zentrierung der Einströmkammer durch einen mit ihr starr verbundenen Zentrierring erfolgt, welcher dem Wärmeeinfluß möglichst entzogen ist und sich auf einen Ringansatz des Gehäuses stützt, der die Welle mit geringem Abstand umgibt. Auf diesem Ansatz ist sowohl eine zylindrische Auflagefläche wie eine dehnungsnachgiebige Zentrierung, etwa durch radiale Gleitflächen, vorgesehen. Außen ist die Einströmkammer durch radiale Nuten im Gehäuse so geführt, daß sie sich ungehindert in radialer Richtung ausdehnen kann. Damit der Verbandungsstutzen zwischen dem Treibmittelzuführungsrohr und derEinstrpmkatnmer keine Biegungsbeanspruchung auf +5 letztere ausüben kann, ist dieser Verbindungsstutzen in seiner Längsrichtung lose geführt; so kann z.B. ein mit der Einströmkammer starr verbundener Rohrstutzen durch eine Stopfbüchseneinrichtung in der Anschlußstelle der Dampfzuführungsleitung radial gleitbar geführt sein.

Bei einer bekannten Turbinenbauart ist die Einströmkammer in einer Wand angeordnet,

die außen radial gleitbar im Gehäuse geführt ist, während sie innen auf der zylindrischen Außenfläche eines Stopfbüchsenteiles ruht der mit dem in Achsenrichtung anschließenden, im Gehäuse starr gelagerten Stopfbüchsenteil durch radiale Keile und Nuten "verbunden ist; die Dampfzuführungsstutzen sind in axialer Richtung angeordnet und nachgiebig ausgebildet. Bei dieser Bauart ίο treten verschiedene Einflüsse auf, die für die Aufrechterhaltung einer genau zentrischen Lage nachteilig sind.

Einmal ist die Zylinderflächenzentrierung auf dem innenliegenden Stopfbüchsenteil im Gegensatz zur Erfindung in Reihe mit der Dreikeilzentrierung zwischen beiden Stopfbüchsenteilen geschaltet, so daß die Fehler beider Zentrierungen sich summieren. Ferner sind dieDampfzuleitungen durch dieGehäusestirnwand hindurchgeführt, welche die zur Zentrierung dienende Stopfbüchse trägt. Da gerade bei Höchstdruckturbinen, bei denen besonders hohe Temperaturen auftreten, der Durchmesser der Stirnwand ziemlich klein as ist, läßt es sich nicht vermeiden, daß die Stopfbüchse dem Einfluß der schwankenden Temperatur des Frischdampfes ausgesetzt ist, wodurch insbesondere bei Anwendung mehrerer, getrennt geregelter Zuführungs stutzen die Zentrierung ungünstig beeinflußt werden muß. Infolge der axialen Anordnung der Zuführungsstutzen treten ferner bei der Wärmeausdehnung der Einströmkammer auch Biegungsbeanspruchungen auf diese auf, welche gleichfalls zu ungünstigen Formänderungen führen.

Die Erfindung vermeidet die erwähnten Nachteile unter Beibehaltung der günstigen Eigenschaften. So findet, im Gegensatz zu anderen bekannten Bauarten, die Zentrierung der Einströmkammer in der Nähe der Achse statt, wobei Zylinderzentrderung und Mehrkeilzentrierung einander parallel geschaltet sind. Daß die Zentrierung in der Nähe der Achse erfolgt, hat den Vorteil, daß die zentrische Lage von Temperaturungleichmäßigkeiten besonders wenig beeinflußt wird und daß an dieser Stelle die gesamten Temperaturverformungen so klein sind, daß die einfache Zentrierung durch Zylinderflächen eine selbst bei hohen Temperaturen zur Not ausreichende Genauigkeit ergeben würde. Die erfindungsgemäß angewandte Parallelschaltung dieser Zentrierungsart mit der durch radiale Gleitflächen ergibt aber eine besonders zweckmäßige Zusammenarbeit der beiden Zentrierungen. Im kalten Zustand und bei mäßigen Temperaturen werden durch die Zylinderzentrierung alle Teile zwangsläufig in die genau richtige Lage gebracht. Bei hohen Temperaturen entsteht zwischen den Zyliindernächen ein kleines Spiel, jedoch sorgt die Gleitflächenzentrierung dafür, daß keine nennenswerte Verschiebung aus der zentrischen Lage eintreten kann. Diese Zentrierung arbeitet zwar nicht ganz so genau wie bei kaltem Zustand .die Zylinderzentrierung. Da jedoch durch letztere die Teile bei jeder Abkühlung in die genaue Mittellage gebracht werden, wenn sie sich etwa bei längerem Lauf unter hoher Belastung ein wenig verschoben haben sollten, wird im allgemeinen die richtige Lage genauer eingehalten, als wenn lediglich Gleitflächen zur Zentrierung vorhanden wären. Ein besonderer Vorteil besteht auch noch darin, daß selbst bei Beschädigung der Zentnierkeile die Stopfbüchse nicht zerstört werden kann, weil die parallel geschaltete Zylinderzentrierung infolge des kleinen Zylinderdurchmessers einen ausreichenden Schutz gegen Verschiebungen gefährlicher Größe bildet.

Die Zuführungsstutzen radial anzuordnen, ist bei Einströmkästen bekannt, welche in der Nähe des äußeren Umfanges am Turbinengehäuse befestigt sind. Hierbei hat man teilweise auch den Zuführungsstutzen in Längsrichtung nachgiebig ausgebildet. Man konnte auf diese Art aber nicht mit genügender Genauigkeit die richtige Lage der Einströmdüsen zu den Schaufeln des ersten Laufrades sichern, da das Gehäuse, an dessen Umfang die Einströmdüsen befestigt waren, sich infolge seiner Berührung mit der Außenluft naturgemäß weniger erwärmt und ausdehnt, als die völlig von Dampf umgebenen Lauiräder.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen" erläutert, und zwar zeigt

Abb, ι den Einströmteil einer erfindungsgemäß ausgebildeten Turbine im Achsenschnitt,

Abb. 2 einen Zuführungsstutzen nebst Umgebung im Querschnitt,

Abb. 3 ein Gehäuse mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung im Achsenschnitt,

Abb. 4 eine Ausführungsform der Zentrierung durch radiale Gleitflächen im Quer- iw schnitt,

Abb. S die äußere Führung der Einströmkammer im Querschnitt.

Die den Dampf dem ersten Laufrad zuführenden Düsen 2 sind in einer als geschlossener ein- ader mehrteiliger Ring ausgebildeten, im Innern des Turbinengehäuses 3 gelagerten Einströmkammer 1 angeordnet. Mit der Einströmkammer ist ein Zentrierring 4 verbunden, der mit seiner zylindrischen Innenfläche 5 auf einem Ringansatz 8 ruht, welcher sich von der Stirnseite des Gehäu-

ses 3 nach innen erstreckt und die Welle mit geringem Abstand umgibt. Der Ansatz 8, welcher gewissermaßen die Verlängerung der Stopfbüchsennabe bildet, trägt außerdem Federkeile 9, die sich in Achsenrichtung erstrecken, und deren radiale Seitenflächen in bekannter Art eine dehnungsunempfindliche Zentrierung für die Kammer 1 bilden. Zur axialen Festlegung der Kammer 1 ist an

ίο deren äußerem Umfang ein Flansch 13 vorgesehen, der in einer entsprechenden Nut 11 des Gehäuses geführt ist, während die Nut 11 in radialer Richtung genügend Spiel zur ungehinderten Ausdehnung des Flansches 13 läßt. Der Dampf wird der Einströmkammer aus dem Zuführungsrohr 16 durch eine Stopfbüchse in radialer Richtung zugeführt, so daß auch durch den Zuführungsstutzen die radiale Ausdehnung der Kammer nicht gestört werden kann. Im Ausführungsbeispiel enthält die Stopfbüchse ein mit der Kammer 1 starr verbundenes Futterrohr 17. Ein zweiter, im Gehäuse 3 fester Stutzen 19 umgibt das Futterrohr in einigem Abstand. Im Spalt zwischen beiden Rohren gleitet ein Packungsring 27, der durch eine Feder 21 in Längsrichtung der Stopfbüchse gegen die Stirnseite des Endflansches 22 des Treibmittelzuführungsrohres 16 gedruckt wird.

Abb. 2 läßt die Anordnung der Keile 9 erkennen, ferner sieht man in dieser Abbildung die Anordnung mehrerer Zuführungsstellen für das Treibmittel.

Bei der in Abb. 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist die Stopfbüchse durch einen Metallbalgen ersetzt, der die gleiche Aufgabe erfüllt und ebenfalls praktisch nur in seiner Längsrichtung beansprucht wird, so daß die Einströmkammer keinem Biegungsmoment ausgesetzt wird. Der zur axialen Führung dienende Flansch 13 ist bei dieser Form in einzelne Lappen aufgelöst, welche nach einer Verdrehung der Kammer um die Turbinenachse Kanälen 30 gegenüberliegen. Die Einströmkammer kann daher nach Art eines Bajonettverschlusses in Achsenrichtung in den Einströmteil des Gehäuses 3 eingesetzt werden, so daß dieser ungeteilt ausgeführt werden kann. In Betriebsstellung ist die Wirkung des Flansches 13 genau die gleiche wie nach Abb. 1 und 2.

Abb. 4 zeigt im Querschnitt Einlagen, die an Stelle der Federkeile 9 verwendet werden können. Dieselben bestehen aus einem außen zylindrischen Körper 26, der durch einen verzahnten Schnitt so geteilt ist, daß ebenfalls radiale Gleitflächen entstehen. Man braucht bei Verwendung dieser Einlagen in den Zentrierring und den Stopfbüchsnabenansatz nur nach Zusammenbau dieser Teile ein normales zylindrisches Loch zu bohren, Die Teile 26 können erheblich billiger hergestellt werden als eine Keilnute mit rechteckigem Querschnitt in den Teilen 4 und 8.

Abb. 5 zeigt eine Ausführungsform, die 6g sich von der nach Abb. 1 dadurch unterscheidet, daß der zur axialen Festlegung dienende Flansch 13 in die Mittelebene der Einströmkammer ι verlegt ist. In dieser Ebene liegen auch die Zuführungsstutzen für das Treibmittel, so daß diese bei der Ausführungsform nach Abb. 5 keinesfalls Verschiebungen in seitlicher Richtung erleiden können.

Einige Einzelheiten der Turbine können innerhalb des Rahmens der Erfindung abgeändert werden. So können zur dehnungsnachgiebigenf Zentrierung an Stelle von Keilen oder Zylindern mit verzahnter Teilfläche auch andere ähnlich, wirkende Mittel verwendet werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Befestigung einer als ein- oder mehrteiliger Ring ausgebildeten Einströmkammer in Dampf- oder Gasturbinen, wobei die Einströmkammer frei ausdehnbar mit nachgiebiger Ausbildung der radial angeordneten Verbindungsstücke für die Dampfzuleitung im Inneren des Turbinengehäuses zentriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung derEinströmkammer durch einen mit ihr starr verbundenen Zentrierring (4) erfolgt, welcher dem Wärmeeinfluß mögliehst entzogen ist und sich auf einem die Welle mit geringem Abstand umschließenden Rdngansatz (8) des Gehäuses abstützt, wobei sowohl eine zylindrische Auflagefläche wie eine dehnungsnachgiebige" Zentrierung (9), etwa durch radiale Gleitflächen, vorgesehen sind, während die Einströmkammer (1) durch radiale Nuten (11) im Gehäuse so geführt ist, daß sie axial festgehalten ist, aber ihre radiale Dehnung ungehindert erfolgen kann, und der Verbindungsstutzen zwischen dem Zuführungsrohr (16) für das Treibmittel und der Einströmkammer (1) in seiner Längsrichtung¹ lose geführt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als dehnungsnachgiebige Zentrierungsmittel durch einen verzahnten Schnitt geteilte axiale Zylinder (26) vorgesehen sind, die je zur Hälfte in der Stopfbüchsennabe (8) und am inneren Umfang (4) der die Einstfömkammer tragenden Scheibe befestigt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum axialen Festhalten der Einströmkammer dienenden Radialnuten (11) in der Mittel-

ebene der das Treibmittel zuführenden Stutzen liegen (Abb. 5).

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Radialnuten (11) axiale Kanäle (30) angeschlossen sind, deren Breite und Anordnung so gewählt ist, daß die zur Führung der Einströmkammer in den radialen Nuten (11) dienenden Zungen (13) nach einer Verdrehung der Einströmkammer gegenüber dem Gehäuse durch die axialen Kanäle (30) hindurchtreten können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen