DE6908010U

DE6908010U - STEAM TURBINE, PREFERABLY HIGH PRESSURE TURBINE WITH CONTROL STAGE.

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Publication number: DE6908010U
Application number: DE6908010U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-02-28
Filing date: 1969-02-28
Publication date: 1971-05-13

Description

SIEMEiTS AKTIENG-ESELLSCHAPI Erlangen, 2 S ROY 1570SIEMEiTS AKTIENG-ESELLSCHAPI Erlangen, 2 S ROY 1570

Werner-von-Siemens-Str.Werner-von-Siemens-Str.

! Unser Zeichen:! Our sign:

TPA 68/0733 Bu/FlTPA 68/0733 Bu / Fl

Dampf turbine, vorzugsweise Hochdruck turbine mit RegelstufeSteam turbine, preferably high pressure turbine with control stage

Die bisherige Ausführung der Düsen und deren Befestigung im Düsenkasten bzw. Isnengehäuse bei Dampfturbinen sieht in der Regel aus dem Vollen gefertigte Düsen bzw. ganze Düsenringe vor, die durch !Form Schluß und ggf. durch zusätzliche Schweißung im Düsenkasten gehalter, werden. Die Fertigung von Düsen aus dem Tollen ist relativ aufwendig. Die Befestigung der Düsen im Düsenkasten ergibt hohe Beanspruchungen der FormSchlußνerbindung. Die Düsen werder in der Regel aus 13 ?£-igem Chromstahl hergestellt, während der Düsenkasten aus einem niedrig legierten Stahl ist. Beim Yerschweißen der beiden Stähle sind besondere Vorkehrungen notwendig. Die verschiedenen Ausdehnungs-Koeffizienten dieser Stähle ergeben im Betrieb zudem hohe Beanspruchungen der Schweißnähte. Der !feuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dampfturbine zu schaffen, welche eine fertigungstechnisch einfachere und im Betrieb sicherere Befestigung der Düsen in ihrem Düsenkasten bzw. Innengehäuse aufweist.The previous design of the nozzles and their attachment in The nozzle box or inner housing for steam turbines can be seen in the As a rule, nozzles or entire nozzle rings manufactured from solid material are presented, which are formed by! Form closure and, if necessary, by additional welding in Nozzle box holder. The manufacture of nozzles from the Tollen is relatively expensive. The fastening of the nozzles in the nozzle box results in high stresses on the form-fitting connection. The nozzles are usually made of 13 chrome steel, while the nozzle box is made of a low alloy steel. There are special features when welding the two steels Precautions necessary. The different expansion coefficients of these steels also result in high stresses during operation of the welds. The function of the furnace is to create a steam turbine which is simpler to manufacture and more secure attachment of the nozzles in their operation Has nozzle box or inner housing.

Gegenstand der Neuerung ist eine Dampfturbine, vorzugsweise Hochdruckturbine mit Regelstufe, axt im Dampfdurchlaßquerschnitt von !Eurbinengehäuseteilen angeordneten Düsen, die aa einstückigen Düsenkästen oder Innen gehäuse teilen befestigt sind. Die Feuerung besteht darin, daß in die den Dampfdurchlaßquerschnitt der Düsen begrenzenden feststehenden Wandteile durch elektrische Abtragverfahren mittels dem Düsenschaufelprofil entsprechender Elektroden etwa radial orientierte AufnahmeÖffnungen eingearbeitet bzw. eingesenkt sind, wobei die AufnahmeÖffnungenThe subject of the innovation is a steam turbine, preferably High-pressure turbine with control stage, ax in the steam passage cross-section of! Eurbinengehäuseteile arranged nozzles, the aa one-piece Nozzle boxes or inner housing parts are attached. the Firing consists in the fact that the steam passage cross-section the fixed wall parts delimiting the nozzles by means of electrical removal processes using the nozzle vane profile Electrodes incorporated approximately radially oriented receiving openings or are sunk, the receiving openings

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-Z--Z-

eines Wandteils als Durchgangsöffnungen und die Aufnahme öffnungen des im radialen ATbstand des Dampfdurchlaßquerschnittes diesem Wandteil gegenüberliegenden anderen Randteile als Blindöffnungen ausgeführt sind, daß die einzelnen Düsenschaufeln von der Außenseite der Durchgangsöffnungen durch letztere hindurch eingeschoben und mit ihrem Einschiebende in die anderen, zugehörigen Blindöffnungen des gegenüberliegenden Wandteils eingefügt sind und daß durch Verschließen der Durchgangsöffnungen die Düsenschaufeln gegen Herausfallen gesichert und der betreffende Spalt zwischen den Düsenschaufein und den sie umfassenden Wand~ teilen abgedichtet ist, wobei die Düsenschaufeln mit Radialspalt zur Ermöglichung einer freien Wärmedehnung in der Schaufellängsachse bezüglich der Wandteile angeordnet sind. Unter elektrischem Abtragverfahren wird hier wie im folgenden bevorzugt eine Bearbeitung durch Funkenerosion oder durch elektrochemisches Senken verstanden. Durch die !Teuerung lassen sich eine Reihe von Vorteilen erzielen, die insb. in folgendem zu sehen sind: 1. Für die Düsen karm gezogenes oder gefrästes Stangenmaterial verwendet werden; eine Fertigung aus dem Vollen ist nicht erforderlich; 2. zusätzliche Formschlußverbindungen entfallen, die Beanspruchung der Düse entspricht der eines zweiseitig aufliegenden Balkens; 3. Wärmespannungen, die aus den verschiedenen Ausdehnungs-Koeffizienten von Düse und Düsenkasten resultieren, lassen sich auf einfache Weise vermeiden.a wall part as through openings and the receiving openings that in the radial A-spacing of the vapor passage cross-section Wall part opposite other edge parts as blind openings are designed that the individual nozzle blades are inserted from the outside of the through openings through the latter and inserted with its insertion end into the other, associated blind openings of the opposite wall part are and that the nozzle blades are secured against falling out by closing the through openings and the relevant Gap between the nozzle vane and the wall surrounding it ~ parts is sealed, the nozzle blades with radial gap to enable free thermal expansion in the longitudinal axis of the blade are arranged with respect to the wall parts. Under electric As in the following, the removal method is preferably machining understood by spark erosion or by electrochemical sinking. A number of advantages can be achieved through the increase in prices achieve, which can be seen in the following: 1. For the Nozzles drawn or milled bar stock can be used; a production from the solid is not necessary; 2. additional There are no form-locking connections, the stress on the nozzle corresponds to that of a beam resting on both sides; 3. Thermal stresses resulting from the various expansion coefficients resulting from nozzle and nozzle box can be avoided in a simple manner.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Gegenstandes der !Teuerung sind die Durchgangsöffnungen durch dichtendes Anschweißen von Deckstreifen oder -platten abgedeckt. Die Beanspruchung dieser Deckstreifen oder -platten ist denkbar gering, da sie lediglich den Formschluß abzusichern und den Spalt zwischen Düsenprofil und Düsenkasten abzudichten brauchen. Gemäß einem weiteren neuerungsgemäßen Merkmal sind die Schaufeln zugleich mit den sie umgebenden Wandteilen verschweißt, so daß damit ein definierter Fix-According to a preferred embodiment of the subject of inflation are the through-openings by welding on Cover strips or panels covered. The stress on these cover strips or panels is extremely low, since they only to secure the form fit and to seal the gap between the nozzle profile and the nozzle box. According to another innovation according to the invention Feature, the blades are welded to the surrounding wall parts at the same time, so that a defined fixed

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- 5 -punkt ihrer Längsdehnung ge schaff en ist.- 5 - point of their longitudinal expansion is created.

Im folgenden wird der Gegen*stand der Feuerung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele noch, näher erläutert. Es zeigen:In the following the subject of the firing is based on two Examples of embodiments shown in the drawing, explained in more detail. Show it:

Fig. 1 einen Düsenkasten nach, der !feuerung, ausschnittswei.se zum Teil im Schnitt und in perspektivischer Darstellung,Fig. 1 shows a nozzle box according to the! Firing, cut-out partly in section and in perspective,

Fig. 1a eine einzelne Düsenschaufel perspektivisch,1a shows a single nozzle blade in perspective,

?ig. 2 zum Teil im Schnitt quer zur Turbinenlängsachse das Einströmende einer Hochdruckturbine mit neuerungsgemäß ausgestalteten Düsenkasten, wobei hier teilweise die Schraffur fortgelas sn ist.? ig. 2, partly in a section transverse to the longitudinal axis of the turbine Inflow end of a high-pressure turbine with a nozzle box designed according to the innovation, the hatching here in part fortgelas sn is.

Der in Fig. 1 dargestellte Düsenkasten kann so wie in Fig. 2 Teil eines Frischdampfeinsatzes sein, welcher den Dampf zu einer nachgeschalteten G-Ieichdruck-Eegelstufe oder unmittelbar in die Beschaufelung einer Überdruckturbine leitet; er kann Jedoch auch für Turbinen der G-Ieichdruckbauart Anwendung finden und bei Dampfturbinen mit Außen- und Innengehäuse Teil des Innengehäuses sein. In Fig. 1 ist die DampfStrömungsrichtung durch die Pfeile 1 angedeutet, die die Düsenschaufeln The nozzle box shown in FIG. 1 can, as in FIG. 2, be part of a live steam insert which supplies the steam a downstream calibration pressure level or directly leads into the blading of a positive pressure turbine; he can However, it can also be used for turbines of the G-Ieichdruckbauart and be part of the inner housing in the case of steam turbines with an outer and inner casing. In Fig. 1, the steam flow direction is indicated by the arrows 1, which the nozzle blades

2 umgebender, radial außen liegenden Wandteile des Dusenkastens2 surrounding, radially outer wall parts of the shower box

3 sind mit 4 bezeichnet, die radial innen liegenden ¥andteile mit 5. Der Begriff "radial" bezieht sich, wie üblich, auf die in Fig. 2 dargestellte Turbinenlängsachse 6. Zur Herstellung der in Fig. 1 dargestellten DüsenkastenanOrdnung wir-d so vorgegangen, daß' in die den Dampf du rchlaßquerschnitt 7 der Düsen 8, welch letztere jeweils zwischen den benachbarten Dusenschaufeln 2 gebildet sind, begrenzenden feststehenden Wandteile 4-, durch elektrische Abtragverfahren zunächst dem Profil der3 are denoted by 4, the radially inner ¥ andteile with 5. The term "radial" refers, as usual, to the Turbine longitudinal axis 6 shown in FIG. 2 for production the nozzle box arrangement shown in Fig. 1 is proceeded as follows: that 'in which the steam you rchlaßqunitte 7 of the nozzles 8, which latter is between the adjacent nozzle blades 2 are formed, delimiting fixed wall parts 4-, first the profile of the electrical removal process

Si·Si

a'a '

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I Düsenschaufeln 2 entsprechende Aufnahme öffnungen 9 (io denI nozzle blades 2 corresponding receiving openings 9 (io den

i radial äußert liegenden Wandteilen 4-) vaad 10 (in den radial innen i radially outer wall parts 4-) vaad 10 (in the radially inner

* liegenden Wandteilen 5) eingearbeitet werden· Me wesentlich ^s, radiale Senkriehtung ist du Bit Pfeil 11 artgedeutet. Eine ein-* lying wall parts 5) are incorporated · Me substantially ^s , radial vertical direction is indicated by bit arrow 11. A one

ji zelne Düsenschaufel ist in Sig* 1a perspektivisch and scheata-ji zelne nozzle blade is in Sig * 1a perspective and scheata-

i tisch dargestellt. Wesentlich ist, daß die Aufnahmeöffnungeni table shown. It is essential that the receiving openings

; 9, 10 dem Profil der einzusetzenden Schaufeln genau entspreohea»; 9, 10 exactly correspond to the profile of the blades to be used

I damit eine satte Anlage gewährleistet ist. Die in den WandteilenI so that a full system is guaranteed. The ones in the wall parts

"' 4 einzuarbeitenden Aufnahme öffnungen 9 sind als SacklSJeher,,"'4 to be incorporated receiving openings 9 are as SacklSJeher ,,

~ ersichtlich, ausgeführt, während die in des radial inn©®~ can be seen, carried out, while the in des radial inn © ®

* den Wandteiler 5 einzuarbeitenden Aufnahmeöffnungen 10 als* the wall divider 5 to be incorporated receiving openings 10 as

ί Durchgangsöffnuugen ausgefüixt sind. Das ist üeshalb besondersί Through openings are filled. That's why that's special

! vorteilhaft, weil die Elektrode in einem Arbeitsgang in der! advantageous because the electrode can be used in one operation

* Richtung 11 sich den Weg zunächst durch den Wandteil 5 bahnen j und anschließend das Material aus dem Wandteil 4- in der· erforderlichen Siefe abarbeiten kann. Sind die* Direction 11 first pave the way through the wall part 5 j and then the material from the wall part 4- in the · required Youfe can work off. Are the

; 9, 10 für den Düsenkasten in der dargestellten Weise; 9, 10 for the nozzle box in the manner shown

* beitet, so können die einzelnen Düsenschaufeln 2 mit ihrem ' Einschiebende 2δί zunächst durch die Öffnungen 10 durcthge~* is working, the individual nozzle blades 2 can with their 'Push-in end 2δί initially through the openings 10 ~

I schoben werden, und zwar so weit, daß si© sit ihreat Einseitigb—I can be pushed so far that it is unilaterally

* ende 2a in die Aufnahme Öffnungen 9 gelangen, wobei ihr anderes* end 2a get into the receptacle openings 9, with your other

ί Ende 2b mit der Außenseite der Wand teile 5 etwa bündig abschließt.ί End 2b with the outside of the wall parts 5 is approximately flush.

I Der Spalt 12 zwischen Düsen schaufeln 2 usad Wandteilen 5 muE nun-I The gap 12 between nozzles shovel 2 usad wall parts 5 must now-

J mehr dampf dicht verschlossen werden, und die Schaufel!» 2 «ässeiaJ more steam tightly, and the shovel! » 2 «assenia

': gegen Herausfallen gesichert werden. Das kann vorteilEtsoft äa-': be secured against falling out. That can be advantageous

I durch geschehen, daß zumindest die Außecbereiche dieses Spaltes I happened by that at least the outer areas of this gap

12 durch eine Schweißraupe verschlossen werden; fertigasg.stech.-I nisch noch günstiger ist es, wenn - wie dargestellt - auf die12 are closed by a weld bead; finished asg.stech.-I It is nically even cheaper if - as shown - on the

r Oberfläche des Wandteiles 5 eine Deckplatte 13 gelegt und «itOn the surface of the wall part 5, a cover plate 13 is placed and it

dem Wandteil 5 dichtend verschweißt wird (Schweißraupen 13a, 13b). Die Schweißraupe 13b ist zugleich mit den Schaufeln 2 verschweißt und fixiert letztere an ihrem Ende 2b in ihrer Längsrichtung. Aus Vorstehendem geht hervor, de Γ die Verwendung von | prismatischen Elektroden und Düsenschaufeln, d. h. gezogenemthe wall part 5 is welded to form a seal (weld beads 13a, 13b). The weld bead 13b is at the same time welded to the blades 2 and fixes the latter at its end 2b in its longitudinal direction. From the above it can be seen that the use of | prismatic electrodes and nozzle blades, d. H. drawn

890801013.5.71890801013.5.71

-Afc.-Afc.

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Schaufelmaterial, möglich iat. Demgemäß liegen die Aufnahme Öffnungen 9 und die Durchgangaöffnungen 10 der jeweiligen Schaufel 2 in Flucht zueinander. Die radiale Sratreckung dea Dampfdurchlaßquerachnittea 7 ist mit h bezeichnet; dieae Größe entspricht der dem Dampffluß ausgesetzten Schaufelhöhe. Damit eine ungehinderte Relativdehnung zwischen den Schaufeln 2 bzw. den Düsen 2, 8 einerseita und den sie umgebenden Wandteilen 4, 5 andereraeita ermöglicht iat, sind die Schaufeln 2 so angeordnet, daß ein Spalt 14 zwiachen ihren Einschiebenden 2a und dem Boden der BlindÖffnungen 9 verbleibt. Dieaer Spalt ist in Fig. 1 übertrieben dargestellt. Das Spiel bzw. der Spalt 14 iat zweckmäßigerweise zwischen dem Einschiebende 2a und der zugehörigen Blindöffnung 9₅ welche eine radial außen liegende Führung bildet, vorgesehen. Damit ist ermöglicht, daß durch die Dichtschweißung 13a, 13b zugleich der Fixpunkt für die Schaufeln 2 in einem Arbeitsgang hergestellt werden kann.Blade material, possible iat. Accordingly, the receiving openings 9 and the passage openings 10 of the respective blade 2 are in alignment with one another. The radial stretching of the vapor passage cross section 7 is denoted by h; the size corresponds to the blade height exposed to the steam flow. So that an unhindered relative expansion between the blades 2 or the nozzles 2, 8 on the one hand and the surrounding wall parts 4, 5 on the other hand, the blades 2 are arranged so that a gap 14 remains between their insertion ends 2a and the bottom of the blind openings 9 . The gap is shown exaggerated in FIG. The play or the gap 14 is expediently provided between the insertion end 2a and the associated blind opening 9 ₅ which forms a guide located radially on the outside. This makes it possible for the fixed point for the blades 2 to be produced in one operation at the same time through the sealing weld 13a, 13b.

Fig. 2 zeigt mehrere Düsenkästen 3' in einer zur Fig. 1 etwas abgewandelten Ausführungsform, welche in tetragonaler Drehachsensymmetrie bezüglich der Längsachse 6 eines Hochdrucktopfgehäuses 15 angeordnet sind. Diese Düsenkästen 3' sitzen an von außen in stutzenartige Gehäuseanformungen 16 einfügbaren Frischdampfeinsätzen 17. Letztere weisen zur Zentrierung jeweils Ringkragen 18 auf, die mit konischen Anlageflächen 19 veraehen und von Überwurfmuttern 20 gegen den Dampfdruck gehalten werden, wobei letzter? in ein Innengewinde 21 der Anformungen 16 eingeschraubt und zwischen den Kragen 18 und den Überwurfmuttern 20 U-förmige, elastische Dichtungsringe 22 eingefügt sind. Im übrigen sind gleiche Teile zu Fig. 1 bzw. 1a mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so der Dampfdurchlaßquerschnitt 7 und die Dampfein-FIG. 2 shows a plurality of nozzle boxes 3 'in a somewhat similar manner to FIG. 1 modified embodiment, which in tetragonal axis of rotation symmetry with respect to the longitudinal axis 6 of a high pressure pot housing 15 are arranged. These nozzle boxes 3 'are seated on from the outside that can be inserted into nozzle-like housing projections 16 Live steam inserts 17. The latter point to the centering each ring collar 18, which veraehen with conical contact surfaces 19 and of union nuts 20 against the Vapor pressure can be maintained, the latter being? screwed into an internal thread 21 of the projections 16 and between the Collar 18 and the union nuts 20 U-shaped, elastic sealing rings 22 are inserted. Otherwise are the same Parts of Fig. 1 and 1a are provided with the same reference numerals, so the steam passage cross-section 7 and the steam inlet

I I . .I I. .

It IiIt ii

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strönmngsriehtung 1. Die radial innen liegenden Wandteile aind, wie ersichtlich, an die Form dea Dampfdurchlaßquerschxiittea 7 angepaßt und verlaufen im wesentlichen "bogenförmig, damit die Länge der DurchgangBöffnungen 10 überall gleich ist. Mit 23 ist noch eine Wellenkontur angedeutet.Flow direction 1. The radially inner wall parts aind, As can be seen, to the shape of the vapor passage cross section a 7 adapted and run essentially "arcuate, so that the Length of the passage B openings 10 is the same everywhere. A wave contour is indicated at 23.

7 Schutzansprüche7 claims for protection

Claims

• β

* 4

VBA 68/0155 - 7 -

Ii. Steam turbine, preferably high pressure turbine with control station, with: nozzles arranged in the steam passage, n turbine housing parts, which are attached to one-story nozzle box or inner housing parts ", characterized in that the fixed wall parts (4, 5) delimiting the steam passage cross-section of the nozzles By means of electrical ablation processes by means of electrodes corresponding to the nozzle plate profile, approximately radially oriented receptacles are incorporated "or are sunk, where - "with you Acifnähme openings (10) of a ¥ and part (5) as Dtszcb.- gangsöffntngen and the receiving openings (9) of ita radial distance Ü && vapor passage cross section (7) this wall part opposite to the other ¥ and part (4-) as blind openings are shown that the individual DS blades (2) from the outside of the passage openings (10) through the latter, pushed in with their insertion end (2a) into the other, associated blifidSfJLHcrageii (9) of the opposite part (4 / are inserted and that by closing the through openings (10) the nozzle shovel η is secured against falling out and the relevant gap between the nozzle blades and the wall parts (5) surrounding them is sealed, the nozzle viewing fine with radial gap (14) to enable a free thermal expansion in the blade longitudinal axis with respect to the wall parts (4, 5) are arranged.

2. Steam turbine according to claim 1, characterized in that the receiving openings (10, 9) by means of electrolytic electro-erosion (EC process or electrochemical lowering) in the wall parts (5.4) are incorporated.

5. Steam turbine according to claim 1, characterized in that the Receiving openings (10, 9) by means of spark erosion removal processes into the wall. (5.4) are incorporated.

4. Steam turbine according to one of the speeches 1 to 5 "" Hatforch characterized in that prismatic Btaen shovels · (2) (gaaogenaa blade material) in blind and through- _{opening holes (Si 8} 10>) incorporated in alignment with one another are alcohol ".

5. Ifeispftsrtine n & sh aiEeoi der ÄnaprS & he 1 Ms 4 _S daäxireh characterized that the BorchgaoegsSf ^ aiingea £ t ©) are welded on τοη Beck strips or plates.

6. Steam turbine according to a © the speech t Ms 5 »dadEtrch ■ indicates that the lasers are shoveling. (2) ata äuiSereüt aiit the ¥ andteilöni (5) given them differ & fc

7. Oanrpftarbine according to one of the address 5 or S ₉ characterized in that the blades are arranged in their ISagsrichtuing with Sadialspalt (14} against the bottom of the BlimdSffteÄBgen (9) assigned to their radial end and the 3x point of the Schaef'elläErgsdehnccng in the area of the seal (15b) of the outer end of the Schanfela