DE745803C

DE745803C - Nozzle ring for centrifugal engines working with high temperature propellants, especially steam or gas turbines

Info

Publication number: DE745803C
Application number: DET54529D
Authority: DE
Priority date: 1940-11-14
Filing date: 1940-11-14
Publication date: 1944-11-30

Description

Düsenring für mit Treibmitteln hoher Temperatur arbeitende Kreiselkraftmaschinen, insbesondere Dampf- oder Gasturbinen Die Erfindung bezieht sich auf die Schweißverbindung zwischen einem vornehmlich ungeteilten Düsenring einer Kreise#kraftmaschine, insbesondere Dampf- oder Gasturbine, mit ihrem Gehäuse. Sie hat die Aufgabe zu lösen, einmal schädliche, beim Schweißvorgang auftretende Wärmedehnungen zu vermeiden, die zu einer Verlagerung des Düsenringes gegenüber dem Gehäuse führen können, und zum anderen die Möglichkeit einer radialen Ausweichung des Düsenringes zu schaffen, ohne daß eine axiale Verschiebung auftritt.Nozzle ring for centrifugal engines working with high temperature propellants, in particular steam or gas turbines The invention relates to the welded joint between a primarily undivided nozzle ring of a circular engine, in particular Steam or gas turbine, with its housing. She has to solve the task once to avoid harmful thermal expansions occurring during the welding process that lead to can lead to a displacement of the nozzle ring relative to the housing, and on the other hand to create the possibility of a radial deviation of the nozzle ring without an axial displacement occurs.

Die Lösung der Aufgabe, die um so schwieriger ist, je höher die Temperaturen des Treibmittels sind, erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß am Düsenring federnde Ringlippen ausgearbeitet sind, die mit entsprechenden federnden Ringstegen am Gehäuse durch Schweißung verbunden sind, wobei eine radiale Ausweichmöglichkeit und eine axiale Festlegung durch das Anbringen eines Paßringes in an sich bekannter Weise gewährleistet wird.The solution to the problem, the more difficult the higher the temperatures of the propellant are, according to the invention, that resilient on the nozzle ring Ring lips are worked out with corresponding resilient ring webs on the housing are connected by welding, with a radial escape option and a axial fixing by attaching a fitting ring in a manner known per se is guaranteed.

Die Anbringung von Paßringen oder Keilen zwischen Düsenring und Gehäuse ist bereits bekannt, aber nur für Ausführungen, bei denen der Düsenring gegenüber dein Gehäuse mittels Schrauben oder Keilen festgehalten wird. Die Erfindung dagegen muß darüber hinaus die Schwierigkeiten überwinden, die bei einer Befestigung des Düsenringes in dem Gehäuse mittels Schweißverbindung entstehen. Bekannt ist auch die Befestigung eines Ringkörpers, sei es eines Düsenringes oder einer ringförmigen Leitvorrichtung, mit Hilfe radial angebrachter, im Gehäuse befestigter Bolzen, die in entsprechenden, radial angeordneten Bohrungen des Ringkörpers stecken und den Axialschub des Düsenringes auffangen. Eine solche Befestigung, die auch mitunter in den Tragringen von Labyrinthdichtungen zu finden ist, gestattet zwar eine Dehnung dieser Ringkörper in radialer Richtung, besitzt aber den Nachteil einer umständlichen Herstellungsweise, die durch die Erfindung vermieden wird.The attachment of fitting rings or wedges between the nozzle ring and the housing is already known, but only for versions in which the nozzle ring is opposite your case is held in place with screws or wedges. The invention on the other hand must also overcome the difficulties involved in attaching the Nozzle ring arise in the housing by means of a welded connection. Is also known the attachment of an annular body, be it a nozzle ring or an annular one Guide device, with the help of radially attached bolts fixed in the housing, the plug into corresponding, radially arranged bores of the ring body and the Absorb the axial thrust of the nozzle ring. Such a fastening, which also sometimes is to be found in the support rings of labyrinth seals, allows an expansion this ring body in the radial direction, but has the disadvantage of a cumbersome Manufacturing method that is avoided by the invention.

Es ist üblich, das Gehäuse mit einer federnden Ringlippe zu versehen, damit bei der Befestigung des Düsenteils mittels Schweißnaht keine unzulässigen Schweißspannungen auftreten. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine derartige im Gehäuse vorhandene Federung allein nicht genügt, um unzulässige Spannungen vom Düsenkörper fernzuhalten. Im Gegenteil ist es sogar möglich, daß bei dieser einseitigen Federung eine Verformung der Düse während des Schweißverfahrens bzw. beim Treibmitteldurchtritt eintritt. Deshalb sieht die Erfindung außer der bekannten Federung im Gehäuse noch eine Ringlippe iln Düsenteil vor, die mit der entsprechenden Ringlippe des Gehäuses verschweißt wird, so daß im Zusammenhang mit der radialen freien Lagerung des Düsenringes eine den Spannungsausgleich beim Schu-eißen ermöglichende Federung gewährleistet ist.It is common to provide the housing with a resilient ring lip, so that no impermissible ones are used when fastening the nozzle part by means of a weld seam Welding stresses occur. The invention is based on the knowledge that a Such existing suspension in the housing alone is not sufficient to avoid impermissible stresses away from the nozzle body. On the contrary, it is even possible that with this one one-sided suspension a deformation of the nozzle during the welding process or when the propellant penetrates entry. This is why the invention sees in addition to the well-known suspension in the housing, an annular lip iln nozzle part in front of the is welded to the corresponding lip of the housing, so that in connection with the radial free storage of the nozzle ring a tension equalization at Shooting enabling suspension is guaranteed.

Die Zeichnung stellt beispielsweise einen Düsenring gemäß der Erfindung mit dem dazugehörigen Gehäuse- und Laufradteil dar.The drawing shows, for example, a nozzle ring according to the invention with the associated housing and impeller part.

i ist der im Gehäuse d. befestigte Düsenring mit seiner Treibmitteleintrittskammer 2 und den Düsen 3. > stellt das Laufrad mit einer in ihm befestigten Schaufel 6 dar. Der Düsenring i sitzt finit seiner inneren Umfangsfläche ; im Gehäuse d. fest auf, während seine äußere Umfangsfläche 8 nicht anliegt, so daß zwischen ihr und dein Gehäuse ein Ringspalt 9 vorhanden ist.i is the one in the housing d. attached nozzle ring with its propellant inlet chamber 2 and the nozzles 3.> sets the impeller with a blade 6 attached to it The nozzle ring i sits finitely on its inner circumferential surface; in the housing d. fixed on, while its outer peripheral surface 8 is not applied, so that between her and your housing has an annular gap 9.

Die Sicherung des Düsenringes i gegen Axialschub erfolgt vornehmlich mit Hilfe von Paßringen, von denen im Ausführungsbeispiel zwei mit rechteckigem Querschnitt angedeutet sind, ein innerer io und ein äußerer ii. Diese beiden Paßringe io und li sitzen in Nufe?i 12 bzw. 13 des Gehäuses d. und in Nuten 14 bzw. 15 des Düsenringes i. Die Querschnitte der Paßringe und der Nuten sind so bemessen, daß die Paßringe jeweils am Nutengrunde des Gehäuses, ebenso an den Seitenflächen der Nuten anliegen, während zwischen den Paßringen und den Nutengrundflächen des Düsenringes i ein ringförmiger Zwischenraum bleibt.The nozzle ring i is primarily secured against axial thrust with the help of fitting rings, two of which in the exemplary embodiment are rectangular Cross-section are indicated, an inner io and an outer ii. These two fitting rings io and li sit in groove? i 12 and 13 of the housing d. and in grooves 14 and 15 of the Nozzle ring i. The cross-sections of the fitting rings and the grooves are dimensioned so that the fitting rings each on the bottom of the groove of the housing, as well as on the side surfaces of the Grooves rest, while between the fitting rings and the groove base surfaces of the nozzle ring i an annular gap remains.

Die sich selbst spannenden Paßringe io und i i sind nach der Art der Kolbenringe geteilt und mit t=lberlappung hergestellt, so daß ihr Durchmesser in bestimmten Grenzen verändert werden kann, ohne daß ihr Umfang eine Unterbrechung erleidet.The self-tightening fitting rings io and i i are of the type of Piston rings divided and manufactured with t = loverlap so that their diameter is in certain limits can be changed without interrupting their scope suffers.

Am Gehäuse q. sind nach der Düsenaustrittsseite zu zwei Ringstege 16 dadurch ausgearbeitet, daß in ihrer Nähe im Gehäuse Ringnuten 17 ausgedreht sind. In ähnlicher Weise besitzt auch der Düsenring i nach der Düsenaustrittsseite zu Ringstege 18, in deren Nähe Ringnuten i9 aus dem Düsenkörper i ausgestochen sind. Die Ringlippen 16 des Gehäuses d. sind mit den gegenüberstehenden Ringlippen 18 des Düsenringes i durch Schweißnähte 2o miteinander verbunden.On the housing q. are two ring webs after the nozzle outlet side 16 elaborated in that annular grooves 17 are turned out in their vicinity in the housing. In a similar way, the nozzle ring i also closes towards the nozzle outlet side Ring webs 18, in the vicinity of which ring grooves i9 are cut out of the nozzle body i. The annular lips 16 of the housing d. are with the opposite ring lips 18 of the nozzle ring i connected to one another by welds 2o.

Das Treibmittel strömt in Pfeilrichtung durch die Eintrittskammer 2 nach den Düsen 3 zu. Der Treibmitteldruck, der auf dem Düsenring i ruht, wird durch die Paßringe io und i i aufgenommen, die ein Herausdrücken des Düsenringes i aus dem Gehäuse. verhindern. Zur restlosen Abdichtung zwischen Düsenring i und Gehäuse d. dienen die .Schweißverbindungen 2o, welche die federnden Ringlippen 16 des Gehäuses d. mit den entsprechenden Teilen 18 des Düsenringes i verbinden. Diese federnden Ringlippen vermögen sich beim Schweißvorgang elastisch zu verformen, so daß Wärmespannungen im Düsenring i bzw. Spannungen des Düsenringes i gegenüber dein Gehäuse d. vermieden werden. Infolge der hohen Temperaturen des Treibmittels hat der Düsenring i das Bestreben, seine Durchmesser zu vergrößern. Diese Wärmedehnung des Düsenringes gegenüber dem nicht auf gleich hohe Temperaturen kommenden Gehäuse sind ohne weiteres möglich, da sich seine äußere Umfangsfläche 8 nach dem Ringspalt 9 zu dehnen kann und der Paßring i i nicht an dem Grund der Ringnute 15 des Düsenringes i anliegt. Die Wärmedehnung in radialer Richtung wird dadurch begünstigt, daß die Verbindung zwischen Düsenring i und Gehäuse. über die federnden Ringlippen i8 und 16 des Düsenringes 1 bZw. des Gehäuses4 erfolgt. Durch die 'Möglichkeit einer Dehnung in radialer Richtung werden unzulässige Spannungen in den Düsenzwischenwänden vermieden, und somit entfällt die Gefahr einer bleibenden Verformung.The propellant flows through the entry chamber in the direction of the arrow 2 after the nozzles 3 to. The propellant pressure that rests on the nozzle ring i is added by the fitting rings io and i i, which pushes out the nozzle ring i out of the case. impede. For complete sealing between nozzle ring i and Housing d. serve the .Schweißverbindungen 2o, which the resilient annular lips 16 of the housing d. connect to the corresponding parts 18 of the nozzle ring i. These resilient ring lips are able to deform elastically during the welding process, see above that thermal stresses in the nozzle ring i or stresses in the nozzle ring i compared to your Housing d. be avoided. As a result of the high temperatures the propellant has the nozzle ring i an effort to enlarge its diameter. This thermal expansion of the nozzle ring compared to the housing which does not reach the same high temperatures are easily possible, since its outer circumferential surface 8 is after the annular gap 9 to stretch and the fitting ring i i not at the bottom of the annular groove 15 of the nozzle ring i is present. The thermal expansion in the radial direction is promoted by the fact that the Connection between nozzle ring i and housing. over the resilient ring lips i8 and 16 of the nozzle ring 1 or of the housing4 takes place. By the 'possibility of stretching Inadmissible stresses in the nozzle walls are avoided in the radial direction, and thus there is no risk of permanent deformation.

-Der Vorteil der Befestigung des Düsenringes i in dein Gehäuse d. gemäß der Erfindung liegt vor allem in der leichten Bearbeitungsmöglichlzeit aller Teile, da die bearhL,teten Flächen ausschließlich Drehflächen sind. Das Einbringen der Paßringe io und i i, die nach Art geteilter und überlappter Kolbenringe hergestellt sind, ist ebenfalls einfach, da der innere Paßring io beim Einbringen im Durchmesser nur etwas vergrößert zu werden braucht, während der äußere Paßring i i eine Verkleinerung des Durchmessers erfährt. Diese Spannungen der Paßringe io 1 und i i sind so, daß sie nach ihrem Einschnappen in die Nuten 12 bzw. 13 an den Untergrundflächen des Gehäuses q. satt anliegen.-The advantage of fixing the nozzle ring i in your housing d. according to the invention lies above all in the easy processing time of all Parts, since the machined surfaces are exclusively turned surfaces. Bringing in of the fitting rings io and i i, which are manufactured in the manner of split and overlapped piston rings are, is also easy, since the inner fitting ring io when inserting in diameter only needs to be enlarged a little, while the outer fitting ring i i a reduction the diameter learns. These tensions of the fitting rings io 1 and i i are such that they snap into the grooves 12 and 13 on the base surfaces of the Housing q. fed up.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die im Ausführungsbeispiel gewählte Zahl der 1@ Paßringe und federnden Ringlippen, die durch Schweißnähte miteinander verbunden werden. Wesentlich ist, daß die Federung nicht nur im Gehäuse, sondern auch im Düsenkörper vorhanden ist, so daß einmal eine radiale 1@ Dehnung des Düsenringes und zum anderen beim Schweißvorgang eine elastische Verformung gewährleistet wird, so daß Wärmespannungen im Düsenring bzw. Spannungen des Düsenringes gegenüber dem Gehäuse vermieden werden.The invention is not limited to that in the exemplary embodiment Selected number of 1 @ fitting rings and resilient ring lips, which are welded together get connected. It is essential that the suspension not only in the housing, but is also present in the nozzle body, so that once a radial 1 @ expansion of the nozzle ring and on the other hand, elastic deformation is guaranteed during the welding process, so that thermal stresses in the nozzle ring or stresses in the nozzle ring compared to the Housing can be avoided.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Nozzle ring for centrifugal engines working with high temperature propellants, in particular steam or gas turbines, which is connected to the housing with a resilient annular lip by a weld seam and secured against axial displacements relative to the housing by fitting rings, while it can expand freely in the radial direction, characterized by the elaboration of resilient annular lips (i8) on the nozzle ring (i), which are connected by weld seams (2o) to the corresponding resilient annular lips (i6) known per se on the housing (q.). z. Nozzle ring according to claim i; characterized in that the fitting rings (io, ii) are self-tightening and split in a manner known per se, the gaps being covered by overlapping.