DE7532649U

DE7532649U - Turbomaschine

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Publication number: DE7532649U
Application number: DE19757532649
Authority: DE
Original assignee: CREUSOT-LOIRE PARIS
Current assignee: CREUSOT-LOIRE PARIS
Priority date: 1974-10-14
Filing date: 1975-10-14
Publication date: 1976-03-18
Also published as: FR2288214B1; FR2288214A1; GB1523157A; IT1047363B

Description

Verbesserungen an Turbomaschinen

Die Neuerung betrifft Verbesserungen an Turbomaschinen und insbesondere an solchen von geringer Größe.

Turbomaschinen bestehen üblicherweise aus einem Läufer und einem Stator. Der Läufer weist mehrere, mit Abstand voneinander angeordnete Radscheiben auf, und das Gehäuse enthält mehrere Zwischenboden, die in den Zwischenräumen zwischen den Radscheiben des Läufers angeordnet sind. Die Radscheiben des Läufers sind an ihrem Umfang mit Laufschaufeln versehen, und jeden Zwischenboden besteht aus einer ringförmigen Wand, die an ihrem Umfang mit Leitschaufeln, welche das Treibmittel zu den Laufschaufeln leiten, versehen ist und deren Innen-Umfangswand an der Läuferwelle mittels einer Dichtung anliegt. Um guter Wirkungsweise der Turbomaschine^ willen muß man Leckverluste verhindern, und daher wird jeder Zwischenboden möglichst nahe der vorhergehenden Läufer-Radscheibe gehalten, so daß das Treibmittel in der günstigsten Weise auf

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die Laufschaufeln auftrifft. Man muß jedoch ein gewisses Mindestspiel einhalten, insbesondere, um die Unterschiede der Wärmedehnungen der verschiedenen Bauteile beim Anfahren zu ermöglichen, und deshalb müssen die Zwischenboden ganz genau in ihrer Sollstellung gehalten werden. Man muß aber sorgfältig beim Zusammenbau die Spiele prüfen und später in regelmäßigen Zeitabständen den Betriebszustand des Ganzen überwachen.

Man hat, um die Längsabmessungen des Ganzen einhalten zu können, schon vorgeschlagen, den Läufer und die Zwischenboden als Block zusammenzubauen und dabei die Zwischenboden voneinander durch Zwischenringe zu distanzieren, deren jeder eine Dicke haben soll, die derjenigen der entsprechenden Läufer-Radscheibe entspricht.

Auch bei der hier vorliegenden Neuerung wird eine solche Anordnung benutzt, damit die Zentrierung der Bauteile verbessert und gleichzeitig die Herstellung, der Zusammenbau und die Überwachung der Maschine erleichtert werden.

Die Erfindung besteht darin, daß jeder Zwischenboden einen Außendurchmesser hat, der an den Innendurchmesser des Oöhäuses am Ort des betrachteten Zwischenbodens angepaßt ist, und daß das Gehäuse eine ringförmige HaDtenut aufweist, die in seine Innenwand eingedreht und in die ein !!altering von gleicher Breite eingesetzt ist, der mit einem der Bauteile des genannte:. Ganzen starr verbunden und dessen Außen- \, durchmesser größer als der innenduronmesser des Gehäuses ist.

Dx6 Neuerung werde nun an einem besonderen Ausführungsbeispiel anhand dur annähenden Zeichnung beschrieben.

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I Die Zeichnung zeigt in

i Fig. 1 eine neuerungsgemäße Turbomaschine im halben

] Längsschnitt,

] Fig. 2 zwei Arten des Zusammenbaues der neuerungsgemäßen

• Turbomachine im Querschnitt.

In Fig. 1 1st scbrmatisch ein Läufer 1 dargestellt, der

mehrere rrit Abstand voneinander angeordnete Radscheiben 10

' aufwe-Ot, die au ihrem Umfang Schaufeln 11 tragen. Das Ganze

ι < ist in einer-, den Ständer bildenden Gehäuse 2 angeordnet,

i und in don Zwischenräumen zwischen den Läufer-Radscheiben

[.. sind uiehrere mit dem Gehäuse 2 verbundene Zwischenböden 3

i angeordnet, jeder Zwischenboden 3 hat die Form eines

\ Ringes, dessen Innen-Umfangsrand mit einer Innenstopfbucnse

\ versehen ist, die in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem-

;· jenigen Teil der Läuferwelle angeordnet ist, der sich

\ zwischen den beiden Laufer-Radscheibeη befindet, zwischen

ι ], denen der betrachtete Zwischenboden liegt„ Außerdem trägt

ι- y der Zwischenboden 3 £este Schaufeln 32, die das Treibmittel,

f z. B. Dampf, zu den Schaufeln 11 der Läufer-Radscheibe lei-

j. ten, sich sich stomunterhalb des genannten Zwischenbodens

; befindet.

; Bei den herkömmlichen Bauarten ist jeder Zwischenboden

an seinem Umfang mit einem Haltering versehen, dessen Außen-

] durchmesser größer als der Innendurchmesser des Gehäuses ist

und der in eine entsprechende Ringnut eingreift, die in die Innenwand:?lacht des Gehäuses eingedreht ist. Bei der neuerungsgemäßen Ausführungsform ist nur ein einziger der Zwischenböden mit solchem Haltering 33 versehen; die anderen Zw is ehe rib öde η haben einen Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser des Gehäuses im wesentlichen gleicht. Natürlich 1st ein für den Zusammenbau nötiges Spiel zwisohen der Außenwandf läohe 34 des Zwischenboden und der Innenwand-

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fläche 94 des Gehäuses belassen. Da das Gehäuse nicht notwendigerweise zylindrisch ist, hat jeder Zwischenboden, wie ersichtlich, denjenigen Durchmesser, der seiner Lage im Maschinen-Ganzen entspricht.

Die Zwischenboden werden im Abstand voneinander gehalten durch Zwischenringe 4, deren Breite der Breite der entsprechenden Läufer-Radscheibe entspricht. Die Zwischenböden können an ihrem Umfang mit ringförmigen vorspringenden Rändern 35 versehen sein, die dazu dienen, die Zwischenringe 4 zu halten.

Das aus den Zwischenböden und den Zwischenringen bestehende Ganze bildet also einen Stapel, der durch Verbindungs-Spannschrauben 5 zusammegehallten wird, die durch Bohrungen hindurchgehen, welche in den Zwischenboden und den Zwischenringen, miteinander fluchtend, angeordnet sind. Jede Spannschraube 5 ist an ihrem einen Ende mit einem Kopf 51 und an ihrem anderen Ende mib Gewinde und Mutter 52 versehen. Diese Mutter 52 ist um der Abdichtung willen vorzugsweise eine Hutmutter.

Bei diesen AuSfUhrungsformen kann der Kopf 51 entweder an einem Zwischenboden oder an einem Zwischenring anliegen. Dieser Bauteil braucht auch nicht notwendigerweise der letzte des Stapels zu seinj denn man könnte strorriunterhalb noch einen zusätzlichen Bauteil vorsehen, z.B. im Falle der Pig.l einen Zwischenboden, der an dem letzten Ring 40, welcher zum Festhalten des Ganzen dient, angeschraubt sein würde.

Um den Stapel der Zwischenböden im Gehäuse festzuhalten, muß einer der Zwischenboden mit einem Haltering 33 versehen sein. Dieser Haltering wird mit einem der Bauteile des Stapels, d. h. mit einem Zwischenboden oder mit einem Zwischenring,

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einen einzigen Bauteil bilden» Meistens wird der Haltering zu dem in Richtung des DampfStroms letzten Zwischenboden gehören, wie auch in der Zeichnung dargestellt. Aber diese Anordnung ist nicht unbedingt nötig; denn es genügt, daß irgendeiner der Bauteile des Ganzen am Gehäuse befestigt sei. Diese Befestigung kann übrigens auch durch andere Mittel als das gezeichnete geschehen. Natürlich bestimmen sich die Lage der Haltenut 23 und die Breite der Zwischenringe 4 so, daß zwischen den Läufer-Radscheiben und den Zwischenboden ein Spiel e besteht, welches den Zusammenbau' erleichtert und die Unterschiede der Wärmedehnungen der verschiedenen Bauteile ermöglicht.

Die beschriebene Anordnung ermöglicht einen besonders einfachen Zusammenbau, der insbesondere erleichtert, die Innehaltung der Spiele zu vergewissern.

Bei einer herkömmlichen Bauart ist das Gehäuse in einer meistens waagerechten Teilfugen-Ebene in zwei Teile geteilt. Auch bei der neuerungsgemäßen Bauform sind die Zwischenböden in zwei Teile geteilt, deren Jeder mit einem äußeren Haltering versehen ist, der in eine entsprechende Nut des Gehäuses eingreift. Zum Zusammenbau legt man zunächst die unteren Zwischenböden-Hälften und danach den Läufer in die untere Gehäusehälfte ein und sodann die oberen Zwischenböden-Hälften

darauf und bedeckt schließlich das Ganze mit der oberen Gehäusehälfte. Dank der Neuerung ist der Zusammenbau dadurch vereinfacht, daß die Zwischenböden miteinander verbunden sind und zwei Hälften des Ganzen bilden, deren eine in die untere Hälfte des Gehäuses und deren andere in die obere Gehäuse halfte eingelegt wird. Um den Halt der oberen Hälfte des Ganzen in der entsprechenden Gehäusehälfte während des Zusammenbaues zu sichern, benutzt man Halteschrauben 6, die in das Gehäuse eingeschraubt werden; dieses hat in der'Teil-

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fugen-Ebene Ausnehmungen füi die Köpfe dieser Schrauben, Diese Schrauben sind so angeordnet, daß ein Teil der Schraubenkopf-Fläche an einem der Bauteile dieser Gruppe von Zwischenböden-Hälften anliegt. Wie in Pig. I und Fig. 2 gezeigt, wird diese obere Gruppe von Zwischenböden-Hälften durch vier solche beiderseits der Drehachse angeordnete Schrauben gehalten. So ist der Zusammenbau sehr vereinfacht; denn man braucht jede der beiden Gruppen von Zwischenböden-Hälften nur in die zugehörige Gehäusehälfte und danach den Läufer in die untere Gehäusehälfte einzulegen und sodann das Ganze zu schließen; dabai bilden die obere Gehäusehälfte und die Gruppe der oberen Zwischenböden-Hälften

zusammen einen Block.

Dank dieser Anordnung ist,wenn die Turbine nur Nachprüfung ihres Erhaltungszustandes und zur Überwachung der Spiele geöffnet werden muß, es leicht, dies zu tun. Dann können nämlich, genau wie beim ersten Zusammenbau, die Radialspiele und die Längsspiele geprüft werden, ehe das Gehäuse geschlossen wird.

Diese neuerungsgemaßen Verbesserungen ermöglichen auch eine neue Art des Zusammenbaues; diese ist in Fig. J5 gezeigt.

Es lassen sich nämlich die Zwischenböden direkt auf dem Läufer zusammenbauen, nachdem dieser in das Gehäuse eingelegt worden ist. Wie in Fig. 3 dargestellt, werden die Zwischenböden und die - jeder aus mindestens zwei Teilen bestehenden Zwischenringe ganz um den Läufer herumgelegt und sodann durch vier Verbindungs-Spannschrauben miteinander verbunden. Man

ordnet aber dabei die Teilfugen-Ebenen der Zwischenböden und diejenigen der Zwischenringe kreuzweise, z. B. um 90 gegeneinander versetzt, an; hierdurch wird der Einbau der Ver-

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bindungs-Spannschrauben nicht behindert und wird vielmehr die Dichtheit des Ganzen durch das Versperren der Teilfugen beträchtlich verbessert. Nachdem man in dieser^Weise die Zwischenboden um den Läufer herum zusammengebaut hat, legt man diesen Block in die untere Gehäusehälfte 21 ein und sodann die obere Gehäusehälfte 22 oben darauf.

Man kann aber den Zusammenbau der beiden Teile auch längs einer Teilfugen-Ebene vornehmen. Man dreht die Zwischenringe 4, nachdem man sie etwas von den Zwischenboden abgehoben hat, relativ zu diesen herum, so daß sich die Teilfugen-Ebenen kreuzen, und baut dann das Ganze zusammen.

Wie also ersichtlich, wird durch die neuerungsgemäßen Verbesserungen die spanabhebende Bearbeitung des Gehäuses verringert, nämlich auf das Einarbeiten einer Ringnut und Aussenken von vier Ausnehmungen für die Köpfe der Verbind ungs-Spannschrauben beschränkt und zugleich der Zusammenbau erleichtert und dabei ggf. die Teilfuge versperrtj so ergibt sich eine beträchtliche Ersparnis. Ferner läßt sich die Herstellung noch dadurch vereinfachen, daß, wie gezeichnet, ein zylindrisches Gehäuse verwendet wird.

Die Neuerung hat aber noch weitere Vorteile, insbesondere eine größere Vielseitigkeit der Verwendung, Man lann nämlich - bei nur einer einzigen, in stets gleicher axialer L&se angeordneten Ringnut - die Dicke der Zwischenboden sowie die Lage und den Abstand der Läufer-Radscheiben verändern, indem !.""an einfach die Dicken der Zwischenringe ändert. Man kann alsc eine Serien-Herstellung von Bauteilen planen und somit den Bau von Turbinen verschiedenster Leistungen ermöglichen.

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Ferner machen die neuerungsgemäßen Verbesserungen schnelle Temperaturänderungen und infolgedessen schnelle Laständerungen möglich,da ja die Zwischenboden und das Gehäuse voneinander getrennt sind. Es ist ja bekannt, daß der Läufer sich schneller erwärmt als das Gehäuse und sich, gegenüber dem Gehäuse durch das Axiallager gehalten, in Richtung des Dampfstromes stromabwärts ausdehnt. Die Zwischenböden-Gruppe, an einem einzigen Punkt am stromunteren Ende gehalten, kann sich stromaufwärts dehnen, und . daher werden bei schnellem Anfahren die Axialspiele sich zu vergrößern neigen, und dadurch wird die Gefahr, daß die Läufer-Radscheiben an den Zwischenböden anstreif3n, verringert. Es können natürlich die Verbindungsspannschrauben 5 mit einer elastischen Vorrichtung versehen werden, welche übermäßige Beanspruchungen ausschließt.

Und schließlich erleichtert dxs neuerungsgemäße Dauart auch das Anbringen der Dichtungen, die den Durchfluß von Leckdampf am Rande der Laufräder vermeiden sollen. Es ist nämlich üblich, ringförmige Dichtungen zu verwenden, die in unmittelbarer Nähe des Laufräder-Umfanges angeordnet und in Ringsegmenten befestigt sind, welch© an den Zwischenböden angeschweißt sind. Gemäß dieser Neuerung können die ringförmigen Dichtungen unmittelbar an der inneren Umfangswand der Zwischenringe 4 befestigt werden, wie in Fig. 1 bei 7 gezeichnet. Dank dieser Tatsache stören die ringförmigen Dichtungen den Zusammenbau nicht, und außerdem wird jede Schweißung vermieden; bisher ist die Lebensdauer solcher Schweißungen wegen ihrer schwierigen Ausführbarkeit stets ursicher gewesen.

Die Neuerung ist nicht auf die Einzelheiten der darge-

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stellten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfaßt auch alle Abwandlungen davon und insbesondere alle gleichwertigen Mittel.

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Claims

S ο hut za ns pr lic he

( 1 .)vertiesserungen an Turbomaschinen, die aus einam Läufer, der mehrere mit Abstand voneinander angeordnete Radsoheiben trägt, ferner aus einem Gehäuse, in dessen Innerem der Läufer umläuft, und aus mehreren Zwischenböden besteht, die

im Gehäuse befestigt und in den Zwischenräumen zwisohen den Läufer-Radscheiben angeordnet sind und die voneinander durch Zwischenringe distanziert und miteinander durch Verbindungsorgane zu einem starren Ganzen fest verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zwischenboden (3) einen Außendurchmesser hat, aev an den Innendurchmesser des Gehäuses (2) am Ort des betrachteten Zwischenbodens (3) angepaßt ist, und daß das Gehäuse (2) eine ringförmige Haltenut (2J) aufweist, die in seine Innenwand eingedreht und in die ein Haltering (33) gleicher Breite eingesetzt ist, der mit einem der Bauteile (3) des genannten Ganzen starr verbunden und dessen Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser des Gehäuses (2) ist.
2. Verbesserungen an Turbomaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsorgane, welche die Zwischenboden (3) und die Zwischenringe (4) miteinander zu einem Ganzen verbinden, mindestens zwei Verbindungs-Spannschrauben (5) sind, die durch Bohrungen, welche in die Zwischenböden (3) und in die Zwischenringe (4) miteinander fluchtend eingearbeitet sind, hindurchgeführt und an ihrem einen Ende mit einem Kopf (51) und an ihrem anderen Ende mit einer Mutter (52) zum Zusammenspannen des Ganzen versehen sind.

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3. Verbesserungen an Turbomaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Bauteil des Ganzen, der den Haltering (33) aufweist, einer der Zwischenböden (3), und zwar einer der Zwischenböden an dem in Richtung des Dampfstromes unteren Ende der Masohine, ist.
4. Verbesserungen an Turbomaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Zwischenböden (3) und die Dicke der Zwischenringe (4) mit geringem Spiel, welches den Zusammenbau des Ganzen ermöglicht, bemessen sind.
5« Verbesserungen an Turbomaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zwischenring (4) an seinem Innenumfang mit einer ringförmigen Dichtung (7) versehen ist, deren Innenumfang am Außenumfang des zugehörigen Laufrades anliegt.
6. Verbesserungen an Turbomaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenböden (3) und die Zwischenringe (4) aus mindestens zwei Sektoren bestehen, die längs radialer Teilfugen-Sbenen aneinander liegen.
7. Turbomaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hälften des aus Zwischenböden (3) und Zwischenringen (4) bestehenden Ganzen gebildet sind, deren jede zu einem starren Ganzen mittels Verbindungs-Spannschrauben (5) verbunden und in je eine Gehäusehälfte eingelegt ist, und daß, nachdem der Läufen in die untere Gruppenhälfte eingelegt ist, die obere Gehäusei:älfte a-.tfgelegt ist, wobei sie in der Teilfugen-Ebene durch Haxteschrauben (6) beim Einbau gehalten worden ist.

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8. Turbomaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenboden O) und die Zwischenringe (4) um den Läufer (1) mit sich kreuzenden Teilfugen-Ebenen der Zwischenboden und der Zwischenringe angeordnet sind und das so gebildete Ganze in das Gehäuse (21, 22) eingelegt ist.

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