DE852247C

DE852247C - Dampfzufuehrung bei Dampfturbinen

Info

Publication number: DE852247C
Application number: DES18975A
Authority: DE
Inventors: Carl Brennecke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1950-09-07
Filing date: 1950-09-07
Publication date: 1952-10-13

Description

Dampfzuführung bei Dampfturbinen Mit wachsenden Arbeitsdrücken und Temperaturen einer Dampfturbine steigen auch die Gehäusebeanspruchungen sehr stark an. Das führt zu großen Wandstärken und zur Verwendung hochwertiger Baustoffe. Um die sich hieraus ergebenden Schwierigkeiten zu verringern, ist man dazu übergegangen, das einfache Gehäuse durch ein Doppelgehäuse zu ersetzen. Die Beschaufelung wenigstens des ersten Teiles des Entspannungsverlaufes wird vom Innengehäuse aufgenommen. Da jedoch der Außendruck des Innengehäuses nicht gleich dem freien Außendruck ist, dieses vielmehr von außen her durch einen wesentlich höheren Zwischendruck der Turbine belastet ist, so ist seine Druckbeanspruchung wesentlich herabgesetzt, und es kann daher mit einer entsprechend verringerten Wandstärke ausgeführt werden. Vom Außengehäuse dagegen ist die hohe Temperatur überhaupt ferngehalten, und der Innendruck ist jetzt nur gleich einem Zwischendruck der Turbine, so daß seine Beanspruchungen sowohl temperaturmäßig wie auch druckmäßig wesentlich herabgesetzt sind. Es wird infolgedessen leichter, und auch hinsichtlich der Wahl des Baustoffes entfallen die ungünstigen Voraussetzungen.
Die Doppelmantelturbine bringt nun eine neue Aufgabe mit sich, die nicht leicht zu lösen ist, nämlich die der Dampfzuführung durch das Außengehäuse hindurch. Der innere Mantel ist nicht nur den hohen Temperaturen des Frischdampfes ausgesetzt, sondern er nimmt auch an den unvermeidlichen Temperaturschwankungen des Turbinenbetriebes teil. Man darf das Innengehäuse infolgedessen nicht starr in das Außengehäuse einsetzen, sondern muß ihm eine gewisse Wärmebeweglichkeit ermöglichen, etwa in der Weise, daß man es durch eine Anzahl von Radialbolzen abstützt, denen gegenüber es eine Bewegung ausführen kann, ohne dabei seine genaue Achslage zu verlassen. Dieser Wärmebeweglichkeit des Innengehäuses muß sich die Dampfzuführung anpassen. Ein bekanthtes Mittel zur Erzielung der Wärmebeweglichkeit eines an sich feststehenden Rohres gegenüber einem beweglichen Maschinenteil ist die elastische Welle. Wellenrohre sind aber für hohe Drücke und Temperaturen nicht nur teuere Bauteile, sondern sie sind auch schwer mit der nötigen Betriebssicherheit herzustellen, vor' allem dann, wenn sie eine genügend hohe Elastizität aufweisen sollen. Man hat deshalb vorgeschlagen, ein aus einem anderen Zweig des Maschinenbaues bekanntes Element zur Abdichtung heranzuziehen, nämlich den Kolbenring. Man dichtet also das Dampfzuführungsrohr gegenüber dem Innengehäuse durch einen oder eine Mehrzahl von Kolbenringen ab, die in Nuten des Dampfzuführungsrohres eingesetzt werden und gegenüber einer Zylinderfläche des Innengehäuses gleiten. Damit entstehen aber die gleichen Schwierigkeiten, die von anderen Kolbenringdichtungen her bekannt sind. Vor allem besteht die Gefahr, daß die Kolbenringe durch die unvermeidlichen Verunreinigungen des Dampfes verkrusten, sich festklemmen und dann nicht mehr genügend dichten. Nach einem anderen Vorschlag will man zur Dampfzuführung verhältnismäßig dünne, schräg stehende Rohrstücke verwenden, die sich bei einer Dehnung des Innengehäuses gegenüber dem Außengehäuse verformen können. Auch dieser Vorschlag begegnet Bedenken, schon deshalb, weil das Arbeiten des Baustoffes dieser Rohre zu Ermüdungserscheinungen und damit zum Bruch führen kann.
Den erwähnten Vorschlägen gegenüber zeichnet sich die Dampfeinführung gemäß der Erfindung durch eine große Einfachheit und Betriebssicherheit aus. Die Erfindung besteht darin, daß das Dampfeinführungsrohr mit dem Außengehäuse fest verbunden ist und mit einem Ansatz bis dicht an das Innengehäuse geführt ist, und daß der Spalt zwischen Dampfeinführungsrohr und Innengehäuse durch einen Dichtungsring überbrückt ist, der in Nuten des Dampfzuführungsrohres und des Innengehäuses eingesetzt ist und eine Gleitmöglichkeit in Richtung seiner Achse bietet.
Die Erfindung sei an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeis-pieles erläutert, das in Fig. i einen Längsschnitt und in Fig. 2 einen Querschnitt längs der', Linie A-B zeigt.
Wie bereits erwähnt, ist die Turbine eine Doppelmantelturbine mit dem äußeren Mantel i und dem inneren Mantel 2. Dieser enthält die Düsen 3 sowie die Leitschaufeln 4 und 5. Das Innengehäuse ist ein nach der Hochdruckseite zu, abgeschlossener Körper, so daß der hohe Druck und die hohe Temperatur von dem Raum 6 zwischen dem äußeren Mantel i und dem - inneren Mantel 2 ferngehalten wird. Eine sichere Abdichtung des Raumes 6 gegenüber dem- Raum 7 hinter der Dichtung 8 ist bei dieser Bauform nicht erforderlich. Es ist im Gegenteil aus Gründen des Schubausgleiches Wünschenswert, daß der Druck im Raum 9 hinter der Beschaufelung im wesentlichen gleich dem Druck im Raum 7 ist. Die bei dieser Bauform entstehende Aufgabe geht nun dahin, den Frischdampf hoher Temperatur und hohen Druckes derart in den Raum i9 vor den Düsen 3 einzuführen, daß gegenüber den Räumen 6 und 7 eine unbedingte Dichtheit geschaffen ist, ohne daß hierbei die Wärmebeweglichkeit des Innengehäuses 2 gegenüber dem Außengehäuse i beeinträchtigt werden darf. Die gemäß der Erfindung ergriffene Maßnahme ist aus der Fig. 2 ersichtlich. Der Frischdampf wird durch ein Rohr io zugeführt, das mit einem Flansch i i gegenüber einer entsprechenden Fläche 12 des Außengehäuses i dampfdicht verbunden ist. Das Rohr io ragt mit einem Ansatz 13 bis dicht an die Fläche 14 des Innengehäuses 2 heran, die durch eine Bohrung 15 mit dem Raum i9 in Verbindung steht. Eine feste Verbindung zwischen dem Rohransatz 13 und der Fläche 14 wäre nicht möglich, weil sonst das Innengehäuse 2 sich nicht ungehemmt dehnen könnte. Zumindest würde dann durch die Anlage der Teile 13 und 14 eine erzwungene und wahrscheinlich sehr schädliche Verformung eintreten. Es ist also zwischen diesen beiden Teilen ein Spalt 16 frei gelassen. Dieser Spalt 16 wird nun, wie es die Fig. 2 a in vergrößertem Maßstab zeigt, durch einen Ring 17 überbrückt, wobei dieser Ring eine solche Form hat, daß er eine Relativbewegung des inneren Gehäuses 2 gegenüber dem Außengehäuse i in Richtung der Längsachse seines Querschnittes zuläßt. In der besonderen Ausführungsform nach Fig. 2 a ist der Ring in das Innengehäuse 2 fest eingesetzt, während er in der Flanschverlängerung 13 gleitbar ist. Es ist zu diesem Zweck ein Raum 18 frei gelassen, in den sich der Ring 17 hineinschieben kann. Dabei wird es sich naturgemäß immer nur um verhältnismäßig kleine Bewegungen handeln. Wesentlich für das saubere Arbeiten dieser Dichtung ist, daß die Achse des Ringes genau mit der Achse der Verschiebung des Innengehäuses unter dem Einfluß der Erwärmung zusammenfällt, da sonst ein Klemmen und eine Behinderung der freien Bewegungsmöglichkeit eintreten würde.
Bei Turbinen für hohe Drücke und Turbinen mit Innengehäuse ist es wesentlich, daß keine unsymmetrischen Verformungen auftreten, denn sonst bestefit die Gefahr, daß sich die Spiele innerhalb der Maschine ändern und die Schaufeln und Dichtungen streifen. Um dem zu begegnen, sind bei .dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier derartige Dampfeinführungen io symmetrisch auf dem Umfang des Gehäuses verteilt vorgesehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Dampfzuführung bei Dampfturbinen mit einem Außengehäuse und einem die Leitbeschaufelung aufnehmenden und den Turbinenläufer umgebenden Innengehäuse, das in das Außengehäuse wärmebeweglich eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dampfeinführungsrohr mit dem Außengehäuse fest verbunden ist und mit einem Ansatz bis dicht an das Innengehäuse geführt ist und daß der Spalt zwischen Dampfeinführungsrohr und Innengehäuse durch einen Dichtungsring überbrückt ist, der in entsprechende Nuten des Dampfeinführungsrohres und Innengehäuses eingesetzt ist und eine Gleitmöglichkeit in Richtung seiner Achse bietet.
2. Dampfzuführung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Dampfzuführungsrohr, bezogen auf die Turbinenachse, radial angeordnet ist.
3. Dampfzuführung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Dampfeinführungsrohren symmetrisch über dem Gehäuseumfang verteilt angeordnet ist.
4. Dampfzuführungsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring im Querschnitt zwei verstärkte Kopfteile aufweist, die durch einen Steg geringeren Querschnittes miteinander verbunden sind.
5. Dampfzuführung nach Anspruch i oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring in eines der beiden Gehäuse, vorzugsweise das Innengehäuse, fest eingesetzt ist, während er im anderen Gehäuse gleiten kann. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 198130, 568 946, 733628.