DE876230C - Turbinendeckel - Google Patents

Description

• Turbinendeckel Der Deckel von Kaplanturbinen, der die obere Führungsfläche für den Wassereinlauf unmittelbar über dem Laufrad bildet und den Leitradregelring sowie häufig die oberen Führungslager der Leitschaufeln und auch das Spurlager für das Laufrad trägt, wurde bisher fast ausschließlich ein- oder mehrteilig gegossen. Die Gußstücke bilden eine starke tragende Augenhaut, die durch zahlreiche, in Axialebenen liegende Rippen ausgesteift ist. Aus gießtechnischen Gründe kann dabei eine gewisse Mindeststärke für die Außenhaut nicht unterschritten werden. Im übrigen werden für die Dimensionierung Erfahrungswerte benutzt. Ein besonderer Nachteil dieser Konstruktion ist es, daß durch den Einbau der Rippen große Eigenspannungen in dem Gußstück auftreten, die sich nur schwer beherrschen lassen. Außerdem ist der niedrige Elastizitätsmodul des Gußeisens nachteilig, da ja die Berechnung und die Wahl der Abmessurigen in erster Linie auf Formänderung erfolgt.
• In der weiteren Entwicklung ist man auch schon auf geschweißte Turbinendeckel übergegangen, wobei man aber weitgehend die bekannte Rippenkonstruktion der gegossenen Vorgänger beibehalten hat. Durch das Einschweißen .der zahlreichen Rippen entstehen dabei jedoch im Turbinendeckel so hohe Eigenspannungen, daß es notwendig ist, den Deckel nach dem Schweißen zu glühen, was nur in sehr wenigen, besonders hierfür eingerichteten Werkstätten möglich ist. Auch sonst hat die bekanntgewordene Schweißkonstruktion nicht ganz befriedigt. Die wasserberührte Oberfläche wurde polygonal ausgeführt, was in hydraulischer Hinsicht schlechter ist als eine runde Ausführung.
• Im Gegensatz zu dieser Rippenkonstruktion wird gemäß vorliegender Erfindung eine neue Schweißkonstruktion in Schalenbauweise vorgeschlagen, bei der der Turbirieudeckel--als -kegelstumpfschalenförmige Tragkonstruktion ausgebildet ist derart, daß die Kräfte aus der Belastung des Deckels ausschließlich durch eine oder-mehrere kegelstumpfmantelförmige Schalen mit starken Verbindungsringen gleichmäßig über den Umfang verteilt auf den Äuflagerflansch übertragen werden. ,-Nach-einem besonderen Vorschlag des Erfinders werden -die tragenden Teile des Turbinendeckels durch einen inneren, gegen die Turbinenwelle schwach geneigten, von oben nach unten sich erweiternden Kegelstumpfmantel und einen damit verbundenen, von unten nach oben sich erweiternden äußeren Kegelstumpfmantel gebildet, mit denen weitere Kegel- oderZylinderschalen zurAussteifung und Verkleidung verbunden sind. Zur Aufnahme -der Längsspannungen sitzen an den Stoßstellen zwischen den einzelnen Schalen .starke Verbindungsringe, die so ausgebildet werden, - daß sich die Schnittlinien der Kräfte jeweils in der Schwerachse schneiden. Die äußere Schale kann zur Anpassung an gegebene Abmessungen etwas aus. einem unteren, etwas steileren, und einem oberen, etwas flacheren Kegelstumpfmantel zusammengefügt sein, - wobei sich an der Knickstelle zur Erzielung der gewünschten -Form der wasserberührten unteren Fläche des Turbinendeckels unten eine- weitere kegelstumpfförmige Schale anschließt, während sich oben an die Knickstelle eine sich nach oben erweiternde Schale anschließt, die den Tragring für die äußerenEnden der oberenLeitschaufelzapfen stützt. Zum Zweck=-einer stärkeren Anpassung an .die für die Wasserführung erwünschte Krümmung kann ein Teil des Deckels auch aus einem gekrümmten Blechschuß bestehen.
• -Die Erfindung ist in der Zeichnung in drei Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar in . Abb. i für eine Konuskaplanturbine, in Abb. 2 für eine Kaplanturbirie mit zylindrischem Leitapparat und in Abb. 3 in einer weiteren Ausführungsform. Nach Abb. i besteht der Turbinendeckel aus dem inneren Kegelmantel i und dem aus drei Teilen zusammengefügten äußeren Kegelmantel 2, 3, 4, die an ihrem unteren Ende-an-dem gemeinsamen Ring 5 angeschweißt sind. Am oberen und unteren Ende der : beiden Kegelmäntel sind-,die zur Einleitung .der - Kräfte= und zur. Lagerung bzw. - Befestigung erforderlichen Flansche angebracht. Über den Flansch 6 wird die-Belastung eingeleitet, die über die-:Kegelmäntel i und 2 bis 4 auf die 7'und von dort über Stützschaufeln auf .das- Fundament übertragen-wird.. Die Verbindung der beiden unteren Teile des Kegelmantels :2 bis 4 wird. idurch- einen besonderen Ring 8 gebildet, an den sich die beiden weiteren Kegelmäntel g und io anschließen.-, Der- Kegelmantel io bildet zusammen mit dem unteren Teile die Wasserführungsfläche und zusammen mit dem weiteren Ring ir die- Lagerung . für die, oberen Leitschaufelzapfen,: deren iMittellinie=z2 strichpunleti-ert eingezeichnet ist.- Die Schale 4. enthält -Öffnungen i-3, .durch die- die L eitschaufeizäpfen mit Spiel hindurchgeführt sind. Um die' hierdurch-bedingte Schwächung auszugleichen, ist ,die Schale 4 aus stärkerem Blech als die Schale 3 hergestellt. Weitere Stütz- und Verbindungsringe 14, 15, -i6 und a7- vervollständigen den Turbinendeckel. Mit 18 sind die Teilflansche bezeichnet. die zur Verbindung der einzelnen Segmente des "Turbinendeckels erforderlich sind, wenn dieser mit Rücksicht auf die Transportmöglichkeit aus mehreren Teilen zusammengefügt werden muß.
• Die Schalen 15 und 16 bilden einen wasserdichten Abschluß des äußeren, von den Leitschaufelzapfen durchsetzten Deckelraumes, derart; daß bei einem Undichtwerden der Durchführungen der Leitschaufelzapfen der übrige Deckelraum wasserfrei bleibt.
• Abb. 2 zeigt eine Ausführung, bei der die oberen Leitschaufelzapfenlager nicht mehr innerhalb des Turbinendeckels liegen. Auf dem Turbinendeckel ruht Idas Spurlager-i9, dessen Belastung über den Turbinendeckel auf den Rahmen 2o und von diesem über Stützschaufeln auf das Fundament übertragen wird. Der Turbinendeckel wird im wesentlichen gebildet aus den Kegelschalen i, 2 und 3, den Verbindungsringen 5, 6, 7 und 8, der oberen, den Regelring 2i tragenden Abschlußplatte 22, den Zwischenschalen 23 und 24 sowie den Füllblechen 25 und 26.
• Abb.3 zeigt im wesentlichen die gleiche Ausführung wie Abb. 3, jedoch mit dem Unterschied, daß sich an den Ring 8 der Kegelmantel 3 nicht unmittelbar anschließt, sondern zur Verbesserung ,der Wasserführung zunächst ein gekrümmtes Stück 27, an- dessen Rücken der Kegelmantel 3 angeschweißt ist.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Geschweißter Deckel für Propeller- oder Kaplanturbinen bzw. -pumpen mit rotationssymmetrischen, - kegel- oder zylindermantelförmigen Schalen und starken Verbindungsringen, dadurch gekennzeichnet, :daß er als kegelstumpfschalenförmige Tragkonstruktion - ausgebildet ist, derart, da,ß die Kräfte aus der Belastung des Deckels ausschließlich durch eine oder mehrere durch starke Verbindungsringe miteinander verbundene Schalen auf den Auf--lagerflansch übertragen werden.
2. 2. Geschweißter Turbinendeckel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Teile durch einen inneren, gegen die Turbinenwelle schwach geneigten, von oben nach unten sich erweiternden Kegelstumpfmantel (i) und einen am unteren Ende damit verbundenen, von unten nach oben sich erweiternden.äußeren Kegelstumpfmantel (2, 3,4) und den diese Blechschösse verbindenden Ringen,(5, 6, 7; 8) gebildet werden. 3.. Geschweißter Turbinendeckel nach den An= -sprüchen z und 2, -dadurch gekennzeichnet,- daß - der- - äußere K egelstumpfmattel aus einem :unteren, etwas- steileren- (2), und einem oberen, etwas flacheren Kegelstumpfmäntel (3, 4) zusammengesetzt-ist (Abt. i). - Geschweißter Turbinendeckel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Knickung der beiden Teile des äußeren Kegelstumpfmantels weitere zur Versteifung und Verkleidung dienende kegelmantel- oder zylindermantelförmige Ringbleche (9 und 10 bzw. :23,24 und 26) ausgehen. 5. Geschweißter Turbinendeckel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil aus einem gekrümmt gepreßten Blechschuß (27) besteht. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 1 779 191; schweizerische Patentschrift Nr. 119 549; Abb.5 auf Tafel 1o des Buches »Die Wasserturbinen und Turbinenpumpen« von R. Th o m a n n , 2. Teil, Verlag v. Konrad Wittwer, Stuttgart, 1931.