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Hochspannungsgas- bzw. -dampfturbine Die Erfindung betrifft Hochspannungsgas-
bzw. -dampfturbinen und im einzelnen Turbinen, die bei hohen Temperaturen arbeiten
sollen.
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Für ;den Entwurf dieser Turbinen, insbesondere solcher, die bei hohen
Temperaturen arbeiten, ist es notwendig, Mittel vorzusehen, die die Turbinen in
die richtige Lage zu der Welle, die sie treiben, bringen. Demnach ist es wünschenswert,
die Lager, in denen der Rotor gelagert ist, in der Weise anzubringen, daß der Rotor
stets konzentrisch zu der Längsachse der Turbinen läuft, wobei gewährleistet sein
muß, daß die erhitzten Teile der Turbine sieh bei den Betriebstemperaturen der verschiedenen
Teile frei ausdehnen können.
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Hierfür sind. sdho:n verschiedene Ausführungen bekanntgeworden, und
viele von ihnen betreffen die Anbringung von Gliedern mit paarweise zusammenarbeitenden
Oberflächen, die relatives Gleiten ermöglichen und in gewissen Richtungen gegen
relative Bewegungen festgelegt sind, z. B. durch Stifte oder Zapfen.
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Außerdem sind schon Turbipengehäuse vorgeschlagen worden, bei welchen
zwar zwei vertikale parallele Seitenplatten, zwei vertikale parallele
Endplatten
und eine Grundplatte miteinander verbunden wunden, wobei jedoch die Seitenplatten
nicht mit einer Grundplatte vereinigt waren, um einen starren Aufbau zu gewährleisten.
Dadurch waren derartige Gehäuse nicht für hohe Temperaturen geeignet. .
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Man hat auch schon Gehäuse mit verlängerten Seitenplatten vorgeschlagen,
wobei jedoch diese Verlängerungen trägerartige Profile aufwiesen, wodurch eine 'bewegliche
Ausdehnung der Seitenplatten in seitlicher Richtung unmöglich. gemacht wurde. Auch
bei dieser Art von Gehäuse kann deshalb nicht mit hohen Temperaturen gearbeitet
werden.
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Durch die vorliegende Erfindung werden diese Nachteile überwunden,
indem die Turbinengehäuse Seitenplattenverlängerungen aufweisen, die in senkrechter
Richtung federnd sind., außerdem Grundplattenverlängerungen sowie eine Anordnung
von Füßen besitzen. Die Erfindung besteht demnach in einer Hochspannungsgas- bzw.
-dampfturibine, die einer starken Wärmeausdehnung unterworfen ist, mit einem inneren
geteilten Rotorgehäuse, das in. einem äußeren, ebenfalls geteilten Gehäuse enthalten
ist, wobei @die untere Hälfte des letzteren von annähernd rechteckiger Form und
das innere Rotorgehäuse an seiner Auslaßstelle offen ist, damit das Gas direkt in
das äußere Gehäuse abgelassen wenden kann, und bei welchem der Unterteil des äußeren
Gehäuses aus - zwei vertikalen parallelen Seitenplatten, zwei vertikalen parallelen
Endplatten und einer Grundplatte aufgebaut ist, ,die zusammen durch Schweißung verbunden
sind, d'a:durch gekennzeichnet, daß die Grundplatte und die Seitenplatten an sich
bekannte Verlängerungen aufweisen, die einen erheblichen Grad von Beweglichkeit
in einer Richtung rechtwinklig zu der Turbinenachse besitzen, und ferner die Seitenplattenverlängerungen
.mit Füßen oder anderen Unterstützungsmitteln ausgerüstet sind.
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Die Erfindung besteht ferner in einer Hochspannungsgas- bzw. =dampfturbine,
wie im vorherigen Absatz beschrieben, deren Endplatten zentral konische Teile einschließen,
die geeignet sind, Stopfbüchsen- oder Dichtungsgehäuse in sich aufzunehmen.
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Die Erfindung besteht ferner in einer Hochspannungsgar- bzw. -dampfturbine,
wie in einem der zwei vorhergehenden Absätze beschrieben, bei der die Rotorla@ger
an festen und steifen Querträgern befestigt sind, die nahe der oberen Kanten der
Seitenplattenverlängerungen angebracht sind; und zwar durch Tragplatten, d'ie parallel
zu den Ebenen der Seitenplatten verlaufen, angebracht sind. Diese Tragplatten sind
seitlich festgelegt, z. B. durch zentrische Verzapfungen, die genügend Toleranz
für eine Ausdehnung zwischen den Enden der Querträger und den Seitenplatten aufweisen.
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Die Erfindung besteht ferner in einer Hochspannungsgas- bzw. -dampfturbine,
wie in einem der drei vorhergehenden.Absätze beschrieben, bei der ein weiteres und
getrennt angeordnetes Turbinengehäuse vorgesehen ist, das in Zapfen gelagert ist,
die in zwei Seitenplattenverlängerungen nahe deren oberen Kanten- .angebracht sind
und das gegen axiale und, quer verlaufende Bewegung durch einen senkrechten Stift
gesichert ist, welcher in einem in der Längsachse der Grundpiattenverlängerung angebrachten
Auge befestigt ist und mit einem Loch zusanimenarbeitet, das in geeigneter Weise
am Unterteil des zweiten Turbinengehäuses vorgesehen ist.
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Die erfindungsgemäße Turbine ist nachfolgend näher .beschrieben und
in den Zeichnungen gezeigt. Es stellt dar Fig. i eine perspektivische Ansicht einer
zweckmäßigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Rig. 2 eine Seitenansicht
dieser Konstruktion, in der der obere Teil des äußeren Gehäuses entfernt ist, Fig.3
einen Vertikallängsschnitt durch den Gegenstand der Fig. 2, Fig. 4. eine Aufsicht
hierauf, Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie V-V der Fi.g. ¢ und Fig. 6 einen
Querschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. q..
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Bei der bemspielsweisen Ausführungsform nach .den Fig. i bis 6 wind
hochgespanntes Gas mit hohem Druck und hoher Temperatur in ein inneres Rotorgehäuse
a, d, das bei b zweckmäßig geteilt ist, eingelassen. Das Rotorgehäuse
ist in einem äußeren Gehäuse c, c' enthalten, das ebenfalls geteilt ist und dessen
untere Hälfte c' von annähernd rechteckiger Form ist. Das innere Rotorgehäuse ist
an seinem Ausströmende d offen, damit das Gas direkt in das äußere Gehäuse c, c'
abgelassen werden kann und von dort durch ein nicht dargestelltes geeignetes Rohr
in den Einlaßstutzen e einer Niederdruckturbine f geleitet werden kann, in welcher
das Gas weiter expandiert. Das innere Rotorgehäuse d, d ist im äußeren. Gehäuse
auf Gleitflächen g, g' (Fi,g. q.) gelagert und durch geeignete Festlegungsmittel
in bekannter Weise befestigt.
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Die untere Hälfte c' des äußeren Gehäuses ist aus zwei vertikalen
parallelen Seitenplatten h, 17 ,
.zwei vertikalen parallelen Endplatten
i, i' und einer Grundplatte j aufgebaut, die durch Schweißung miteinander
verbunden sind.
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Die Grundplatte j weist Verlängerungen j`,
j"
und die Seitenplatten la, li weisen Verlängerungen k, k' sowie in,
in' auf, die verhältnismäßig federnd und in sich .beweglich sind, indem in ihnen
d'reieckförmige Öffnungen enthalten sind, die so angeordnet sind, daß eine Kante
der Öffnung parallel und nathe der anstoßenden Endplatte verläuft, und eine zweite
Seite ist nahe der unteren Kante der Seitenplattenverlängerungen angebracht.
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Die Enden der Seitenplattenverlängerungen sind mit Füßen
n sowie o, o' versehen, die auf einem Fundament stehen können. An
einem Ende sind die Füße zweckmäßig festgelegt, während sie am anderen Ende sich
in Längsrichtung bewegen können, indem sie entweder auf dem Fundament
gleiten
oder indem das Fundament in Längsrichtung in Anpassung an die axiale Ausdehnung
der Seitenplatten genügend beweglich ist. Selbstverständlich -ist jedoch diese Ausdehnung
nicht groß, da die Seitenplatten über einen Teil ihrer Länge der Einwirkung des
verhältnismäßig kalten Gases unterworfen sind, das beim Verlassen der Turbine sich
inzwischen infolge Expansion abgekühlt ist.
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Die Verlängerungen j', j" der Grundplatte j besitzen
je drei dreieckigförmige Öffnungen p, p', p" bzw. q, q',
q", von denen zwei nahe den Seitenkanten der unteren Platte und die dritte
(p', q')
zentral angeordnet sind und alle drei Öffnungen ihre Spitzen nahe
dem Mittelpunkt der unteren Kante :der anschließenden Endplatte i bzw.
i' haben.
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Die vier oberen Ecken der unteren Gehäusehälfte c' sind so mit ,den
Turbinenfüßen durch starke Platten verbunden, wohingegen -die vier unteren Ecken
mit ihnen durch verhältnismäßig schwache Platten verbunden sind, die sich genügend
biegen können, um eine thermische Ausd@ebnuna (des Gehäuses ohne ÜUbet'beanspruchung
auszuhalten. Gleichzeitig ist der Mittelpunkt der unteren Kanten der Endplatten
i und i' des äußeren Gehäuses in der Längsachse der Turbine gehalten. Die große
Stärke der Seitenplatten h, h' und ihre Verlängerungen k, k' und m,
m ist gegen Kräfte gerichtet, die in vertikaler Richtung Abweichungen hervorrufen
können, wodurch die Konstruktion sehr 'steif gegen- Verdrehung um eine Achse parallel
zur Längsturbinenachse wirkt, was in Verbindung mit dem Verhalten der Grundplatte
die Längsachse der Turbine- in der richtigen Stellung hält.
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Die Lagerungen r', r", in welchen der Rotor r gelagert ist,
sind an Querstreben s, s' angebracht, .die zwischen den Verlängerungen der Seitenplatten
mit geringem Abstand befestigt sind, wobei der Abstand .eine seitliche Bewegung
der Seitenplatten entsprechend der thermischen Ausdehnung -zuläßt. Die Querstreben
sind .nahe den oberen Kanten der Seitenplattenverlängerungen mittels Tragplatten
t, t'
bzw. u, ü angebracht, die auf Flächen parallel ,denen der Seitenplatten
aufliegen. Die Tragplatten -sind unten an den Querstreben ,zweckmäßig durch Schweißung
befestigt und gewährleisten eine seitliche Ausdehnung der Seitenplatten relativ
zu den Querstreben, sie sind jedoch sehr steif gegen eine . relative Bewegung in
irgendeiner anderen Richtung.
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Um die Lager stets koaxial .mit der Turbine zu halten, sind in bekannter
Weise Zapfen v, v' vorgesehen, die auf den Seitenflächen der Querstreben
s, s' angebracht sind bzw. an die Endplatten der Turbine anstoßen und die in der
senkrechten Ebene der Turbinenachse liegen. Diese Zapfen ruhen in vertikalen Naben
w, w', die an den Endplatten i, i des äußeren Gehäuses befestigt sind und
dazu dienen, die genaue seitliche Festlegung .der Lager im Verhältnis zur Turbinenachse
zu gewährleisten.
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Es ist oft wünschenswert, eine weitere Turbinenbeschaufelung, die
,auf demselben Rotor befestigt ist, außerhalb der Lager und in einem besonderen
Gehäuse vorzusehen. DieBeschaufelung kann entweder für die gleiche oder für-die
entgegengesCzte Drehrichtung der Hauptturbinenbesc'haufelung vorgesehen sein, ist
jedoch häufig am hinteren Ende der Turibine angebracht. Das Gehäuse einer solch
weiteren Turbine f ist zweckmäßig in Zapfen x, x' gelagert, die an den Scitenplatt:enverlängerungerinah
e deren Oberkante angebracht sind. Gegen axiale und transversale Lageänderung ist
es durch - einen Stift y, der in einem Auge z gehalten ist und der in ein in der
Mittellinie der Verlängerung der Grundplatte liegendes Loch eingreift, gesichert.
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Die Endplatten i, ä sind aus Stahlplatten. gefertigt, die zentrisch
konische Teile aufweisen, welche geeignet sind, Stopfbüchsen- oder Dichtungsgehäuse
a, 3 aufzunehmen. Zweckmäßig wird Dampf in das innere Rotorgehäuse der Hauptturbine
durch ein vertikales Rohr geleitet, und unterhalb der Turbine geht dieses Rohr durch
ein Loch in der unteren Platte, wobei der Zwischenräum zwischen Rohr und Platte
durch eine elastische Membran 5 oder andere geeignete Mittel abgedichtet ist.
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Die Hauptseitenplatiten sind @mit Flanschen an ihren oberen Kanten
versehen, durch die die obere Hälfte des Gehäuses mit der unteren Hälfte verbänden
ist. DieseFlansche können, falls gewünscht, über die Verlängerungen der Seitenplatten
ausgedehnt sein, vorausgesetzt, daß @die Seitenplatten selbst 'in seitlicher Richtung
in sich beweglich genug sind, um sich der seitlichen Ausdehnung der Turbine um Längsachsen
nahe ihren unteren Enden durch leichte Durchbie:gung anpassen zu können.
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In dieser Anordnung der ausgeschnittenen dreieckförmigen Öffnungen
in die Seitenplatten und die Grundplatte ist das äußere Gehäuse mit den' Füßen durch
dreieckförmi.ge Rippen verbunden. Falls .gewünscht, können die unteren Verlängerungen
:der Seitenplatten mit den Verlängerungen der Grundplatte -durch einzelne Glieder
verbunden sein., die sich in axialer Richtung ausd Anen, die aber ihre Flächen nach,der
Horizontalen zuneigen. Hierfür ist eine Platte rechtwinklig zu einer Linie, die
von der Turbinenachse zur unteren Ecke des äußeren Gehäuses gezogen ist, angebracht.
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Iri manchen Fäden ist es wünschenswert, die Kühlung der Seitenplatten-
und der Grundpla.ttenverlängerungen zu vergrößern, z. B. indem im geringen Abstand
voneinander angeordnete Rippen 6 Strahlungs- und- Bewegungskühlung hervorrufen und
Kühlwirbel die Teile, die an das heiße Gehäuse anstoßen, umströmen oder indem Kühlpassagen
für Kühlflüssigkeit'imKörper der Plattenverlängerungen in der Nähe des äußeren Gehäuses
vorgesehen sind.